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BURKERT流量计测量中的气泡噪声及其处理方法

发布时间:2021-07-22 阅读:73

    BURKERT流量计测量中的气泡噪声及其处理方法
    BURKERT流量计来测量冷却水。冷却水的测量信号往往与设备开启关联,任何一个误动作将会造成无法弥补的损失。测量与控制的精度和可靠性涉及到设备安全节约能耗以及钢铁产品性能指标。因此,钢铁生产过程对电磁流量计要求具有反应迅速、灵敏度高、重复性稳定性好、可靠性高等特点。本文讨论的就是为解决钢铁生产高炉检漏和连轧连铸中冷却水可靠测量的问题。
    1.冷却水测量的一个故障特例
    BURKERT流量计故障变化呈脉冲规律,脉冲的幅度约为120m/h,故障脉冲宽度大约为10~12s,周期不定。这种故障造成了系统的误报警导致工厂生产过程中的严重事故。尽管电磁流量计具有一定的智能化故障判断功能,但由于故障是不定期发生的,很难捕捉到检测故障发生时流量计所反映的流体物化参数和噪声干扰的信息,因此很难按照电磁流量计的常规方法去判断出现流量显示输出为零的可能性,很难判定这种故障的起因。
    传感器安装示意图如图2所示。上游是DN80管道经90穹头后,由渐扩管再扩大至DN150管道进入电磁流量计传感器。流量计上游的直管段长度不足5D,计算得到从DN80~DN150的扩大锥角β大约为40。从现场安装情况分析,初步认为故障可能是由气泡擦过电极形成短暂时间的感应信号为零所致。也就是说,这是一种气穴现象2。所以,大家称这种故障为“气泡噪声”( bubble noise)。那么气泡又是如何产生的,为什么有时候模拟型转换器看不到这种故障。
    2.BURKERT流量计因的分析
    从安装情况看,本例的安装情况与电磁流量计的安装要求不符。流量计上游的弯头、扩大管,以及插入热电偶,距电极的直管段不足5D。这些都是容易在电极附近产生旋渴和不对称流速分布以及分离液体中气体形成气泡的原因。上游由小口径(DN80)以高流速(6m/s以上的平均流速),约40的入射角流向DN150管道。扩大管气泡分离如图3所示。
    BURKERT流量计这种沿着管壁非顺滑的流体流动,流体的流朿首先是收缩呈射流形式流动,然后再逐渐将流束扩散为轴对称的充分发展流。射流过程会形成扩大管内入口处周围的负压区域,于是在电极前要产生大量的旋涡。这样,破坏了电磁流量计测量要求即流速中心轴对称的基本条件。严重的是由于在电极前形成负压,旋涡处可能分离气体,并慢慢聚集形成气泡。分离的气泡常常附在流速几乎为零的管壁上,流体流动容易携带气泡沿管壁移动。当气泡沿管壁移动擦过电极时,使电极上的感应信号为零,这时的测量输出和显示为零。弯头和插入热电偶的下游也会有旋渴产生和气体分离。高温液体在旋渴产生过程中容易汽化分离气泡,这些都是钢铁行业冷却水测量时容易遇到的现象。分离的气泡向下游移动,擦过电极的时间受液体流动速度管道内壁粗糙度、流量计衬里的光滑程度、电极的形状与突出衬里的高度等因素的影响长短不定。本例2台仪表反映的故障时间都在10s左右。
    有许多优点,但若选型、安装、使用不当,将会引起误差增大,示值不稳定,甚至损坏表体。电磁流量计误差产生原因:
    (1)管内液体未充满由于背压不足或流量传感器安装位置不良,致使其测量管内液体未能充满,故障现象因不充满程度和流动状况有不同表现。若少量气体在水管管道中呈分层流或波状流,故障现象表现为误差增加,即流量测量值与实际值不符:若流动是气泡流或塞状流,故障现象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相部分増大,即液体未满管程度增大,也会出现输出晃动,若液体未满管情况较严重,以致液面在电极以下,则会出现输出超满度现象。
    (2)液体中含有固相液体中含有粉状、颗粒或纤维等固体,可能产生的故障有;①浆液噪声;②电极表面玷污:(③导电沉积层或绝缘沉积层覆盖电极或衬里:④衬里被磨损或被沉积物覆盖,流通截面积缩小导电沉积层短路效应。电磁流量传感器测量管绝缘衬里若沉积导电物质,流量信号将被短路而使仪表失效。由于导电物质是逐渐沉积,本类故障通常不会出现在调试期,而要运行段时期后才显露出来。
    BURKERT流量计仪表测量和控制饱和食盐电解液流量以获取ZUI佳切削效率。起初该仪表运行正常,间断使用2个月后,感到流量显示值越来越小,直到流量信号接近为零。现场检査,发现绝缘层表面沉积一层黄锈,擦拭清洁后仪表运行正常。黄锈层是电解液中大量氧化铁沉积所致。
    BURKERT流量计本实例属运行期故障,虽非多见故障,然而若黑色金属管道锈蚀严重,沉积锈层,也会有此短路效应。凡是开始运行正常,随着时间推移,流量显示越来越小,就应分析有此类故障的可能性。
    (3)有可能结晶的液体,电磁流量计应慎用有些易结晶化工物料在温度正常的情况下能正常测量,由于输送流体的导管都有良好的伴热保温,在保温工作时不会结晶,但是电磁流量传感器的测量管难以实施伴热保温,因此,流体流过测量管时易因降温而引起内壁结上层固体。由于改用其他原理的流量计测量也同样存在结晶问题,所以在无其他好方法的情况下,可选用测量管长度非常短的一种“环形”( oring)电磁流量传感器,并将流量计的上游管道伴热保温予以强化。在管道连接方法上,考虑流量传感器拆装方便,在一旦结晶时能方便地拆下维护。

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