靶式流量計在硬水流量測量中出現(xiàn)的問題及選型
流量計廣泛應(yīng)用于石油化工生產(chǎn)中，貫穿于全過程中，任何一個環(huán)節(jié)都離不開流量計量。流量計測量不準(zhǔn)確影響各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)重的還會發(fā)生生產(chǎn)安全事故。流量計測量的是否準(zhǔn)確與流量計的測量方式和被測介質(zhì)的特點有很大的關(guān)系。使用介質(zhì)為生產(chǎn)循環(huán)水，水的溫度在6O～80℃ ，硬度8～13，屬于硬水。由于生產(chǎn)循環(huán)水，水質(zhì)差，硬度大，在生產(chǎn)過程中易結(jié)垢。FIC1101在采用靶式流量計時，經(jīng)常出現(xiàn)測量值不準(zhǔn)確和不變化的問題．需要經(jīng)常維修，清理靶片和靶桿上的水垢。后來對FIC1101改變了測量方式，在采用渦街流量計時．經(jīng)常出現(xiàn)測量值波動大和回零問題，需要每周維修多次。根據(jù)FIC1101在生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題。結(jié)合硬水特點和流量計的測量方式和取壓方式進(jìn)行一一分析和討論。
1 靶式流量計
1．1 現(xiàn)象
在生產(chǎn)測量過程中，F(xiàn)IC1101采用了靶式流量計。工藝反映其測量值不準(zhǔn)確，出現(xiàn)偏高或偏低以及不動彈的現(xiàn)象。對FIC1101的電路模塊、HV1101的開度和泵的出口壓力進(jìn)行檢查，均屬正常。拆卸FICI101，發(fā)現(xiàn)靶片和反饋桿上，結(jié)有一層水垢。并且反饋桿的彈性較差。這些水垢對靶式流量計有那些影響呢?首先看其測量原理和結(jié)構(gòu)。
1．2 測量原理和結(jié)構(gòu)
當(dāng)介質(zhì)在測量管道中流動時．因其自身的動能通過阻流元件（靶片和杠桿3）時而產(chǎn)生的壓差，并對阻流元件有一作用力 ，如圖1所示【l1，其作用力的大小與介質(zhì)流速的平方成正比，其數(shù)學(xué)公式『1_表達(dá)如下：
F1 CdAp·V2／2 （1）
式中： 為阻流元件所受的作用力（Kg）；Cd為物體阻力系數(shù)；A為阻流元件的軸向投影面積（mm ）；P為工況下介質(zhì)密度（Kg／m ）；V為介質(zhì)在測量管中的平均流速（m／s）。阻流件（靶片）接受的作用力 作用在杠桿3（反饋桿）上，杠桿3在 的作用下，以軸封膜片為支點（軸封膜片一方面作為杠桿的支點，另一方面起密封作用）將力 傳給副桿l，形成力 。副桿1的另一端與電容力傳感器相連，電容力傳感器把副桿1傳遞的力 轉(zhuǎn)換成毫伏電壓信號輸出：
U=KF，式中：U為電容力傳感器輸出的電壓（mV）；K為比例常數(shù)；F為阻流元件（靶片）所受的作用力（Kg）。由此．電壓信號經(jīng)前置放大、A／D轉(zhuǎn)換、微處理器、D／A轉(zhuǎn)換器等電路。輸出4～20 mA開方電流模擬信號及HART數(shù)字信號，即可得到相應(yīng)的瞬時流量和累積總量。
1．3 分析故障產(chǎn)生的原因
1）當(dāng)水垢結(jié)在靶片上，使靶片面積A增加，由公式（1）可知．作用在靶片上的沖量也隨之增加。在杠桿l和杠桿3的傳遞下，作用在電容力傳感器上的力 增加，由公式（2）可知．電容力傳感器輸?shù)碾妷盒盘栐黾?，造成測量值比真實值偏高。
2）當(dāng)水垢結(jié)在杠桿3上，使杠桿3的直徑增加，造成杠桿3與軸封膜片之間產(chǎn)生應(yīng)力 。 經(jīng)過杠桿1傳遞給電容力傳感器上，因此，F(xiàn)2=FI+F3。隨著 的方向變化，造成 增大或減小，使電容力傳感器輸出的電壓信號增大或減小，導(dǎo)致測量值比真實值偏高或偏低。
3）隨著水垢結(jié)在杠桿3上的厚度達(dá)到一定程度后，使杠桿3與軸封膜片之間包死．杠桿3失去了彈性，軸封膜片失去了支點作用， 的大小已不能通過杠桿1和3傳遞給電容力傳感器，而 的大小保持不變，因此，電容力傳感器輸出的電壓信號不變．造成測量值不動彈的假現(xiàn)象。
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