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容积式流量计构造及维护

供稿:中国工控网 2016/9/26 10:08:26

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  前言

  二十一世纪中国经济突飞猛进,工业自动化进程加快,各种先进的检测仪表不断被研发和使用,但在上个世纪末中国的工业化水平还较低,先进仪表除价格昂贵外还受制于国外厂商的限制,现场测量检测控制仪表主要为机械式。如测量精度要求较高的计量仪表基本上以容积式流量计为主,大量应用于厂级计量甚至贸易结算计量中。

  近年来国产质量流量计的性能不断提高,价格也逐渐被市场所认可,越来越多的企业开始用其替代老旧的容积式流量计,容积式流量计的使用开始减少。现很多企业由于各种原因,生产装置中仍有大量的容积式流量计在使用,因此使用维护人员仍然要掌握其结构原理和维修技能。

  容积式流量计的测量原理

  流量计设有一个容积固定的测量腔,测量腔通过两个互相啮合的机械转子分割为容积相等的四部分。转子通过流量计前后流体的压力差的作用下能够自动的转动,转动的过程把转子与腔体中的流体带动到流量计的排放口。计量转子单位时间内的转数即可算得介质流过流量计的体积流量,从而实现流体的流量测量。

  容积式流量计的构造

  容积式流量计是一种通过固定容积来实现流体计量的机械式仪表,其结构大体可分为转换计数机构、连接密封机构和转子计量机构三部分。

  下图为现场使用的容积式双转子流量计

  转换计数机构

  转换计数机构主要通过齿轮组把计量机构中转子旋转的次数进行转换,带动后续的计数机构进行指示和数值累计。计数机构侧面留有远传转换接口,可以安装光电转换器、编码器等计数转换电子仪表,把机械的转动量转换为电信号远传到控制室进行数值指示和累积。

  连接密封机构

  连接密封机构实现转子计量机构和转换计数机构之间的连接。转子计量机构直接接触被测流体,转换计数机构与大气环境相通,因此需要一个能够传递机械转动又起密封隔离作用的部件,在容积式流量计中为磁连轴转换部件。磁连轴部件通过永久磁铁的导磁性把接液侧的转子机械转动传递到大气环境下的齿轮转换机构,实现了有压到无压的密封机械转动量的传递。

  转子计量机构

  容积式流量计根据转子的不同结构可分为椭圆齿轮、腰轮、刮板、双转子等众多型号。虽然这些流量计的转子结构不同,但其工作原理基本一致。每个转子本身或上部都设有齿轮,两者之间实现良好的齿轮啮合,转子与仪表测量内腔的间隙非常狭小,正常测量中引起的流体泄露量可以忽略不计。

  椭圆齿轮流量计构造

  椭圆齿轮流量计和腰轮流量计可测量高低压等场合的液体和气体的流量,适应性较强,在上世纪末的国内石化行业中得到广泛的使用。今以椭圆齿轮流量计为例具体介绍一下容积式流量计各部分的构造。

  现场使用的椭圆齿轮流量计如图:

  椭圆齿轮流量计从上到下依次分布为指针指示和累积计量部分,齿轮转换部分、密封转换磁连轴部分和转子测量部分。

  指针指示和累积计量部分

  这部分是流量表的显示记录功能,给操作人员提供一个数据表征窗口。

  转换部分

  齿轮组转换机构如同机械钟表的齿轮组,通过多重不同齿轮数齿轮间的相互啮合,把转子的转数进行机械放大,最后带动面板指针的转动和计数累计器实现指示和累积,从而把转子的转数转换为流体的流量体积数。

  齿轮转换部分与联轴器啮合部分如图所示:

  密封连接部分

  联轴器是一个一端含有永久磁铁另一端为齿轮连接的密封连接部件,整个联轴器分为里外两部分结构。里面的结构与密封大盖结合在一起,外端是齿轮机构,里面的永久磁铁固定在密封大盖的内腔中。外部的磁连轴能够拆卸安装更换,永久磁铁一端安装于大盖内腔中,与大盖内腔的永久磁铁实现磁性连接,另一端安装有齿轮,与转换部分的齿轮实现良好啮合。

  通过这个联轴器,把高压危险环境中的转子的转动,同步的传递到大气环境下的外部齿轮转换机构中,实现了密封机械传递的功能。

  密封大盖外侧的联轴器如下图所示:

  测量部分

  通过机械设计实现转子与仪表测量内腔的良好装配,两转子之间通过齿轮相互啮合,在流量计前后流体压力差的推动下转子能够自动旋转,不断把转子与测量内腔中的流体从流量计的入口带到流量计的出口,实现流体的进入和排出。

  容积式流量计安装要求

  由椭圆齿轮流量计内部转子的结构可知,容积式流量计使用过程中要保证转子的齿轮和转子外表完好,杜绝出现磕碰划伤等机械损害,各齿轮间隙之间不能有固体杂质集聚附着,因此对于被测介质的洁净度要求较高。容积式流量计前方要安装配套的过滤器,否则容积式流量计易出现卡涩等故障。

  过滤器内部滤网如图:

  容积式流量计属于固定容积计量仪表,流体的流动状态不会对测量产生影响,因此安装的流量计前后方无需设置直管段,大大方便现场施工安装。为保证流量计维护维修时不对生产造成影响,流量计前后应设置手动阀组及副线切出设施。

  容积式流量计在空间允许的情况下最好是表盘朝上的垂直安装,主要原因是防止磁连轴在运行中受重力的作用出现重心偏移,引发联轴器偏心磨损脱离齿轮啮合,造成容积式流量计有转到无指示。

  容积式流量计的日常维护

  容积式流量计的测量原理决定了其对于被测流体的洁净度要求严格,因此流量计前方需要安装过滤器。过滤器在运行中不断拦截流体中的固体和杂质颗粒,其滤网会逐渐脏污堵塞,过滤器的过流能力逐渐减弱,同时造成进入流量计的流体压力减少。容积式流量计的转子是在流体前后压力差的推动下转动工作的,如果进入流量计的流体压力过低,流量计前后压差不足以推动转子转动,就会造成流量计转子阻转而使流量计失灵。

  容积式流量计在使用中要注意观察流量计前方过滤器前后压差值,当过滤器前后压差超过允许压差时要对过滤器进行滤网清洗,以此来保证流量计能够运行的压差值同时提高滤网的过滤效率,防止过滤器出现限流和过滤效果变差。

  日常巡检中注意观察流量计面板指针的转动是否均匀,有无卡涩跳变现象,以此来判断磁连轴机构是否出现磨损和消磁,齿轮转换机构是否出现磨损和松动歪斜。检查流量计各固定连接螺丝,确保紧固无松动,防止雨水进入引起齿轮锈蚀。

  容积式流量计常见故障及处理

  尽管加强日常巡检维护,现场使用的容积式流量计还会经常出现这样那样的故障。当容积式流量计出现故障时,我们要从故障现象入手进行分析,尽可能的找出故障原因,针对性的进行维修,可以提高维修效率。现从日常的故障排除中简单总结如下:

  1、流量计不过量

  不过量的现象就是容积式流量计不走数,最直接的原因就是转子卡涩或介质前后压差过小无法推动转子转动。

  处理方法: 本着先易后难的维修方法,首先确认流量计前方的过滤器是否脏污。 若过滤器滤网清洗后,流量计仍然不能运转,则需拆卸流量计进行故障排查。

  拆卸流量计之前要尽可能的把流量计内部的流体排放干净,拆卸时对于内部的器件要轻拿轻放,防止齿轮转子磕碰变形。拆卸转子后要重点查看齿轮有无损坏变形现象,齿轮槽是否附着杂质沉淀,用细砂纸轻微细致研磨除去齿轮槽里污垢。

  转子安装之前用清水把表面的污物彻底清洗干净,按照转子在仪表内腔的布局分别安装两转子,用手轻微转动转子主轴,看两转子之间配合是否良好,转动有无卡涩不对称现象,与测量内腔壁有无卡碰。

  确认转子转动顺畅后,在安装流量计密封大盖。密封大盖与仪表测量腔体之间的密封要使用新密封垫片,大盖安装后在进行上部齿轮转换部分的安装,安装过程要使各啮合齿轮之间配合良好,转动无卡涩。

  流量计维修安装后,投用仪表进行查看,投用流量计时要先轻微开启流量计前方的手阀,防止剧烈的压力冲击损坏流量计内部转子。先让流体充满流量计,检查流量计各密封是否有泄露现象,使流量计内部器件的温度逐渐升温到流体的温度,确认流量计各部分正常后在投用流量计后方的阀门,查看流量计运转是否良好。

  转子齿轮槽里附着的污物易造成两转子之间齿轮啮合不良,致使转子卡住不动。

  2、流量计过量不走数

  流量计过量证明流量计内部转子转动良好至少是在运转,流量计不走数证明流量计计数转换部分出现故障。最主要的原因是流量计的磁连轴出现故障,造成流量计测量计量机构与计数转换机构间的连接失效,此外流量计转换计数机构间的齿轮出现损坏脱落也造成流量计不计数。

  处理方法:出现这种故障证明流量计内部密封腔体里面的部件没有问题,因此流量计不用切出运转,不用拆卸转子查看。

  拆卸流量计密封大盖上部的磁连轴部分,检测联轴器上部的齿轮是否转动,与磁铁连接的销子是否发生脱扣,磁铁是否吸附脏污铁锈杂质。

  若联轴器没有问题,检查磁连轴上部的齿轮转换部分是否出现故障,用手指轻微转动外部的齿轮,查看流量计表头的指针是否转动良好,有无卡碰现象。

  故障排除后,在小心的依次安装流量计外部各部件,安装中查看各部件的齿轮配合是否良好,安装后的齿轮转动情况,全部安装后观察流量计运行一段时间,查看流量计表盘指针转动是否顺畅,流量计各部件运转中有无卡碰噪音。

  3、流量计漏量大

  这种情况证明流量计转子运转正常,流量计计数机构运转正常。漏量大的主要原因是转子与流量计内腔间隙大,造成大量的流体介质没有经过转子与仪表内腔组成的的测量腔体就从仪表流出口排走。

  处理方法:流量计出现这种故障基本可以判定,此台流量计已经无法通过维修的方法使其恢复正常,只能更换新表。

  若想进一步确认漏量大的具体原因,可拆卸查看流量计转子外表,确认有无划痕或其它机械损伤,腐蚀是否严重,查看转子与流量计内腔的具体间隙大小。

  容积式流量计的缺陷

  容积式流量计采用流体压力差推动机械转子旋转的方式来进行流体的流量测量,对流体产生很大的压力损失。流量计前方的过滤器随着使用时间的延长,杂质会逐渐堵塞滤网,如果清洗不及时,滤网会对流体产生很大的压力损失。流量计和过滤器的双重作用,给流体的输送带来困难,流体大量的输送压力白白的消耗掉。为提高液体的输送能力,只能加大机泵的输出功率,增加了装置的能耗,不利于节能增效,是一种逐渐被淘汰的仪表。

  总述

  虽然容积式流量计有很多不足和弱点,但作为一个在用的生产计量仪表,仪表维护人员就要尽可能的让其良好运转,减少故障发生几率,在其更新换型之前充分发挥其应有的价值。作为仪表维护人员,除要做好容积式流量计日常的维护工作,还要熟知流量计各部分之间的构造和功能,故障发生后能快速准确的进行排除。


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