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煤氣流量計(jì)在氮肥生產(chǎn)廠家的工作情況及維護(hù)要求

點(diǎn)擊次數(shù):1619 發(fā)布時(shí)間:2021-01-08 06:05:30
1 煤氣流量計(jì)概述
流量計(jì)是工業(yè)領(lǐng)域中使用量*大的物理量測(cè)量?jī)x表之一,基于不同的工作原理研制出了許多不同種類的流量計(jì)產(chǎn)品,比如電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、差壓式流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、煤氣流量計(jì)等產(chǎn)品,我們可以根據(jù)產(chǎn)品名稱就可以知道此類流量計(jì)的工作方式,其中煤氣流量計(jì)的工作原理就是基于“卡門渦街”來工作的。卡門渦街是流體力學(xué)中重要的現(xiàn)象,在自然界中??捎龅?,在一定條件下的定常來流繞過某些物體時(shí),物體兩側(cè)會(huì)周期性地脫落出旋轉(zhuǎn)方向相反、排列規(guī)則的雙列線渦,經(jīng)過非線性作用后,形成卡門渦街。如水流過橋墩,風(fēng)吹過高塔、煙囪、電線等都會(huì)形成卡門渦街。此物理現(xiàn)象*早是因匈牙利裔美國空氣動(dòng)力學(xué)家西奧多·馮·卡門*先從理論上闡明而得名卡門渦街。
煤氣流量計(jì)利用“卡門渦街”測(cè)量原理,測(cè)量封閉管道內(nèi)介質(zhì)的工況體積流量,它具有其他流量計(jì)不可兼得的較多優(yōu)點(diǎn),20世紀(jì)70年代以來得到了迅速的發(fā)展。與渦輪流量計(jì)相比,它沒有可動(dòng)的機(jī)械部件,從而維護(hù)量小,儀表常數(shù)穩(wěn)定,容易在工作環(huán)境中保證精度;與孔板相比,它的測(cè)量范圍大,壓力損失小,準(zhǔn)確度高。煤氣流量計(jì)屬于流體振動(dòng)式流量計(jì),可用于測(cè)量飽和蒸汽、過熱蒸汽、各種氣體(如煤氣、天然氣、壓縮空氣、氧氣、氮?dú)?、氬氣、氫氣、二氧化碳等)、水及低粘度、低溫液體(如鹽水、液氮)。汽液通用,無需實(shí)液標(biāo)定;可準(zhǔn)確測(cè)量封閉管道中蒸汽、氣體和液體的流量。有抗振、耐腐、高溫、防爆等多種類型供選用。通徑DN200以上為插入式煤氣流量計(jì);適用于冶金、化工、石油、煤氣、城市供排水、食品、紡織、礦山等工業(yè)過程、能源管理和環(huán)境工程行業(yè)。塔西南化肥廠32臺(tái)煤氣流量計(jì)主要用于蒸汽、天然氣、二氧化碳、冷凝液等的測(cè)量。
本文簡(jiǎn)要介紹了煤氣流量計(jì)在塔西南化肥廠的成功應(yīng)用,敘述了煤氣流量計(jì)的工作原理、安裝及使用過程中的注意事項(xiàng);總結(jié)了煤氣流量計(jì)在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中的故障處理及常規(guī)維護(hù)。

圖1 卡門漩渦
煤氣流量計(jì)是根據(jù)卡門渦街原理制成的,在流動(dòng)的液體中插入一個(gè)非流線型柱狀物,則在柱體下游會(huì)產(chǎn)生如圖1所示的兩列不對(duì)稱且又有規(guī)律的漩渦。該漩渦在柱體的側(cè)后方產(chǎn)生、分開,形成漩渦列,通常稱作卡門渦街或者卡門渦列。當(dāng)滿足h'/1=0.281時(shí),所產(chǎn)生的卡門漩渦是穩(wěn)定的,而且產(chǎn)生單列漩渦的頻率與圓柱體的直徑和流體流速有如下關(guān)系:
式中:f-旋渦的釋放頻率/Hz;υ-流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度/m/s;d-旋渦發(fā)生體特征寬度/m;St為斯特羅哈數(shù),無量綱,數(shù)值范圍為0.14~0.27,St是雷諾數(shù)的函數(shù),St=f(l/Re)。
當(dāng)雷諾數(shù)Re在102~105范圍內(nèi),St值約為0.2,因此,在測(cè)量中,要盡量滿足流體的雷諾數(shù)在102~105,旋渦頻率f=0.2υ/d。
由此可知,通過測(cè)量旋渦頻率就可以計(jì)算出流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度v,再由式q=υA可以求出流量q,其中A為流體流過旋渦發(fā)生體的截面積。
煤氣流量計(jì)由檢測(cè)器、放大器和轉(zhuǎn)換器等組成,當(dāng)旋渦在發(fā)生體兩側(cè)產(chǎn)生時(shí),利用壓電傳感器測(cè)出與流體流向垂直的交變升力變化,將升力的變化轉(zhuǎn)換為電的頻率信號(hào),再將頻率信號(hào)進(jìn)行放大和整形,直接以數(shù)字輸出,與數(shù)字顯示儀表配套,也可以通過D/A轉(zhuǎn)換成4mA~20mADC輸出,以便進(jìn)行測(cè)量指示、記錄、積算和控制等。
3 煤氣流量計(jì)在塔西南化肥廠的應(yīng)用
塔西南化肥廠主要生產(chǎn)裝置合成氨裝置和尿素裝置流量?jī)x表共116塊,其中煤氣流量計(jì)32塊,占28%,主要用于測(cè)量蒸汽、天然氣、二氧化碳、冷凝液等。用于蒸汽測(cè)量的煤氣流量計(jì)的效果*為明顯,在塔西南化肥廠的中壓蒸汽中加入了磷酸三鈉,磷酸三鈉易結(jié)晶,采用差壓式流量計(jì),如果現(xiàn)場(chǎng)一次表的排污閥等有泄漏現(xiàn)象,磷酸三鈉就會(huì)在引壓管線中沉淀、析出,造成引壓管線的堵塞,從而導(dǎo)致流量?jī)x表指示不準(zhǔn)確或者波動(dòng)大,給工藝人員的正常操作和控制帶來困難。下面結(jié)合塔西南化肥廠用于中壓蒸汽測(cè)量的煤氣流量計(jì)FT-3002,談?wù)?strong>煤氣流量計(jì)的安裝、故障處理及常規(guī)維護(hù)。
3.1 煤氣流量計(jì)的安裝
(1)煤氣流量計(jì)盡量安裝在遠(yuǎn)離振動(dòng)源和電磁干擾較強(qiáng)的地方,F(xiàn)T-3002安裝位置附近無電磁流量計(jì)等高頻率電磁設(shè)備。
(2)閥門位置和直管段長(zhǎng)度選擇。一般來講,把煤氣流量計(jì)安裝在閥門的上游,直管段較長(zhǎng),前后直管段要滿足煤氣流量計(jì)的要求。塔西南化肥廠的中壓蒸汽由輔助鍋爐提供,中壓蒸汽的流量控制由調(diào)節(jié)閥完成,F(xiàn)T-3002的安裝位置距離調(diào)節(jié)閥大約200m左右,流量計(jì)前后直管段約20m左右,這樣由于調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)帶來的流體振動(dòng)就不會(huì)對(duì)煤氣流量計(jì)的測(cè)量產(chǎn)生任何影響,保證了測(cè)量的穩(wěn)定和準(zhǔn)確。
(3)有縮頸、擴(kuò)頸和彎管時(shí),應(yīng)配置合理的上、下游直管段,如果管道中有一個(gè)彎管接頭,那么流量計(jì)和旋渦發(fā)生體與彎管接頭應(yīng)在同一平面。
(4)設(shè)計(jì)流量計(jì)的安裝管道時(shí),應(yīng)設(shè)計(jì)旁路管道,方便拆卸、維修和調(diào)試。新安裝的管道或維修過的管道,運(yùn)行前應(yīng)沖洗掉管內(nèi)的鐵銹、水垢渣和污泥。FT-3002安裝位置較高,搭建了專門的維護(hù)平臺(tái),這樣保證了儀表維護(hù)人員的人生安全。
(5)要做好煤氣流量計(jì)的防雨、防雷電工作。如果煤氣流量計(jì)安裝在露天,就必須加裝遮雨帽,防止變送器表頭進(jìn)水,造成電子元件故障;安裝煤氣流量計(jì)的地方應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)離高大設(shè)備及建筑物,以防雷擊。
用通訊器調(diào)整好煤氣流量計(jì)的量程、單位等參數(shù)。蒸汽流量受介質(zhì)溫度和壓力的影響很大,所以在距離煤氣流量計(jì)較近的合適位置應(yīng)當(dāng)安裝壓力變送器和溫度計(jì),在DCS系統(tǒng)里,應(yīng)當(dāng)做好溫壓補(bǔ)償?shù)慕M態(tài),保證測(cè)量的準(zhǔn)確。
3.2 常見故障處理及常規(guī)維護(hù)
(1)參數(shù)整定故障。由于參數(shù)錯(cuò)誤,導(dǎo)致儀表指示有誤。參數(shù)錯(cuò)誤使得二次儀表滿度頻率計(jì)算錯(cuò)誤。滿度頻率相差不多的使得指示長(zhǎng)期不準(zhǔn),實(shí)際滿度頻率大于計(jì)算的滿度頻率的使得指示大范圍波動(dòng),無法讀數(shù),而資料上參數(shù)的不一致性又影響了參數(shù)的*終確定,*終通過重新標(biāo)定結(jié)合相互比較確定了參數(shù),解決了這一問題。
(2)二次表故障。這部分故障較多,包括:一次儀表電路板有斷線之處,量程設(shè)定有個(gè)別位顯示壞,K系數(shù)設(shè)定有個(gè)別位顯示壞,使得無法確定量程設(shè)定以及K系數(shù)設(shè)定,通過修復(fù)相應(yīng)的故障,問題得以解決。
(3)四路線路連接問題。部分回路表面上看線路連接很好,仔細(xì)檢查,有的接頭實(shí)際已松動(dòng)造成回路中斷,有的接頭雖連接很緊但由于副線問題緊固螺釘緊固在了線皮上,也使得回路中斷。
(4)漩渦變送器輸出信號(hào)不穩(wěn)。漩渦發(fā)生體和儀表測(cè)量管結(jié)垢或阻塞,清洗變送器即可解決問題。
(5)如果是分體式的煤氣流量計(jì),應(yīng)當(dāng)經(jīng)常檢查接線是否正常。
(6)定期對(duì)煤氣流量計(jì)進(jìn)行校驗(yàn)。校驗(yàn)時(shí)應(yīng)當(dāng)選擇具有相關(guān)資質(zhì)的校驗(yàn)機(jī)構(gòu)。
(7)在非鑒定期內(nèi),如果工藝條件具備,應(yīng)當(dāng)拆下流量計(jì),清洗漩渦發(fā)生體,清除發(fā)生體上的結(jié)垢。
(8)儀表的數(shù)據(jù)資料的管理應(yīng)引起足夠的重視,以利于日后的工作。
4 結(jié)語
煤氣流量計(jì)在塔西南化肥廠的 成功應(yīng)用表明,煤氣流量計(jì)故障率低,減少了儀表維護(hù)人員的工作量,節(jié)約了人工成本和材料成本,其高精度、高可靠性保證了裝置的正常運(yùn)行,提高了經(jīng)濟(jì)效益。值得同行借鑒。

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