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电磁流量计

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电磁流量计在凝结水泵试验回路流量测量中的问题分析与解决

来源:www.sancdc.com作者:汪明玥,狄成宽发表时间:2018-06-12

 摘 要:凝结水泵在进行出厂试验时,流量计示数波动较大。本文对流量计示数波动问题进行分析,试验管路振动,稳流管段长度不足,管路中存在一定气体等都影响了试验数据的准确性。经过多次研究及试验,最终确定改进方案:调整试验管路,增加整流装置以改善涡流与流畅畸变,增加膨胀节以减小管路冲击,加强流量计附近管路支撑及增加阻尼器以抵御流体流经管道时产生的振动及管路的应力。试验回路经过调整后,流量计示数趋于稳定。

 
        本文述及的试验回路是国内某核电站配套的全容量凝结水泵的试验回路。试验回路设计成开式回路,试验回路安装基础为试验车间平台铺设的钢轨,入口管路和出口管路均有支架,泵体本身不承受管路的负荷,入口管路与出口管路呈180°,通过真空泵及脱气管保证泵组压力边界的真空度,从而最大限度模拟凝结水泵的工作环境。泵的流量为2745m³/h,扬程为 251m,功率为 3300kW。试验选取 DN500电磁流量计,在试验过程中,流量计示数波动最大时可达到 ±500 m³/h。为了解决流量计示数波动问题,需要对凝结水泵试验回路进行重新设计,消除流量波动。
 
1 流量波动原因分析
        试验回路选取的流量计为 DN500 电磁流量计,流量计采用水平安装方式。三畅电磁流量计是测量大流量液体介质的首选流量计,三畅电磁流量计内部无可动部件,可靠性强,使用寿命较长,测量不受流体密度、粘度、温度、压力和导电率变化的影响,测量管内无阻流部件,无压损,流量计上下游管路设计时应考虑流量计安装位置、避免干扰源及上下游直管段的长度。因试验场地限制,流量计上游直管段长度短,无法改善涡流与流体畸变的影响。按照流量计安装要求,试验回路全长约 25 米,试验回路中流量计上游有一处 DN500 阀门,因上游存在这一干扰流件,根据流量计安装要求,流量计上游管路长度需大于 10D(D 为流量计名义直径)。综合考虑现场其他设备管路要求及场地限制,流量计上游管路长度设计为 13D,流量计下游处有一处弯管,为避免流量计下游的阀门或装置引起上游部分流体的不均匀分布,流量计下游管路长度设计为 5D,但经试验发现,流量计示数波动较大,流量计上游直管段长度仍需增加[1] 。
 
        试验管路中存在气体影响流量计测量精度。试验管路中气体可能是由于外界吸入、流体中溶解气体转变为游离气体或流体不满管引起的。若液体中含有气泡,则因为经过电极时能遮盖整个电机,使信号输入回路瞬时开路,导致输出信号晃动。电磁流量计不满管现象可以看做是流体中含有气体的一种极端情况。电磁流量计安装时应注意不要将流量计安装在易积聚气体的管路最高点,电磁流量计后无背压,流体直接排入大也会形成管路内不满管。流量计示数波动现象因流体不满管程度和流动状况有不同表现。若少量气体在管路中呈分层流或波状流,示数波动方式表现为误差增加,流量测量值与实际值不符;若流动是气泡流或塞状流,示数波动方式除测量值与实际值不符外,还会因气相瞬间遮盖电极表面而出现输出晃动;若水平管道分层流动中流通截面积气体部分增大,即液体未满管程度较大,流量计示数晃动,若液体未满管情况较严重,以致液面在电极以下,流量计示数会出现输出超量程。
 
        管路振动影响电磁流量计的精度。试验管路安装于钢结构支架上,大流量流体流经阀门闸板引起的流动反作用力造成试验回路中管路振动,管路振动干扰流量计正常工作。
 
2 流量波动的解决方案
        设计试验回路中流量计上游管路时,虽满足流量计上游直管段长度设计要求,但是流量计示数仍有较大波动。为改善涡流与流畅畸变,需增加进口与出口直管段长度或安装整流栅。因现场场地限制,无法增进出口直管段长度。因此,选则在流量计上游安装整流栅装置以改善流体状态。整流栅可以消除不正常流动,降低旋转流动的影响,缩短必要的直管段长度。整流栅由 8 个径向叶片组成,叶片之间的角间距相等,其长度是管道直径的两倍,其叶片应尽可能薄并有足够强度[2] 。
 
        根据现场试验管路布置情况,考虑是由于流量计后无背压设计,流体直接排入大气而形成试验管路内不满管。流量计水平安装时,为确保流量计测量管内充满介质,可将三畅电磁流量计安装位置的标高略低于管道标高或仪表出口管路最好高于流量计支撑架后的管路以产生一个小的背压,也可以在流量计下游管路增加一处背压阀,保证试验管路中被测流体满管,以确保试验数据准确。
 
        安装流量计时要用管道来支撑,电磁流量计支架若安装在流量计的流量管部或连接法兰处,也可能导致应力产生而干扰流量管振动频率,造成精度偏差。试验过程中,大流量流体流经阀门时会产生较大振动,为保护流量计免受因管道振动、冲击、伸长和缩短而引起的应力影响,仪表的两边应分别设置两个固定的支架来抵御流体流经管道时产生的振动和管道的应力,以确保电磁流量计的测量精度。对振动过大的区域,应设置减振器或采用其他的减振措施。为了减少管路振动及冲击,可通过在阀后增加金属膨胀节,加固试验管路及阀门下方钢结构支撑,增加三畅电磁流量计支架阻尼器等方式[3] 。
 
3 结论
        通过以上方式改进后试验回路后,流量计示数波动范围在±30m³/h,满足试验要求。在进行水泵试验时,试验回路系统的设计、流量计等设备的选用等都会影响试验数据的准确性。