新型靶式流量计在石油化工中的应用.pdf

化学工程师 C h e mi c a l E n n e e r 2 0 0 5年 l 0月 综 。 述 文章编 号 1 0 0 2 ～1 1 2 4 2 0 0 5 1 0 0 0 3 20 2 新 型靶 式流量计 在石油化工 中的应用 陈普光 大庆石化分公司 塑料厂， 黑龙江 大庆 1 6 3 7 1 4 摘要 介绍了新型靶式流量计 的测量原理 和选择方法 ， 并对现场校验方法 以及 日常维护作 了简单 介 绍 ， 在实际生产应用 中有一定参考价值 。 关键词 靶式流量计 ； 测量 ； 石油化工 ； 应用 中图分类 号 T Q 3 1 6 文献标识 码 A Ap p l i c a ti o n o f n e w t a r g e t s t y l e f l o wme t e r i n p e r t r i fi c a l i o n CHEN Pug u a n g P l a s ti c骊 r k s ， D a q i n g P e t r i fi c a t i o n C o m p a n y B r a n c h ， D a q i n g 1 6 3 7 1 4 ， C h i n a Ab s t r a c t Th i s p a p e r d i s u s s e d the pr i n c ipl e o f me a s u r e me n t a n d e l e c t i v e me o d o f a n e w t a r g e t s tyl e flo w me t e r ． W e int r o du c e d t } le c h ec k me t } l o d a nd ma i n t e n a nc e b rie fl y． I t h a s s o me r e f e r e n c e s v a l u e i n a p p l i c a ti o n． Ke y w o r d s ta r g e t s b l e fl o l n e t e r ； m e a s u r e me n t ； p e r t r i fi c a t i o n ； a p p l i c a t i o n 靶式流量计是 6 0年代为解决介质黏度高 、 雷诺 数低的流量测量而发展起来的一种流量计。它具有 安装维护方便、 不易阻塞等优点 。传统 的靶式流量 计测量原理是杠杆平衡 原理， 直接采用差压变送器 的力平衡机构而设计的仪表 ， 它的缺点是精度低 ， 量 程比小 ， 并有力平衡机构本身造成 的缺陷 ， 如零点易 漂移 ， 杠杆机构可靠性差等。 新型靶式流量计的力转换器采用应变式力转换 器 ， 它改进 了上述缺点 ， 具有结构简单 、 精确度高 、 压 损低 、 校验方便易维护等特点， 并且新型靶式流量计 还把微电子技术和计算机技术应用到信号转换器和 显示部分 ， 大大提高了流量计 的性能。 我厂 2 0 0 2年对装置进行了改造 ， 新增许多测量 回路 ， 引进一批新型靶式流量计 ， 投入运行后 ， 运行 良好 ， 现将这一新型靶表及其在运行 中出现的问题 、 处理方法作以简单介绍 。 1 新型靶式流量计的测量原理 新式的靶式流量计利用压敏电阻 是一种对所 受压力非常敏感的电阻 构成的惠斯登 电桥平衡技 术 ， 克服了传统靶式流量计利用杠杆平衡原理在实 际应用 中存在的缺 陷， 极大地提高 了测量精度 。其 收稿 日期 2 0 0 5 0 81 0 作者简 介 陈普光． 男． 助理工程师 ， 1 9 9 9 年毕业于燕山大学计算机及应 用专业． 现从事 1X 2 S P L C及常规仪表等的管理和维护工作 结构见图 1 、 2 。 图 1 流量计测量原理简 图 R1 、 R 2 、 R 3 、 R 4 为压敏电阻应变片 图 2 电桥平衡原理图 靶板的受力经不锈钢靶杆传递给压敏电阻应变 片 ， 再经应变片电阻构成 的惠斯登电桥把力转换成 与流速平方成正 比的电信号。在应变片桥路中应变 片 A 2 、 A 4朝向介 质流动的方 向； A 、 A 3 背 向介质流 动的方向。受力后 A 2 、 A 4受挤压 ， 电阻减小 ； A l ， A 3 受拉伸 ， 电阻增大。此时 电桥平衡被打破 。产生与 流速平方成正比的电信号。 2 0 0 5年第 l O期 陈普 光 新型靶式流量计在石油化工 中的应用 2 参数的计算 当流体冲击靶板时 ， 靶板受力为 FC dlD A ／ 2 1 式 中 F 靶板受力， N ； C d 阻力系数； lD 流体密度 k g e m。 。 ； 流体速度 ， m s ； A 靶片受力面积， c r n 2 。 受力 F后 ， 靶 杆产 生弯曲变形 ， 应变片产生应 变 ￡ ， 有 { 6 L ／ 6h } FE￡ 2 式中 平均应 力 ， N； L 力 F到应 变片 中心距 离 ， e m； 6 、 h 靶 杆横截面宽度 、 厚度 ， e m； E 弹性模 量 ； ￡ 平 均应 变 。 受力 F后， 应变电阻变化率与应变量关系 K △ R／ R ／ ￡ 3 式中 K 应变片灵敏系数 ； R 应变片电阻 ， Q； △尺 应变片电阻变化 ， △Q。 电桥电源电压为 ， 电桥输出电压信 号为△ r { R l △R 1 R 3 A R 3 一 R 2 AR 2 R 4 △ R 4 ， △ ／ R 1 R 2 ／ k R l ／ k R 2 R 3 R 4 ／ k R 3 ／ k R 4 I 若RI R 2 R 3 R 4 ， △ Rl ／ R l 、 △ R 2 ／ R 2 、 △R 3 ／ R 3 、 △R 4 ／ R 4 较小 ， 则可简化为 △ U U ／ 4K e l 一 2 3 一 4 4 可见输出电压与各个桥臂的电阻变化的代数和 近似为线形关 系， △ 与 F成正 比， 与 成 正 比， 所以， 通过将 传感器输 出电压 △ 进行处理 ， 可计 算出流量。 3 在流量计选择 中应注意的事项 首先要了解被测对象的参数 ， 包括介质组分， 流量 范围 最大流量 、 最小流量、 正常流量 ， 工作压力， 温度， 黏度 ， 管道内径， 允许压力损失量； 然后通过辅助计算 把被测流体流量换算为标况下标准介质流量， 再计算 最大流量靶板受力 F m a x及最小流量靶板受力 F m i n ， F n m x 超过最大允许值会损坏仪表， F m i n小于最小允 许值会造成分辨率不足； 最后根据辅助计算得到的流 量范围， 管道雷诺数、 初选 口径及 J3 值， 从产品说明书 中技术参数表查得流量系数 0值， 要求最小雷诺数大 于临界雷诺数。 4 流量计的现场校验方法 靶式流量计定期校验可采用干式校验也就是俗 称的挂重法校验 ， 具体方法见图 3 。 靶表 图 3 靶式流量计挂重校验方法 注意 砝码盘重心要始终位于靶板中心轴线上 ， 重力方 向垂直于靶平面。 校验步骤 1 零位及量程调整 接通电源， 预热 ， 未加法码 时 ， 电流表指示下限 4 ma ； 向砝码盘加靶受力上限 F m a x ， 使 电流表指示上限 2 0 m A 。 2 示值校验 把 F m a x值分为 5个校点 ， 算出 各点 F值及对应电流值 ， 向砝码盘中依次加入各点 力值砝码 ， 读 出电流实际值 ， ， 正反行程各校一次。 说明 流体作用于靶板力与挂重作用力有 区别， 要想得到更高精确度 ， 须实流校验。 5 维护 在应用过程中靶表会 出现应 变电桥零点漂移 、 靶杆变型 、 传感器零点误差 、 二次仪表误差等现象 ， 对这些情况 ， 可以按以下方法处理 1 由于 电阻值 的误差及粘贴不对称 ， 或传感器温度变化 ， 会造成零 点的漂移， 可 以在桥臂上加调零电阻或温度补偿电 阻解决 ； 2 当靶表遇到 的流量很 大时 ， 有可能造成 靶杆变形超过其弹性形变 ， 当流量 回零时 ， 靶杆不能 立 即恢复原位 ， 造成误差 ， 对于这种情况应定期对传 感器零点进 行重新修正 ； 3 由于流量计位置 的变 动 ， 靶杆靶片受重力影响 ， 会在电桥两端产生附加电 压 ， 造成误差 ， 所以在每次移动位置后 ， 必须进行零 点修正。另外 由于靶表直接安装 在现场管线 上， 受 环境温度的影响 ， 二次仪表模拟器件有可能发生温 漂 ， 造成误差， 这需要维护人员应定时检N--次仪表 零点电压 ， 及时消除二次仪表零点漂移 。 6 结语 我厂引进的几台新型靶表结构简单 、 安装方便 、 调试容易 、 并且精度高 ， 在应用 中收到了较好效果 ， 随着生产的需要 ， 新型应变式靶式流量计必将 在化 工领域得到更广泛的应用 。 参考文献 [ 1 ] ．彦勋 ， 李金海 ． 流量计量[ M] ． 北京 中国计量出版社 ， 1 9 9 1 ． 『 2 ] 邵裕森 ． 过程控制及仪表[ M] ． 上海 上海交通大学出版社 ， 1 9 9 5 ． 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载