關(guān)于渣油流量計的結構工作原理及應用情況
點(diǎn)擊次數：1566 發(fā)布時(shí)間：2020-11-06 05:45:05
摘要：渣油流量計是一種速度式流量測量?jì)x表，因其有測量范圍度寬、精度高、耐高壓、抗干擾能力強、結構緊湊、容易維修等特點(diǎn)，在冶金、化工等行業(yè)流量測量中得到了廣泛的應用。通過(guò)介紹渣油流量計的結構、工作原理以及不銹鋼廠(chǎng)退火爐天然氣測量中渣油流量計的應用情況、出現的故障和解決辦法，得出使用智能渣油流量計應注意的幾點(diǎn)事項。
流量測量的方法有很多，測量?jì)x表的種類(lèi)也是多種多樣。渣油流量計是一種速度式流量?jì)x表，它的精度很高，一般可達到指示值的0.2%～0.5%，而且在線(xiàn)性流量范圍內，即使流量有所變化也不會(huì )降低累計精度。此外，還具有耐高壓、測量范圍寬，數字信號輸出，容易維修等特點(diǎn)，因而得到了廣泛的應用。
1渣油流量計的結構
渣油流量計在結構上主要由渦輪、軸承以及前置放大器組成。其結構如圖1所示。
其中渦輪是由具有導磁性能的不銹鋼材料制成的，裝有螺旋狀葉片，葉片數量根據直徑變化而不同，2～24片不等。通常為了使渦輪對流速變化的響應特性好，渦輪的質(zhì)量應該盡可能的小。渣油流量計的軸承可分為滾珠軸承和滑動(dòng)軸承兩種。滾珠軸承因材料易受腐蝕，同時(shí)在滾珠之間存在異物時(shí)會(huì )產(chǎn)生急劇磨損等缺點(diǎn)，因此目前主要采用耐磨性能好的如聚四氟乙烯、石墨碳化鎢等材料做成的滑動(dòng)軸承。前置放大器（圖1中的脈沖信號放大器）的作用是將渦輪旋轉的次數變換成電脈沖輸出，通常采用的都是磁式前置放大器。
前置放大器由磁電感應轉換器與放大整形電路兩部分組成，示意圖見(jiàn)圖2所示。
磁電轉換器國內一般采用磁阻式，它由永久磁鋼及外部纏繞的感應線(xiàn)圈組成。當流體通過(guò)使葉輪旋轉時(shí)，葉片在永久磁鋼正下方時(shí)磁阻*小，兩葉片空隙在磁鋼下方時(shí)磁阻*大，渦輪旅轉，不斷地改變磁路的磁通量，使線(xiàn)圈中產(chǎn)生變化的感應電勢，送入放大整形電路，變成脈沖信號。
2渣油流量計的工作原理
渣油流量計是一種速度式的流量測量?jì)x表，其工作原理示意圖如圖3所示，流量測量的核心部分是渦輪流量傳感器，它主要是由葉輪和磁電感應線(xiàn)圈兩部分組成，葉輪的軸心與管道中心是一致的，可以自由轉動(dòng)，葉輪的葉片與流體流動(dòng)方向成一定角度。因此，當流體流過(guò)管道時(shí)，渦輪就會(huì )在流體沖擊下沿管道軸向旋轉，其旋轉速率會(huì )隨著(zhù)流量不同而變化，流速越高，流體的動(dòng)能就越大，渦輪的轉動(dòng)速度也就越快。代表著(zhù)流體流量大小的渦輪轉速經(jīng)磁電感應放大器轉換為一定頻率的電脈沖，再通過(guò)顯示儀表進(jìn)行積算和顯示（圖1）。
渣油流量計通常是通過(guò)不同的計算方法，可以分別對瞬時(shí)流量和累計流量進(jìn)行顯示。而當儀表殼體內永久磁鋼產(chǎn)生的磁力線(xiàn)被旋轉的渦輪葉片切割時(shí)，就會(huì )引起磁感應線(xiàn)圈磁通量的變化，進(jìn)而磁通周期變化信號經(jīng)過(guò)前置放大器的放大、整形，就會(huì )產(chǎn)生與流速成正比的脈沖信號，脈沖信號經(jīng)流量積算電路換算后顯示累積流量值，同時(shí)經(jīng)頻率電流轉換電路轉換成模擬電流量，進(jìn)而顯示瞬時(shí)流量值。
3渣油流量計的應用情況
酒鋼不銹鋼廠(chǎng)退火爐溫度控制燃燒系統中，天然氣的測量采用的是德國制造的DE250Z100-40B型帶電子計數器的渣油流量計，它屬于ElsterQ系列，ElsterQ系列渣油流量計是一種穩定耐用和高精度的是用于所有需求的工業(yè)計量?jì)x表。同時(shí)還具有自潤滑軸承，使得流量計不需要維護。該流量計配有一個(gè)電子計數器，除了能夠記錄實(shí)際的工況流量（Vb，m3）外，它還可以顯示瞬時(shí)流量（Qb,m3/h）以及某一天的流量和日期。這就方便了用戶(hù)很容易計算某一段時(shí)間內天然氣的用量。除此之外，該流量計還具有結構緊湊、流量測量范圍寬、計量精度與流體的物理的特性（如密度、溫度和壓力等）無(wú)關(guān)的特點(diǎn)。不銹鋼廠(chǎng)退火爐天然氣測量的范圍有兩種：分別是32～650m3/h和0～1000m3/h，它們各自分布在不銹鋼熱退火和冷退火酸洗線(xiàn)的2#爐膛的7個(gè)區上，流量計的數據接口輸出均符合**標準，E200Namur輸出符合標準DINEN50227；光接口符合標準EN1434-ZVEI；M-BUS接口符合標準EN1413。
4存在的問(wèn)題和解決辦法
不銹鋼退火爐天然氣流量測量用渣油流量計外觀(guān)如圖4所示，該渣油流量計與國產(chǎn)渣油流量計在結構上有些不同，主要區別是前置放大部分是由機械齒輪傳動(dòng)機構實(shí)現，以及磁感應脈沖轉換機構不同，但工作原理都是將渦輪的轉速轉換成一定頻率的脈沖信號。該渣油流量計的使用壽命根據現場(chǎng)使用和維護經(jīng)驗看大概是5～6年，自不銹鋼廠(chǎng)2008年年底投產(chǎn)以來(lái)，該渣油流量計已經(jīng)全部更換過(guò)一次。通常情況下儀表運行穩定無(wú)故障發(fā)生，但隨著(zhù)使用年限的增加，也會(huì )發(fā)生一些問(wèn)題和故障。常見(jiàn)的問(wèn)題和故障有兩個(gè)：一是天然氣流量正常，但儀表指示不正常，有卡滯現象；二是天然氣流量無(wú)增加或減少，但儀表指示值減小。
由于該渣油流量計的整體結構是密閉封裝免維護的，所以對于以上存在問(wèn)題和故障，*先檢查了連接線(xiàn)路是否斷路，其次是渣油流量計的內外連接軸位置是否在中心軸線(xiàn)上，結果發(fā)現渦輪轉盤(pán)支撐軸磨損并出現卡滯現象。經(jīng)過(guò)仔細觀(guān)察和研究，調整托盤(pán)與齒輪箱底座間隙支撐軸距離長(cháng)度0.5mm，同時(shí)保證連接軸與托盤(pán)平面垂直，內外連接軸位置在中心軸線(xiàn)上，一是保證托盤(pán)和底座有一定間隙，不產(chǎn)生摩擦卡滯，二是保證連接軸轉動(dòng)靈活。這樣處理后，以上的兩個(gè)問(wèn)題故障全都解決，同時(shí)經(jīng)過(guò)重新比對校驗，使得渣油流量計又能正常使用和運轉。
5結語(yǔ)
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，渣油流量計不斷向著(zhù)高精度和免維護方向發(fā)展，對于這類(lèi)流量計，通過(guò)不銹鋼退火爐天然氣測量渣油流量計的長(cháng)期使用維護，以及在使用中出現的故障和處理經(jīng)驗，得到以下結論：為了使渣油流量計正常運行，一是要保障流量計安裝時(shí)嚴格按照安裝說(shuō)明參數和條件精準安裝；二是要經(jīng)常檢查和定期校驗，以保證流量計的精準測量和計量；三是嚴格按照使用說(shuō)明書(shū)操作和使用，以*大限度的延長(cháng)使用壽命；四是出現故障時(shí)，仔細檢查儀表安裝位置、軸承等可見(jiàn)部分是否與*初使用時(shí)出現一定偏差，電源線(xiàn)和信號線(xiàn)是否完好，流量管道是否堵塞等，然后研究解決對策，排除故障；五是為了節約成本、物盡其用，在壽命周期之內不要輕易給出更換流量計的決定。
流量測量的方法有很多，測量?jì)x表的種類(lèi)也是多種多樣。渣油流量計是一種速度式流量?jì)x表，它的精度很高，一般可達到指示值的0.2%～0.5%，而且在線(xiàn)性流量范圍內，即使流量有所變化也不會(huì )降低累計精度。此外，還具有耐高壓、測量范圍寬，數字信號輸出，容易維修等特點(diǎn)，因而得到了廣泛的應用。
1渣油流量計的結構
渣油流量計在結構上主要由渦輪、軸承以及前置放大器組成。其結構如圖1所示。
其中渦輪是由具有導磁性能的不銹鋼材料制成的，裝有螺旋狀葉片，葉片數量根據直徑變化而不同，2～24片不等。通常為了使渦輪對流速變化的響應特性好，渦輪的質(zhì)量應該盡可能的小。渣油流量計的軸承可分為滾珠軸承和滑動(dòng)軸承兩種。滾珠軸承因材料易受腐蝕，同時(shí)在滾珠之間存在異物時(shí)會(huì )產(chǎn)生急劇磨損等缺點(diǎn)，因此目前主要采用耐磨性能好的如聚四氟乙烯、石墨碳化鎢等材料做成的滑動(dòng)軸承。前置放大器（圖1中的脈沖信號放大器）的作用是將渦輪旋轉的次數變換成電脈沖輸出，通常采用的都是磁式前置放大器。
前置放大器由磁電感應轉換器與放大整形電路兩部分組成，示意圖見(jiàn)圖2所示。
磁電轉換器國內一般采用磁阻式，它由永久磁鋼及外部纏繞的感應線(xiàn)圈組成。當流體通過(guò)使葉輪旋轉時(shí)，葉片在永久磁鋼正下方時(shí)磁阻*小，兩葉片空隙在磁鋼下方時(shí)磁阻*大，渦輪旅轉，不斷地改變磁路的磁通量，使線(xiàn)圈中產(chǎn)生變化的感應電勢，送入放大整形電路，變成脈沖信號。
2渣油流量計的工作原理
渣油流量計是一種速度式的流量測量?jì)x表，其工作原理示意圖如圖3所示，流量測量的核心部分是渦輪流量傳感器，它主要是由葉輪和磁電感應線(xiàn)圈兩部分組成，葉輪的軸心與管道中心是一致的，可以自由轉動(dòng)，葉輪的葉片與流體流動(dòng)方向成一定角度。因此，當流體流過(guò)管道時(shí)，渦輪就會(huì )在流體沖擊下沿管道軸向旋轉，其旋轉速率會(huì )隨著(zhù)流量不同而變化，流速越高，流體的動(dòng)能就越大，渦輪的轉動(dòng)速度也就越快。代表著(zhù)流體流量大小的渦輪轉速經(jīng)磁電感應放大器轉換為一定頻率的電脈沖，再通過(guò)顯示儀表進(jìn)行積算和顯示（圖1）。
渣油流量計通常是通過(guò)不同的計算方法，可以分別對瞬時(shí)流量和累計流量進(jìn)行顯示。而當儀表殼體內永久磁鋼產(chǎn)生的磁力線(xiàn)被旋轉的渦輪葉片切割時(shí)，就會(huì )引起磁感應線(xiàn)圈磁通量的變化，進(jìn)而磁通周期變化信號經(jīng)過(guò)前置放大器的放大、整形，就會(huì )產(chǎn)生與流速成正比的脈沖信號，脈沖信號經(jīng)流量積算電路換算后顯示累積流量值，同時(shí)經(jīng)頻率電流轉換電路轉換成模擬電流量，進(jìn)而顯示瞬時(shí)流量值。
3渣油流量計的應用情況
酒鋼不銹鋼廠(chǎng)退火爐溫度控制燃燒系統中，天然氣的測量采用的是德國制造的DE250Z100-40B型帶電子計數器的渣油流量計，它屬于ElsterQ系列，ElsterQ系列渣油流量計是一種穩定耐用和高精度的是用于所有需求的工業(yè)計量?jì)x表。同時(shí)還具有自潤滑軸承，使得流量計不需要維護。該流量計配有一個(gè)電子計數器，除了能夠記錄實(shí)際的工況流量（Vb，m3）外，它還可以顯示瞬時(shí)流量（Qb,m3/h）以及某一天的流量和日期。這就方便了用戶(hù)很容易計算某一段時(shí)間內天然氣的用量。除此之外，該流量計還具有結構緊湊、流量測量范圍寬、計量精度與流體的物理的特性（如密度、溫度和壓力等）無(wú)關(guān)的特點(diǎn)。不銹鋼廠(chǎng)退火爐天然氣測量的范圍有兩種：分別是32～650m3/h和0～1000m3/h，它們各自分布在不銹鋼熱退火和冷退火酸洗線(xiàn)的2#爐膛的7個(gè)區上，流量計的數據接口輸出均符合**標準，E200Namur輸出符合標準DINEN50227；光接口符合標準EN1434-ZVEI；M-BUS接口符合標準EN1413。
4存在的問(wèn)題和解決辦法
不銹鋼退火爐天然氣流量測量用渣油流量計外觀(guān)如圖4所示，該渣油流量計與國產(chǎn)渣油流量計在結構上有些不同，主要區別是前置放大部分是由機械齒輪傳動(dòng)機構實(shí)現，以及磁感應脈沖轉換機構不同，但工作原理都是將渦輪的轉速轉換成一定頻率的脈沖信號。該渣油流量計的使用壽命根據現場(chǎng)使用和維護經(jīng)驗看大概是5～6年，自不銹鋼廠(chǎng)2008年年底投產(chǎn)以來(lái)，該渣油流量計已經(jīng)全部更換過(guò)一次。通常情況下儀表運行穩定無(wú)故障發(fā)生，但隨著(zhù)使用年限的增加，也會(huì )發(fā)生一些問(wèn)題和故障。常見(jiàn)的問(wèn)題和故障有兩個(gè)：一是天然氣流量正常，但儀表指示不正常，有卡滯現象；二是天然氣流量無(wú)增加或減少，但儀表指示值減小。
由于該渣油流量計的整體結構是密閉封裝免維護的，所以對于以上存在問(wèn)題和故障，*先檢查了連接線(xiàn)路是否斷路，其次是渣油流量計的內外連接軸位置是否在中心軸線(xiàn)上，結果發(fā)現渦輪轉盤(pán)支撐軸磨損并出現卡滯現象。經(jīng)過(guò)仔細觀(guān)察和研究，調整托盤(pán)與齒輪箱底座間隙支撐軸距離長(cháng)度0.5mm，同時(shí)保證連接軸與托盤(pán)平面垂直，內外連接軸位置在中心軸線(xiàn)上，一是保證托盤(pán)和底座有一定間隙，不產(chǎn)生摩擦卡滯，二是保證連接軸轉動(dòng)靈活。這樣處理后，以上的兩個(gè)問(wèn)題故障全都解決，同時(shí)經(jīng)過(guò)重新比對校驗，使得渣油流量計又能正常使用和運轉。
5結語(yǔ)
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，渣油流量計不斷向著(zhù)高精度和免維護方向發(fā)展，對于這類(lèi)流量計，通過(guò)不銹鋼退火爐天然氣測量渣油流量計的長(cháng)期使用維護，以及在使用中出現的故障和處理經(jīng)驗，得到以下結論：為了使渣油流量計正常運行，一是要保障流量計安裝時(shí)嚴格按照安裝說(shuō)明參數和條件精準安裝；二是要經(jīng)常檢查和定期校驗，以保證流量計的精準測量和計量；三是嚴格按照使用說(shuō)明書(shū)操作和使用，以*大限度的延長(cháng)使用壽命；四是出現故障時(shí)，仔細檢查儀表安裝位置、軸承等可見(jiàn)部分是否與*初使用時(shí)出現一定偏差，電源線(xiàn)和信號線(xiàn)是否完好，流量管道是否堵塞等，然后研究解決對策，排除故障；五是為了節約成本、物盡其用，在壽命周期之內不要輕易給出更換流量計的決定。