流量計:蒸汽流量計|污水流量計|明渠式流量計|電磁流量計|靶式流量計|渦街|渦輪|流量積算儀

精信測器

 

6.1.5 脈動流流量測量的幾個實例

   例1   往復泵引入的脈動及其克服

    在聚甲醛連續聚合流程中,精單體、共單體、催化劑等均需保持恒定的流量,這一任務就交由往復式計量泵來完成。這種泵使用一段時間后,常因活門的卡滯、泄漏而出現流量失控現象,為生產釀成重大損失。為了對計量泵輸送的流量進行監視,也是安裝了流量計。圖6.6所示為其中的二氧五環(共單體)流量計系統。

                             圖6.6 二氧五環流量測量系統

圖6.6中流量計為FT900型內藏孔板流量計,測量范圍為0~25kg/h,用機械儲能元件(波紋管)吸收往復泵引起的流動脈動,以減小對流量計的影響,。為了改善阻尼效果,波紋管內充壓縮空氣。由于阻尼器設計、安裝合理,系統投運后,儀表示值穩定準確。在阻尼器內充以潔凈的壓縮空氣是保證阻尼效果的必要條件,但是由于阻尼器內壓力比高位槽內液面上方的氣體壓力(大氣壓)高,所以阻尼器中的液體對其上方的氣體存在吸收現象,因此,大約每隔2個星期就需(通過減壓閥)補一次氣。如果忘記補氣,阻尼器的氣體耗盡后,脈動就會嚴重影響流量計的工作。例如有一段時間,阻尼器正常工作,流量二次表示值穩定在37%FS,后因波紋管卡牢和內部缺氣,完全喪失阻尼作用,瞬時流量在0~74%FS之間擺動,其波形如圖6.7所示。將流量二次表內阻尼時間常數加大后,二次表示值穩定在52%FS,比正常示值升高2/5。

圖6.7往復式計量泵出口流量波形

   在這個例子中,脈動流的平均流量 %FS,其方波峰值為 ,它對應的差壓 與式(6.6)相符。

   例2  調節系統振蕩引入的脈動及其克服

   上海某輪胎廠新建兩臺35t/h鍋爐供3.9MPa飽和蒸汽,蒸汽流量用渦街流量計測量,儀表配置如圖6.8所示。鍋爐投入運行后,各路蒸汽分表示值之和與總表經平衡計算,差值≤1%R,發汽量與進水量平衡測試結果也令人滿意。運行3個星期后出現了新情況,即去除氧器的一套蒸汽流量計示值有時突然跳高,從而使分表之和比總表示值高約20%。

                              圖6.8 鍋爐房蒸汽計量系統

       在現場運行人員介紹之際,儀表人員觀察到流量計示值跳高現象突然發生,從記錄紙上也可清楚看出,測量范圍為0~10t/h的除氧器耗汽流量,正常時在3t/h左右波動,最高時也未高于5t/h,但是異常情況發生后,流量示值突然跳到10t/h以上,并長時間維持此值,

   儀表人員立即到蒸汽分配處觀察,其配管如圖6.9所示。3.9MPa蒸汽經直接作用壓力調節器減壓到0.6MPa后,再經用于除氧溫度控制的偏芯旋轉閥送除氧頭。儀表人員發現,減壓閥后蒸汽壓力在0.1~0.8MPa之間大幅度、周期性擺動,周期約4s,而偏芯旋轉閥閥位并無明顯擺動,顯然,壓力振蕩是由直接作用式壓力調節系統振蕩引起的。

圖6.9 除氧器蒸汽系統 

儀表人員建議熱力工程師將減壓閥前的切斷閥緩慢關小,直至振蕩停止,流量示值也恢復正常。

分析上述現象,歸納出以下五點。

①     流量示值突然跳高是由于流體從定常流突然變為脈動流。

②     脈動流形成源于減壓閥振蕩。

③     減壓閥振蕩是因其兩端壓差大,閥門開度小,閥芯還可能存在一定的干摩擦。

④     關小調節閥的上游切斷閥后,減壓閥開度增大,振蕩停止,是因為閥門開大后,減壓閥兩端壓差減小,等效放大系數相應減小。

⑤     減壓閥應盡早拆開檢查,改善干摩擦,清除卡滯,以徹底消除產生脈動的根源。

上述兩例,流體不同,脈動引發的方式大小不同,所使用的流量計也不同,但是有一點是共同的,即有固定不變或基本穩定的脈動周期,下面的一個例子,脈動完全是隨機的。

    例3  蒸汽噴嘴引入的脈動及其克服

  鍋爐的除氧器是用蒸汽將進水加熱到規定溫度,于是水中氧的飽和溶解度相應減小,從而達到除去水中部分氧的目的。

  國產鍋爐除氧器,蒸汽是從除氧頭下部引入,進水從除氧頭上部引入,汽水在除氧頭內的篩板段進行熱量傳遞和質量傳遞。這樣的結構形式,對除氧器蒸汽流量測量毫無影響。但在我國第一高樓遇到的卻是另一種情況。該大廈安裝有德國ROS公司的蒸發量各為10t/h的4臺鍋爐,隨鍋爐帶來除氧器。該除氧器加熱方法是在臥式熱水箱接近底部的高度,橫臥一根蒸汽噴管,在噴管上密密麻麻打了很多小孔,全部蒸汽均從這些小孔中噴出,同周圍的水接觸,完成熱量傳遞,并帶著水中的氧上升,付出浮出水面,達到除氧目的。其蒸汽計量和加熱系統如圖6.10所示。

                          圖6.10  除氧器加熱蒸汽計量系統

  這種結構的除氧器對蒸汽流量測量帶來嚴重威脅。因為蒸汽從小孔中噴出后,馬上同溫度較低的水接觸,導致氣泡破裂,仿佛水箱底部每分鐘都有很多小氣球在爆破。這種爆破產生的流動脈動經蒸汽管路反向傳遞到安裝在上游的渦街流量計,使流量計示值比熱平衡計算得到的理論值高150%~170%,顯然,問題是嚴重的。在流量計與除氧器之間加裝了一臺阻尼器,使氣泡破裂產生的脈動在阻尼器中得到衰減。阻尼器投入運行后,不僅流量計示值與理論計算值基本符合,而且管道振動也明顯減小。為了解決安裝空間問題,阻尼器結構與圖6.2略異,采用管道式,如圖6.11所示。

                               圖6.11  阻尼器結構

 

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