0引言
目前工业生产过程中应用广泛的流量测量装置之一是标准孔板作为节流件的流量测量器具,标准孔板节流装置是标准节流件可不需标定直接依照国家标准生产,它具有结构简单耐高温、使用寿命长稳定可靠等优点,但标准孔板节流装置不足之处是流量测量范围小、安装复杂以及堵、漏冻等问题。
一体化孔板智能流量计是将标准孔板与多参数差压变送器(差压变送器及压力变送器)配套组成的高量程比差压流量装置,差压变送器直接输出流量模拟信号(4~20mA),并在模拟信号输出上叠加数字通讯信号(HART协议)，构成一体化的流量检测系统,可测量气体、蒸汽、液体及天然气的流量,广泛应用于工业过程测量和控制。
1一体化孔板智能流量计的工作原理和特点
1.1一体化孔板智能流l计的结构和工作原理
一体化孔板智能流量计由整体孔板(孔板与取压孔整体加工)、根部阀、导压管、三阀组、智能差压变送器及温/压传感器等主要部分组成。
充满流体的管道内安装标准孔板节流装置,流体通过标准孔板节流元件时，流束将在节流元件处形成局部收缩,使流速增大,静压力降低,于是在孔板节流元件前后产生压力差,根据流动连续性原理和伯努利方程可推导出流量与差压之间的关系为:
式中:qm为质量流量;C为流出系数;d为工作条件下孔板开孔直径;D为工作条件下上游管道内径;β为直径比d/D;p为流体密度;ε为压缩系数;△p为差压。
节流元件前后产生的差压通过导压管传递给差压变送器,智能差压变送器将差压信号及流体温压信号进行自动补偿后输出4~20mA模拟信号或脉冲信号,实现对流体的质量测量。
1.2-体化孔板智能流量计的特点
一体化孔板智能流量计的节流件采用锻制不锈钢--体加工，确保了节流件的强度,并使可能的泄漏点为最少;当脏污或易结晶介质堵塞取压孔时,30°~45°取压阀便于清理取压孔,也便于系统的在线维护;采用HART协议作为信号传输,充分发挥了智能变送器的优良性能,使量程得到实质性的扩展;节流装置和差压变送器甚至压力、温度变送器做成一体,节约安装、维护工作量及费用,一体化孔板智能流量计的应用见图1。智能流量积算仪接收流量变送器的输出信号并累积流量,通过RS485与计算机联接,构成流量计量系统;流量计输出也可以送到DCS,构成流量检测或控制系统。
2一体化孔板智能流计的安装
一体化孔板智能流量计安装前要对现场管道连接前后直管段进行吹扫、清洁,并保证各部件的清洁、无损伤。如果先安装流量计,后对管线进行吹扫、清洁,因脏污杂质等因素容易使流量计产生故障甚至损坏。流量计不要安装在设有两位式开关阀的管路中,因阀的开与关所产生的冲击力,有时会损坏流量计测量管段内的密封垫片,密封垫片夹紧后不得凸人管道内，否则会使流速紊乱,影响测量精度。在安装流量计的管道中，不要产生过大水锤冲击力,以免造成流量计的损坏。
孔板可根据需要水平、垂直安装,在圆周方向可360°任意位置安装,流量计可以安装在水平或垂直管道上,安装时必须注意流体流向与流量计箭头标示方向一致。安装时还应注意取压口的位置。安装在垂直管道上时,取压口的位置可在取压装置的平面上任意选择。安装在水平管道上时,如被测流体为液体和水蒸汽时,变送器安装在管道下方;如被测流体为气体时,变送器安装在管道上方,变送器与管道垂直度偏差须小于3°。
使用一体化孔板智能流量计测量流量时,流体必须充满并连续地流经测量段管道,流体应是均匀的、单相的或可以认为是单相的,流体流经孔板时，不发生相变,流体流经孔板以前,其流速必须与管道轴线平行,不得有旋转流或脉动流。
3-体化孔板智能流计的使用及维护
3.1一体化孔板智能流计的使用
一体化孔板智能流量计在现场安装，配线完成后应确保阀组所有阀门均已关闭。使用时,首先打开管道阀门,再打开三或五阀组上平衡阀;然后打开三或五阀组上的高压截止阀,让高压介质引入高压部,关闭高压截止阀;打开三或五阀组上的低.压截止阀,让低压介质引人低压部,关闭低压截止阀;打开高压截止阀,确认其它部件无泄漏;对变送器高低压侧排液、排气;对变送器调零;最后关闭平衡阀,再打开低压截止阀,使三或五阀组处于工作状态。如操作次序不正确，则可能使差压变送器单向受压而影响其使用寿命。
打开一体化孔板智能流量计电源,此时若管道内没有流量,则指示流量应为0;若管道内有流体流过时,如测量系统正常,则将正确地指示流量。否则,系统可能不正常,设备应逐项检查。
3.2一体化孔板智能流计节流装置的维护
一体化孔板智能流量计在使用过程中,随着使用时间的增加,无论节流装置本身或管道内壁都可能因与流体长期接触而改变初始状况，应对节流装置定期进行清洗检查和更换,使节流装置处于原设计的工作状态,保证测量的正确率。维护工作一般有以下几项:
1)清洗孔板,并清除各表面上的沉积物,严禁用金属器具清除孔板上的沉积物，清洗取压法兰(或环室)及各部件上的污物，清洗疏通导压管。
2)检查孔板是否因流体冲刷、腐蚀等造成变形、损坏,以确定是否应更换以保证测量的精度。
3)节流装置的工作比较可靠,常见的故障是取压口堵塞,引压管堵塞或泄漏，可以经常清洗或吹洗引压管、取压口,紧固各密封连接处。测量高温介质时应加冷凝器或隔离器,防止高温介质进人差压变送器的测压容器。当环境温度低于0C时,应将取压管包扎保温层或敷设伴热管。
4结束语
采用标准孔板测量流量是一种传统测量方式,存在安装较复杂、量程比窄、实际运行工况偏离设计工况会产生较大误差等问题,因而限制了其应用范围。一体化孔板智能流量计与孔板流量计是不相同的,它把标准的孔板与多参数的差压变送器连接在一起了,能够进行气体、液体以及天然气的测量,流量测量范围可达15:1或更宽,精度可达1.0级。一体标准化孔板智能流量计保留了节流式流量计介质适应性好、无运动部件、不需实流标定等优点,同时流量计结构更为合理，便于安装,大大减少了维护量,可测量气体、蒸汽、液体及天然气的流量,广泛应用于石油、化工、冶金、电力、供热、供水、污水处理等领域过程控制和测量。
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