流量計(jì)的非常規(guī)維修方法
流量計(jì)的非常規(guī)維修方法
流量作為工業(yè)過程檢測與過程控制中重要的檢測參數(shù)，其測量的準(zhǔn)確性和長期性是衡量生產(chǎn)是否平順，是否達(dá)到控制要求的重要指標(biāo)之一。筆者曾在化工企業(yè)工作十余年，經(jīng)過實(shí)踐與學(xué)習(xí)，總結(jié)出一些實(shí)用省錢的維修流量計(jì)的方法，能使流量計(jì)在滿足工控要求的前提下恢復(fù)使用功能。
1.電磁流量計(jì)
電磁流量計(jì)利用法拉第電磁感應(yīng)定律，在測量管不導(dǎo)磁的內(nèi)壁兩側(cè)中線位置水平安裝一對(duì)磁極，在磁場垂直的方向上安裝一對(duì)檢測電極。當(dāng)具有導(dǎo)電性質(zhì)的流體流過該管段切割磁力線時(shí)，與流體接觸的電極產(chǎn)生感應(yīng)電勢與介質(zhì)流速成正比，如式 1 示 ：
E=BDv （1）
其中，B 為管道內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度 ；D 為管道內(nèi)徑 ；v 為管道流體的流速 [1]。
由于在該過程中產(chǎn)生的電勢為毫伏級(jí)信號(hào)，極易受到外界噪聲或其他電磁信號(hào)的干擾，因此，常將電磁流量計(jì)利用接地環(huán)與流量計(jì)外殼進(jìn)行可靠接地。以測量鹽酸流量為例，在選擇電磁流量計(jì)時(shí)，根據(jù)被測介質(zhì)的腐蝕性采用的是鉭電極，聚四氟乙烯襯里。由于鹽酸流經(jīng)的管道為非金屬管道，因此需要采用接地環(huán)。當(dāng)該接地環(huán)斷裂、缺損頻率時(shí)，接地回路無法形成，導(dǎo)致測量有較大的波動(dòng)和誤差，甚至影響正常生產(chǎn)。口徑越大的接地環(huán)造價(jià)越貴，而更換一臺(tái)特殊材質(zhì)的電磁流量計(jì)整體更是浪費(fèi)，因此，可對(duì)接地環(huán)進(jìn)行修復(fù)以節(jié)省生產(chǎn)成本。
由于不同的材質(zhì)導(dǎo)電系數(shù)不相同，因此在制作新的接地環(huán)時(shí)不能采用任意金屬材料如常見的不銹鋼 304 L 等，而應(yīng)選取與電極材質(zhì)相同的鉭。鉭作為稀有金屬比較難在市面上買到，可利用報(bào)廢的儀器儀表中的零部件進(jìn)行加工，如法蘭式液位計(jì)的鉭膜片。按照管道周長剪下液位計(jì)的鉭膜片后，繞在原先接地環(huán)的塑料部件上形成環(huán)狀。必須注意的，接口處不能用其他金屬焊條進(jìn)行焊接，避免改變接地環(huán)導(dǎo)電系數(shù)，只需將接口處扭接緊實(shí)即可。經(jīng)實(shí)際使用驗(yàn)證，新制成的接地環(huán)能很好的發(fā)揮接地作用，排除干擾，使電磁流量計(jì)測量信號(hào)穩(wěn)定準(zhǔn)確。
2.金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)
金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)基于節(jié)流原理而制成。將金屬制成具有
上大下小結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子，將其置于圓錐形的測量管道中。當(dāng)被測介質(zhì)由下至上流經(jīng)測量管時(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一個(gè)向上的推力。當(dāng)推力與轉(zhuǎn)子自身重力達(dá)到平衡時(shí)，轉(zhuǎn)子停留在測量管內(nèi)的某一位置，通過機(jī)械裝置在流量刻度盤上指示實(shí)時(shí)流量。流量與轉(zhuǎn)子在測量管內(nèi)高度的關(guān)系如下式 2 ：
式中，S 為轉(zhuǎn)子***大橫截面積；α 為流量系數(shù)；ρf 為被測介質(zhì)密度；ρz 為轉(zhuǎn)子材料密度；g 為重力加速度；V 為轉(zhuǎn)子體積；H 為轉(zhuǎn)子高度；S0 為測量管的環(huán)形縫隙的流通面積。
實(shí)際工況中，當(dāng)管道內(nèi)有焊渣等雜質(zhì)較大物體隨著介質(zhì)流經(jīng)轉(zhuǎn)子時(shí)，會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子造成損傷，甚至使得轉(zhuǎn)子在沖擊下造成上下部件斷裂，無法正常指示出流量，此時(shí)可修復(fù)轉(zhuǎn)子以解決問題。將轉(zhuǎn)子從測量管內(nèi)取出，用電焊將脫落的轉(zhuǎn)子點(diǎn)焊固定。點(diǎn)焊后，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量發(fā)生了改變，據(jù)式 2 可知，對(duì)應(yīng)于同量時(shí)，轉(zhuǎn)子在測量管內(nèi)浮起的高度也會(huì)隨之發(fā)生改變，即量程發(fā)生改變。需估算后對(duì)刻度盤或者 DCS 的量程進(jìn)行的修改。若需要較為測量時(shí)，必須對(duì)校正系數(shù) K 進(jìn)行修正。K 值按下式 3 計(jì)算 ：
其中，ρ1，ρ1/ 為轉(zhuǎn)子修復(fù)前后的密度 ；ρ 為被測介質(zhì)密度。
K 值與刻度盤標(biāo)尺上的示值相乘即可得到實(shí)際修改量程后的示值。因此，需要在焊接修復(fù)轉(zhuǎn)子前后，均需要對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行稱重。由于焊點(diǎn)非常小，可視為體積不發(fā)生改變。計(jì)算出密度后，再算出 K 值。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用證實(shí)，經(jīng)修復(fù)的轉(zhuǎn)子流量計(jì)能較準(zhǔn)確的對(duì)被測介質(zhì)進(jìn)行測量，可使用在對(duì)測量精度要求不高的工況中。
3 旋渦流量計(jì)
旋渦流量計(jì)是利用流體遇到安裝在管道中的旋渦發(fā)生體后產(chǎn)生的旋渦來測量流量。
旋渦流量計(jì)測量時(shí)，為了達(dá)到測量精度要求，通常需要溫壓補(bǔ)償。旋進(jìn)式旋渦流量計(jì)在使用過程中，***常見的故障就是溫度值與現(xiàn)場溫度實(shí)際值不符合。常規(guī)維修方法即更換溫度傳感器，但難以購買到匹配規(guī)格。
溫度傳感器的核心是 Pt100 鉑電阻，可以將原傳感器拆除，從 Pt100 熱電阻中抽出鉑電阻進(jìn)行更換。若長度不符，可將鉑電阻的引出線裁剪至適當(dāng)長度，保證其與流體間能進(jìn)行充分接觸。采用導(dǎo)熱性能較好且能延展性較好的金屬制做成直徑較細(xì)而管壁較薄的保護(hù)套套在鉑電阻外，保護(hù)鉑電阻安裝時(shí)不受到機(jī)械損傷，也可保證傳熱性能。***后將鉑電阻插入原溫度傳感器安裝位置。若更換鉑電阻后仍無法正常工作，可考慮原有傳感器電路板損壞，無法接收信號(hào)。此時(shí)，將鉑電阻外接溫度變送器將電阻值轉(zhuǎn)成 4~20mA DC 后再將信號(hào)送入流量計(jì)中。
在更換過程中，應(yīng)注意鉑電阻與流量計(jì)接口部分的密封。若無法保證密封，則可以在原溫度傳感器插入口處加焊一個(gè)外螺紋過程接頭，將于其配套的內(nèi)螺紋螺帽與制作好的保護(hù)套管焊接在一起后，再將鉑電阻插入套管。完成后，必須加壓試漏，確定密封性后才可正式使用。
4 .差壓流量計(jì)
差壓流量計(jì)是利用孔板節(jié)流原理，在孔板前后形成壓差，此時(shí)流量與壓差的平方根成正比，如式 4 ：
刮碰造成邊緣鈍化，則流出系數(shù)增大，造成附加誤差，影響測量的精度，使生產(chǎn)經(jīng)營成本過高。
在修復(fù)鈍化孔板邊緣前，應(yīng)記錄孔板正反兩面的原開孔直徑，若因丟失原始資料無法查證數(shù)據(jù)，可自行測量；再用角度測量儀測量原開孔角度。此時(shí)應(yīng)盡可能提高測量精度，以避免造成人為誤差而使修復(fù)好的孔板依然無法達(dá)到原有的測量精度。對(duì)鈍化邊緣進(jìn)行打磨時(shí)，注意不要讓打磨工具劃傷孔板表面，應(yīng)使得孔板表面光滑，邊緣足夠尖銳。同時(shí)還應(yīng)注意孔板的直徑比有一定要求，即 β 在 0.22~0.75 之間。若邊緣鈍化嚴(yán)重，打磨后 β 超出允許范圍，則沒有修復(fù)的必要。
根據(jù) IS05167 標(biāo)準(zhǔn)，孔板與阻流件之間所要求的直管段比與直徑比有關(guān)。修復(fù)鈍化孔板勢必改變孔板開孔直徑，則其與管道實(shí)際內(nèi)徑之比也發(fā)生了改變，而孔板前后所需的直管段長度也隨之發(fā)生改變。由于工藝管道安裝完畢后無法任意改變長度，因此在修復(fù)時(shí)，應(yīng)該盡可能使開孔直徑變動(dòng)不大。開孔比在某一允許范圍內(nèi)時(shí)，可不需要改變直管段長度。修復(fù)完成后，由于直徑比發(fā)生改變，其對(duì)應(yīng)的滿量程刻度也隨之改變，需要重新計(jì)算，予以校正。
5 .結(jié)語
在過程檢測儀器儀表種類與技術(shù)日新月異的今天，維修儀器儀表的方法也要跟上技術(shù)的發(fā)展，重點(diǎn)在于掌握各種儀器儀表的測量原理。儀器儀表的維修既可以為企業(yè)節(jié)約生產(chǎn)成本，也可以在維修的過程中提高儀表技術(shù)人員的專業(yè)素質(zhì)。