熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的設(shè)計(jì)原理、安裝要求及應(yīng)
一、熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)安裝要求
熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)可以在水平、 垂直或傾斜管道上安裝,在管道圓周方向上可任意角度安裝,但要考慮操作、維護(hù)的方便。對(duì)于較臟或潮濕氣體,為了減少對(duì)傳感器污染的可能性,建議向上水平安裝流量計(jì)。傳感器的安裝位置要避開(kāi)管道*低處,防止管道內(nèi)積水從而導(dǎo)致流量計(jì)無(wú)法正常工作。
選擇安裝點(diǎn)
1、直管段要求前5D,后3D。當(dāng)安裝氣體整流器或氣體流速低于30m/s時(shí),可以前3D,后2D。
2、防爆區(qū)域禁用明火或不可焊接材質(zhì)的管道,可以采用專用卡具,將傳感器固定在管道上,防爆區(qū)域用手動(dòng)鉆打孔,安全區(qū)域用電動(dòng)鉆孔工具。
3、傳感器外殼上的箭頭指向“→”要與氣體的流動(dòng)方向相同。傳感器的插入方向與氣體流動(dòng)方向垂直。
二、熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)安裝方法
1、底座的安裝
底座是根據(jù)管道的材質(zhì)不同(可焊接和不可焊接)分為焊接式底座、卡箍式卡具,即分為焊接和卡箍連接兩種。安裝時(shí)應(yīng)使底座位于管道截面方向的頂點(diǎn),并使底座通孔的軸心垂直于管道軸心。
2、打孔
打孔之前要仔細(xì)確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境,確保操作的安全。打孔完成后要及時(shí)關(guān)閉閥門(mén),避免漏氣。
3、安裝球閥
將不銹鋼閥門(mén)與底座緊固。11/2”螺紋底座使用密封墊密封,3/4”螺紋底座用纏繞帶密封。
4、安裝
1、將流量計(jì)傳感器桿上的鎖緊螺母松開(kāi),使腔式螺母能夠沿“傳感器桿體”滑向“傳感器護(hù)套”,使“傳感器護(hù)套”完全縮入“腔式螺母中”。
2、將“腔式螺母中”緊固于球閥上(11/2”球閥需在它們之間加裝密封平墊,3/4”球閥用纏繞帶密封)。
3、打開(kāi)球閥,將傳感器桿插入管道。
熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)原理及應(yīng)用
熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)是利用傳熱原理檢測(cè)流量的儀表。20世紀(jì)60年代,美國(guó)首先為宇航業(yè)所需氣體質(zhì)量控制開(kāi)發(fā)出熱質(zhì)流量計(jì),其后應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)的制造設(shè)備上,得到很大發(fā)展,后又?jǐn)U展到其他工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。近年還在工業(yè)應(yīng)用上從測(cè)量氣體擴(kuò)大到測(cè)量液體。
一、熱質(zhì)氣體質(zhì)量流量計(jì)的工作原理
熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)是利用熱擴(kuò)散原理測(cè)量氣體流量的儀表。傳感器由兩個(gè)基準(zhǔn)級(jí)熱電阻(RTD)組成。一個(gè)是速度傳感器RH,一個(gè)是測(cè)量氣體溫度變化的溫度傳感器RMG。當(dāng)這兩個(gè)RTD置于被測(cè)氣體中時(shí),其中傳感器RH被加熱,另一個(gè)傳感器RMG用于感應(yīng)被測(cè)氣體溫度。隨著氣體流速的增加,氣流帶走更多熱量,傳感器RH的溫度下降。
根據(jù)熱效應(yīng)的金氏定律,加熱功率P、溫度差△T(TRH-TRMG)與質(zhì)量流量Q有確定的數(shù)學(xué)關(guān)系式。 P/△T=K1+K2 f(Q)K3 K1、K2、K3是與氣體物理性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)。 熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)獨(dú)特的溫度差測(cè)量方式克服了采用恒溫差原理的熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量氣體流量時(shí)因氣體中含水、油和雜質(zhì)而造成的很大的零點(diǎn)漂移,導(dǎo)致無(wú)法測(cè)量的弊端。
二、熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)
(一)優(yōu)點(diǎn):
1、精度高,不需溫壓補(bǔ)償。由測(cè)量原理可知,熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)直接測(cè)得的是流體(氣體)質(zhì)量流量,不需溫壓補(bǔ)償,精度可達(dá)±1%FS,可以貿(mào)易結(jié)算;
2、安裝、維護(hù)成本低。熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,一般不需維護(hù),如果需要維護(hù),可以實(shí)現(xiàn)在線不停產(chǎn)插拔維護(hù);
3、特別適合大管徑、低流速場(chǎng)合。插入式熱式質(zhì)量流量計(jì)應(yīng)用在大口徑管道性價(jià)比高;
4、量程比大。熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)量程比可達(dá)100:1,熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)流量測(cè)量下限極低,幾乎從零開(kāi)始測(cè)量,這是其它類型氣體流量計(jì)所無(wú)法比擬的;
5、壓損小。熱式氣體流量計(jì)幾乎無(wú)壓力損失。
(二)缺點(diǎn):
1、在應(yīng)用中,氣體夾雜液體會(huì)使儀表讀數(shù)偏大,當(dāng)探頭上液體被吹干后,讀數(shù)恢復(fù)正常;
2、如果氣體中含有粉塵和水汽,氣體溫度下降后,粉塵和水將會(huì)凝混在一起,污染探頭,影響熱量的傳遞,使測(cè)量結(jié)果偏低。
3、在一些兩相流,多相流中,混合氣比重的變化,對(duì)測(cè)量值也會(huì)有影響。所以,熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)不適用介質(zhì)中含大量的水份,介質(zhì)組分不穩(wěn)定,含雜質(zhì)粉塵較多的場(chǎng)合。
三、熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的安裝
(一)檢查傳感器和變送器序列號(hào)是否一致。(分體式儀表)
(二)輸入電源(直流或交流)的范圍及功率。
(三)4~20mA輸出回路是否有供電電源(非兩線制連接)。
(四)注意傳感器的溫度適用范圍,避免傳感器超溫度工作。注意在爐膛較近管道上安裝的表,避免停爐時(shí)回火,使傳感器超溫?fù)p壞。
(五)如采用金屬卡套式的過(guò)程連接,在設(shè)備調(diào)試前請(qǐng)勿將卡套鎖 緊。否則將影響調(diào)試后對(duì)傳感器插入深度的調(diào)整。
(六)在線式儀表安裝時(shí),一定要保證儀表的整體結(jié)構(gòu)完整,任何連接部位都不能拆卸。
(七)安裝傳感器時(shí)注意使標(biāo)有流向箭頭的小平面與過(guò)程介質(zhì)流動(dòng)的方向平行,并使流向箭頭指向過(guò)程介質(zhì)流動(dòng)方向。
(八)對(duì)水平管道側(cè)面安裝的傳感器,應(yīng)保證加熱端處于參考端的上面。
(九)對(duì)于介質(zhì)中可能含有水份的應(yīng)用(如煤氣),建議傳感器采用斜向上45°的安裝方式。
(十)注意電氣接口的密封,防止有水和濕氣從電氣接口進(jìn)入封裝內(nèi),導(dǎo)致線路部分腐蝕損壞。
四、常見(jiàn)故障及處理方法
(一)故障:流量波動(dòng)大;處理方法:檢查流量計(jì)參數(shù)設(shè)置是否正確,檢查傳感器探頭是否被污染,如果傳感器可以帶壓插拔,可拔出傳感器探頭清洗。
(二)故障:流量計(jì)顯示滿量程;處理方法:首先應(yīng)了解工藝流程是否變化,介質(zhì)流量增加超出儀表測(cè)量范圍;檢查傳感器接線是否有誤,可能有一條或數(shù)條傳感或激勵(lì)導(dǎo)線松脫或短路,被加熱的RTD工參照的RTD斷路或短路;是否因工藝變化造成介質(zhì)帶液,必要時(shí)可拆下傳感器探頭,確認(rèn)探頭未被污染和帶液。
(三)故障:流量計(jì)測(cè)量值偏低;處理方法:檢查流量計(jì)傳感器RTD電阻及加熱器電阻是否正常;介質(zhì)內(nèi)是否的雜質(zhì)固化在傳感器探頭上,拆下傳感器探頭清洗。
五、日常維護(hù)注意事項(xiàng)
(一)定期檢查電纜接線,確認(rèn)連接的牢固性。
(二)確認(rèn)就地和遠(yuǎn)傳封裝的電子部分密封物完好無(wú)損,并確認(rèn)有無(wú)濕氣進(jìn)入封裝。
(三)定期檢查電氣接線是否受到腐蝕,電纜的絕緣性是否受到老化的影響。
(四)傳感器不能受過(guò)度污染,任何吸附物都能造成測(cè)量不準(zhǔn)確。因此必要時(shí)進(jìn)行定期清洗。
六、結(jié)束語(yǔ)
熱式流量計(jì)以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性好、成本較低等特點(diǎn)得到越來(lái)越多的應(yīng)用,在可以預(yù)見(jiàn)的未來(lái),熱式流量計(jì)在流量計(jì)中的使用比例會(huì)進(jìn)一步提高。在小流量控制技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程中,熱式質(zhì)量流量計(jì)的使用和發(fā)展是其重要的一部分。掌握好熱式質(zhì)量流量計(jì)的故障處理方法,逐步琢磨流量計(jì)的日常維護(hù)及注意事項(xiàng),才能提高小流量控制技術(shù)水平,確保石油化工裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。
熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)可以在水平、 垂直或傾斜管道上安裝,在管道圓周方向上可任意角度安裝,但要考慮操作、維護(hù)的方便。對(duì)于較臟或潮濕氣體,為了減少對(duì)傳感器污染的可能性,建議向上水平安裝流量計(jì)。傳感器的安裝位置要避開(kāi)管道*低處,防止管道內(nèi)積水從而導(dǎo)致流量計(jì)無(wú)法正常工作。
選擇安裝點(diǎn)
1、直管段要求前5D,后3D。當(dāng)安裝氣體整流器或氣體流速低于30m/s時(shí),可以前3D,后2D。
2、防爆區(qū)域禁用明火或不可焊接材質(zhì)的管道,可以采用專用卡具,將傳感器固定在管道上,防爆區(qū)域用手動(dòng)鉆打孔,安全區(qū)域用電動(dòng)鉆孔工具。
3、傳感器外殼上的箭頭指向“→”要與氣體的流動(dòng)方向相同。傳感器的插入方向與氣體流動(dòng)方向垂直。
二、熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)安裝方法
1、底座的安裝
底座是根據(jù)管道的材質(zhì)不同(可焊接和不可焊接)分為焊接式底座、卡箍式卡具,即分為焊接和卡箍連接兩種。安裝時(shí)應(yīng)使底座位于管道截面方向的頂點(diǎn),并使底座通孔的軸心垂直于管道軸心。
2、打孔
打孔之前要仔細(xì)確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境,確保操作的安全。打孔完成后要及時(shí)關(guān)閉閥門(mén),避免漏氣。
3、安裝球閥
將不銹鋼閥門(mén)與底座緊固。11/2”螺紋底座使用密封墊密封,3/4”螺紋底座用纏繞帶密封。
4、安裝
1、將流量計(jì)傳感器桿上的鎖緊螺母松開(kāi),使腔式螺母能夠沿“傳感器桿體”滑向“傳感器護(hù)套”,使“傳感器護(hù)套”完全縮入“腔式螺母中”。
2、將“腔式螺母中”緊固于球閥上(11/2”球閥需在它們之間加裝密封平墊,3/4”球閥用纏繞帶密封)。
3、打開(kāi)球閥,將傳感器桿插入管道。
熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)原理及應(yīng)用
熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)是利用傳熱原理檢測(cè)流量的儀表。20世紀(jì)60年代,美國(guó)首先為宇航業(yè)所需氣體質(zhì)量控制開(kāi)發(fā)出熱質(zhì)流量計(jì),其后應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)的制造設(shè)備上,得到很大發(fā)展,后又?jǐn)U展到其他工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。近年還在工業(yè)應(yīng)用上從測(cè)量氣體擴(kuò)大到測(cè)量液體。
一、熱質(zhì)氣體質(zhì)量流量計(jì)的工作原理
熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)是利用熱擴(kuò)散原理測(cè)量氣體流量的儀表。傳感器由兩個(gè)基準(zhǔn)級(jí)熱電阻(RTD)組成。一個(gè)是速度傳感器RH,一個(gè)是測(cè)量氣體溫度變化的溫度傳感器RMG。當(dāng)這兩個(gè)RTD置于被測(cè)氣體中時(shí),其中傳感器RH被加熱,另一個(gè)傳感器RMG用于感應(yīng)被測(cè)氣體溫度。隨著氣體流速的增加,氣流帶走更多熱量,傳感器RH的溫度下降。
根據(jù)熱效應(yīng)的金氏定律,加熱功率P、溫度差△T(TRH-TRMG)與質(zhì)量流量Q有確定的數(shù)學(xué)關(guān)系式。 P/△T=K1+K2 f(Q)K3 K1、K2、K3是與氣體物理性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)。 熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)獨(dú)特的溫度差測(cè)量方式克服了采用恒溫差原理的熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量氣體流量時(shí)因氣體中含水、油和雜質(zhì)而造成的很大的零點(diǎn)漂移,導(dǎo)致無(wú)法測(cè)量的弊端。
二、熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)
(一)優(yōu)點(diǎn):
1、精度高,不需溫壓補(bǔ)償。由測(cè)量原理可知,熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)直接測(cè)得的是流體(氣體)質(zhì)量流量,不需溫壓補(bǔ)償,精度可達(dá)±1%FS,可以貿(mào)易結(jié)算;
2、安裝、維護(hù)成本低。熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,一般不需維護(hù),如果需要維護(hù),可以實(shí)現(xiàn)在線不停產(chǎn)插拔維護(hù);
3、特別適合大管徑、低流速場(chǎng)合。插入式熱式質(zhì)量流量計(jì)應(yīng)用在大口徑管道性價(jià)比高;
4、量程比大。熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)量程比可達(dá)100:1,熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)流量測(cè)量下限極低,幾乎從零開(kāi)始測(cè)量,這是其它類型氣體流量計(jì)所無(wú)法比擬的;
5、壓損小。熱式氣體流量計(jì)幾乎無(wú)壓力損失。
(二)缺點(diǎn):
1、在應(yīng)用中,氣體夾雜液體會(huì)使儀表讀數(shù)偏大,當(dāng)探頭上液體被吹干后,讀數(shù)恢復(fù)正常;
2、如果氣體中含有粉塵和水汽,氣體溫度下降后,粉塵和水將會(huì)凝混在一起,污染探頭,影響熱量的傳遞,使測(cè)量結(jié)果偏低。
3、在一些兩相流,多相流中,混合氣比重的變化,對(duì)測(cè)量值也會(huì)有影響。所以,熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)不適用介質(zhì)中含大量的水份,介質(zhì)組分不穩(wěn)定,含雜質(zhì)粉塵較多的場(chǎng)合。
三、熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的安裝
(一)檢查傳感器和變送器序列號(hào)是否一致。(分體式儀表)
(二)輸入電源(直流或交流)的范圍及功率。
(三)4~20mA輸出回路是否有供電電源(非兩線制連接)。
(四)注意傳感器的溫度適用范圍,避免傳感器超溫度工作。注意在爐膛較近管道上安裝的表,避免停爐時(shí)回火,使傳感器超溫?fù)p壞。
(五)如采用金屬卡套式的過(guò)程連接,在設(shè)備調(diào)試前請(qǐng)勿將卡套鎖 緊。否則將影響調(diào)試后對(duì)傳感器插入深度的調(diào)整。
(六)在線式儀表安裝時(shí),一定要保證儀表的整體結(jié)構(gòu)完整,任何連接部位都不能拆卸。
(七)安裝傳感器時(shí)注意使標(biāo)有流向箭頭的小平面與過(guò)程介質(zhì)流動(dòng)的方向平行,并使流向箭頭指向過(guò)程介質(zhì)流動(dòng)方向。
(八)對(duì)水平管道側(cè)面安裝的傳感器,應(yīng)保證加熱端處于參考端的上面。
(九)對(duì)于介質(zhì)中可能含有水份的應(yīng)用(如煤氣),建議傳感器采用斜向上45°的安裝方式。
(十)注意電氣接口的密封,防止有水和濕氣從電氣接口進(jìn)入封裝內(nèi),導(dǎo)致線路部分腐蝕損壞。
四、常見(jiàn)故障及處理方法
(一)故障:流量波動(dòng)大;處理方法:檢查流量計(jì)參數(shù)設(shè)置是否正確,檢查傳感器探頭是否被污染,如果傳感器可以帶壓插拔,可拔出傳感器探頭清洗。
(二)故障:流量計(jì)顯示滿量程;處理方法:首先應(yīng)了解工藝流程是否變化,介質(zhì)流量增加超出儀表測(cè)量范圍;檢查傳感器接線是否有誤,可能有一條或數(shù)條傳感或激勵(lì)導(dǎo)線松脫或短路,被加熱的RTD工參照的RTD斷路或短路;是否因工藝變化造成介質(zhì)帶液,必要時(shí)可拆下傳感器探頭,確認(rèn)探頭未被污染和帶液。
(三)故障:流量計(jì)測(cè)量值偏低;處理方法:檢查流量計(jì)傳感器RTD電阻及加熱器電阻是否正常;介質(zhì)內(nèi)是否的雜質(zhì)固化在傳感器探頭上,拆下傳感器探頭清洗。
五、日常維護(hù)注意事項(xiàng)
(一)定期檢查電纜接線,確認(rèn)連接的牢固性。
(二)確認(rèn)就地和遠(yuǎn)傳封裝的電子部分密封物完好無(wú)損,并確認(rèn)有無(wú)濕氣進(jìn)入封裝。
(三)定期檢查電氣接線是否受到腐蝕,電纜的絕緣性是否受到老化的影響。
(四)傳感器不能受過(guò)度污染,任何吸附物都能造成測(cè)量不準(zhǔn)確。因此必要時(shí)進(jìn)行定期清洗。
六、結(jié)束語(yǔ)
熱式流量計(jì)以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性好、成本較低等特點(diǎn)得到越來(lái)越多的應(yīng)用,在可以預(yù)見(jiàn)的未來(lái),熱式流量計(jì)在流量計(jì)中的使用比例會(huì)進(jìn)一步提高。在小流量控制技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程中,熱式質(zhì)量流量計(jì)的使用和發(fā)展是其重要的一部分。掌握好熱式質(zhì)量流量計(jì)的故障處理方法,逐步琢磨流量計(jì)的日常維護(hù)及注意事項(xiàng),才能提高小流量控制技術(shù)水平,確保石油化工裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。
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