技术文章

当前页面: 首页 >技术文章 >楔式流量计使用及注意要点

楔式流量计使用及注意要点

供稿:中国工控网 2016/9/26 10:17:15

0 人气:161

  • 关键词: 楔式流量计 使用要点 石油炼制
  • 摘要:楔式流量计在使用中相对于孔板流量计来说,维护维修工作量大大减少,仪表无故障率提高,过程流量检测精度符合工艺要求,应用范围广,节省了能源消耗,因此在石油炼制行业得到大量的应用。

  过程流量检测特点

  在线流生产中为保证生产的物料平衡,需要对管线内流体的流量进行检测及控制。这种过程流量检测具有一些鲜明的特点,因为生产是连续进行的,受生产的波动所需物料处于一个动态的平衡过程,具体到一个时间段稳定在一个流量范围,而具体到一个时间点每一刻,都无法确保一致。宏观生产的物料控制不是追求一点的绝对恒定,而是要求一个范围的相对稳定,因此对于这种流量检测具体到一个时刻的误差可以放宽,但物料的变化趋势要表征正确。由此这类过程检测流量仪表的精度可以适当降低,可选用二级甚至三级流量监测仪表。

  标准节流孔板使用中的制约

  过程流量检测仪表在经典设计选型中普遍选用标准节流元件(孔板最多)+差压变送器的组合方式来实现。选用标准节流元件的原因是标准节流件经过几十年的研究、制造、使用形成了一套标准的规范,在工业设计选型中拥有众多的成功案例和使用经验。

  在线流生产是一个复杂的流体加工工艺,其所面对的生产物料多种多样,给过程流量检测仪表的选用带来一些困难。标准节流孔板是应用最多的节流元件,在长期的使用中发现其具有以下无法消除的弱点:

  1、只能用于气体和粘性小的轻质液体的流量测量,具体到石油炼制行业仅适用于柴油及以下的轻质油品和气体的测量,不能用于原油、蜡油、燃料油、沥青等粘性高的液体测量。

  2、孔板的结构是一个中间开孔的金属薄板,使用中若流体含有杂质或颗粒,会因孔板周边金属的阻挡而堆积在孔板前方下沿侧。长期的集聚易堵塞孔板前方取压孔、取压阀门及引压管,造成孔板+差压变送器测量失灵,由于引压孔、取压阀门内径细小,很难通过疏通维修的方法进行排除。新建装置由于管线焊接过程的焊渣很难在管线吹扫中彻底的清除,运行中常常出现脱落的焊渣随着流体流动在孔板前方堆积堵塞引压管的情况,致使仪表失灵而无法修复,给生产带来很大被动。

  3、孔板的结构决定了流体流经孔板时流体的静压明显减小,流速显著加大,造成流体冲刷孔板严重,侵蚀孔板中心的锐口金属边缘,致使孔板精度不断下降。液化气、丙烯等易气化的液体流量测量中,流体物理形态的改变造成孔板侵蚀更加严重。

  4、孔板的结构形式造成了流体流过孔板后有较大的静压损失,从整体上看孔板流量计是一个耗能较大的仪表,使机泵机械功率的损失加大,不利于装置的能效提高,对于越来越严格的节能要求是一个不利因素。

  除以上4点无法可否的弊端外,孔板流量计在使用中还会出现危及安全的隐患——孔板组件易发生泄露。孔板流量检测普遍采用法兰取压的方式,其由节流孔板前后的管线连接法兰、取压法兰和标准孔板组成,各部件之间通过垫片进行密封和缓冲结构复杂。若施工中工艺管线、连接螺栓与孔板各组间的金属材质不同,若被测流体出现较大幅度的温度波动,因不同材质的金属膨胀率不同,极易造成孔板组合体出现密封松动,引发介质泄露。这种现象在装置开停车过程中常常出现,如孔板流量计用于蒸汽测量中,蒸汽在退出和进入管线时常因膨胀率不同造成孔板组合体渗漏蒸汽。

  楔式流量计

  孔板流量计在使用中出现的以上缺陷迫使工程设计人员和使用人员寻找其它结构的仪表。长期的使用积累和仪表研发人员的努力下,大量的非标节流元件研发出来。这些非标节流元件虽然无法与标准孔板那样具有完善的实验数据支持,无法实现标准化生产,但经过长期的使用和生产厂家不断的改进完善,其已可以满足过程流量检测的要求。在众多的非标节流元件中楔式流量计近年来得到大量的应用。

  楔式流量计的结构特点

  从外表看楔式流量计是一个两端焊接有连接法兰的金属直管体,在金属管的中间留有两个开孔接口,接口有管口和法兰两种方式,现工业中主要使用法兰接口形式。

  从两端连接法兰看进去,可以看到其内部有一个固定与表体内腔的V形凸出部件,这就是楔式流量计的节流元件楔块,在楔块前后上方分别开有取压接口。

  由楔式流量计的外表可以看到楔式流量计的构造大大简化,与孔板相比连接件密封件减少,安装使用比孔板流量计更简单方便。

  楔式流量计的测量原理

  楔式流量计是一个节流元件,节流元件的结构形式都是根据伯努利原理——流体流通面积的突然减小而引起的静压动压能的相互转换制造而成的,因此节流元件的一个共性都是流体的流通面积突然大幅度改变。

  楔式流量计的节流元件是一个焊接到表体内腔的一个V形楔块,通过这个凸出的楔块与表体内腔形成的空间体实现流体流通面积的突然改变,使流体的静压动压能够相互转换。通过差压变送器测量V形楔块前后的压差测知流体的瞬时流速,换算出流体流过楔式流量计的体积流量。

  楔式流量计的优点

  一、消除杂质堵塞

  由楔式流量计的结构可以看到,楔块安装在表体的一侧,过流面积是在楔块与表体内腔之间,这种结构对于介质中的杂质、颗粒乃至较大的焊渣都可随着流体流过楔式流量计,而不会在表体内积聚,所以其可以用于孔板流量计无法使用的含颗粒杂质的流体测量中。

  二、适用于更多状况

  节流楔块焊接到仪表内腔的一侧,对于通过表体的流体产生的水头(压力)损失要比中间开口的节流孔板小的多,因此对于流体静压动压转化过程中的附加水头损失要比孔板流量计小得多。楔式流量计适用的流体粘度范围变宽,可用于粘度较大的原油、污油、蜡油、燃料油甚至沥青的测量中,在石油炼制过程中得到大量使用。

  三、取压方式转变

  楔式流量计的法兰取压方式简化了节流元件+差压变送器测量流体流量的构造,通过使用双法兰变送器的模式不但可以节省引压管、伴热线的铺设,而且由于双法兰变送器毛细管内填充硅油的稳定性,明显的提高了节流元件测量过程的准确性。从根本上克服了节流元件引压管内静止介质的质变引入的附加误差,减少了流量仪表的故障率和维护频率,整体提高了楔式流量计的测量精度。

  法兰取压方式的楔式流量计如下图所示:

  四、节能减排

  楔块对于过流流体的水头损失小于孔板流量计,楔式流量计与孔板流量计对于同一种介质的静压损失要减小较多。楔式流量计+双法兰变送器的检测方式,省掉了引压管的铺设,从而节省了伴热源的铺设和伴热蒸汽的消耗,楔式流量计的取压接口可与表体和工艺管线进行整体保温,通过流体本身的热源保证楔式流量计冬季的防冻措施,节省了装置的蒸汽能源消耗和冷凝水排放,对于装置整体能耗的降低有一定的提高。

  楔式流量计使用中的注意事项

  楔式流量计上述的优点,近年来石油炼制行业得到广泛的使用,但每一种仪表都有自身的使用要求,只有按照规范使用才能发挥仪表的最大作用。

  1、要按照楔式流量计标注的方向进行安装

  虽然有的文章及资料上说,楔式流量计安装没有方向要求,可用于反向流的测量,从楔式流量计的测量原理看如果是标准的V形楔块,其对于流体的节流正反都一样。但在楔式流量计的表体上,生产厂家都标注了楔式流量计流体的流向箭头,从楔式流量计的两端法兰看进去,其楔块的安装位置也不在楔式流量计的正中,因此我们要按照楔式流量计的标注方向进行安装,防止安装方向不对加大测量误差。

  楔式流量计表体上标注了流体的流动方向

  2、关于取压接口的方向问题

  按照测量仪表取压引压规范,测量气体流量时,取压口在节流元件的中上部,测量液体流量时取压口在节流元件的中下侧,测量脏污介质时取压口在节流元件的中部位置。但楔式流量计与孔板流量计的不同之处在于节流楔块在表体内腔不是均匀分布的,取压口的位置生产厂家已给固定预制好,其在楔块焊接处的前后上方。若严格按照取压规范,当测量液体时,如果取压口安装在管线的中下部,那么其楔式流量计内部的楔块也在管线的中下部,而造成流体要从楔式流量计的上方流过,这种方式会造成流体内介质杂质颗粒的沉淀在楔式流量计的下部表体内腔,有堵塞楔块前方取压口的隐患,易造成流量计失灵,因此在现场安装过程中要根据实际情况区别对待。

  3、垂直管道安装

  楔式流量计建议水平安装,尽可能的减少垂直安装方式,是因为在垂直安装过程中,楔式流量计零点的校准无法进行。

  楔式流量计零点校准的要求时,工况介质充满楔式流量计,后关闭管线前后阀门,在确保楔式流量计内部流体静止状态下,进行流量计的校准。由于节流元件的流量表普遍不设计副线切除设施,因此节流元件前后普遍无工艺切断阀门,这种状况下校准楔式流量计就比较困难。如果楔式流量计水平安装,我们可以认为静止的流体对于楔式流量计检测的差压没有附加影响,因此我们只需把楔式流量计的前后取压阀门关闭同时泄压通大气即可实现流量计的零点校准。

  若楔式流量计垂直安装,此时静止的介质在楔式流量计内腔会产生一个静止的静压力,这个静压作用于变送器的正压室会增大差压变送器的压差值,使楔式流量计的零点差压值不在是零,且负压测引压管内也会产生静压附件误差。所以此时对于零点的校准变得困难。即使使用双法兰变送器,负压测的静压附加我们可以算出,但被测介质的密度我们只能通过设计时的理想值进行计算,而粗略的算出楔式流量计测量管内的静压,在进行校准修订,这种方法其零点的可信度就会降低。

  下图垂直安装的楔式流量计给流量计零点校准带来困难

  因此实际安装中最好不要垂直安装楔式流量计,若工艺无法满足水平安装,垂直安装过程中除保证楔式流量计满管的情况下,我们还要对楔式流量计零点的修正压差进行准确的换算,而不能只单单的关闭正负取压阀门后就进行零点校准。

  4、安装排污减压阀

  楔式流量计+双法兰变送器的流量检测模式,在取压阀门与双法兰连接部件之间要设置排污泄压阀门。这个阀门非常重要,在流量计校准过程中既可以保证正负双法兰之间的受压一致都为大气压确保校准可靠,更能保证维修人员的安全。若双法兰变送器损坏需要更换,通过排污泄压阀门能够判断取压一次阀门是否渗漏,只有在确保安全的情况下,才能拆卸双法兰变送器。很多工程安装过程中,省略了排污泄压阀门的安装,这是不正确的,一定要进行整改。

  安装排污阀的楔式流量计维护维修工作更加方便

  5、楔式流量计在大修中要进行测厚检测。

  从楔式流量计内部的结构我们可以看到,楔式流量计节流元件的过流面是楔块与表体内腔,这种节流形式对于楔式流量计的表体内腔产生较大的冲刷侵蚀。特别是流体的流速较快时,楔块之前的流体在流经楔块的空隙时会大大的冲刷表体内腔,长时间的侵蚀会造成表体内腔变薄,甚至穿孔渗漏,所以在装置大修时要对使用中的楔式流量计的表体进行厚度测试,如果表体内腔磨损严重要进行更换,而不能带病使用。

  装置大修时,要拆卸楔式流量计进行厚度测试

  综述

  楔式流量计在使用中相对于孔板流量计来说,维护维修工作量大大减少,仪表无故障率提高,过程流量检测精度符合工艺要求,应用范围广,节省了能源消耗,因此在石油炼制行业得到大量的应用。


更多内容请访问 中国工控网(http://www.gongkong.com)

手机扫描二维码分享本页

工控网APP下载安装

工控速派APP下载安装

 

我来评价

评价:
一般