流动脉动导致涡街流量计示值陡增的故障处理

2024/4/17 0:00:15 人评论 次浏览 分类:流量测量  文章地址://www.e-cumulus.com/tech/5504.html

某用户反馈用来测量蒸汽流量的涡街流量计在收工期间示值陡增10多倍。据用户所述,所属锅炉房经分配器向洗衣房供汽,因蒸汽压力太高,所以中间设置一个直接作用式减压系统,减压与测量系统图如下所示。

减压与测量系统

该系统投运后最初几年,运行一直良好。白天和上半夜,洗衣房开工,蒸汽流量在1.0~2.5t/h之间波动。后半夜收工后,流量减为0.2t/h左右。典型的历史曲线如图所示。

流量记录历史曲线

可是自从停车小修之后,情况发生了变化。其中,开工期间的流量变化范围并无异样,而停工期间的流量示值却大幅度升高,甚至比开工期间的最大流量还要大。典型的历史曲线如图所示。因此,用户特地在收工期间进行检查。

流动脉动导致涡街流量计示值陡增

故障检查与分析

先是检查涡街流量计的零点。然而,关掉切断阀后,流量计指零。

其次怀疑涡街流量计损坏。然后,将涡街流量计拆下放在流量标准装置上校验,一切正常,指标合格。


在停工期间,检查人员靠近图中阀门V5的位置听管道中流体流动的声音,噪声很大,在场人员推算,管内流体流速很高。可是顺着管路去查,沿途无任何泄漏,也无疏水器漏汽的迹象。


有人怀疑疏水器损坏,以致在停工期间流量太小,饱和蒸汽带入减压系统的凝结水有可能在V5前积累,使得蒸汽通过水层时,出现鼓泡,导致流量脉动。可是,打开阀门V7,并无积水的证据。


在一筹莫展的情况下,开始怀疑减压阀,因为不论流量大与小,减压阀后的压力总是稳定在0.4MPa,所以,人们一直认为它是好的,没有怀疑的必要。


于是,通过阀门V3对出口压力进行控制,而将阀门V2逐步关小。直至关死。


待切换完毕,流量示值跌到0.2t/h 以下,从而真相大白。后来,维修人员更换了减压阀的金属膜片,最终处理了故障。


讨论

1、启示
①一台减压阀能将出口压力(或进口压力)稳定地控制在规定值,从而完成其主要任务,但不能因此而忽视其对流量测量可能存在的影响。

②一台减压阀在开度大的时候可能对流量测量不存在影响,但不能因此断定在开度小的时候也不存在影响,因为阀门前后的压差不同、开度不同、管网的配置不同等都可能影响减压阀的稳定性。


③减压阀是否振荡。通常观察它是否存在明显的振动,阀芯存在明显的抖动,是否发出振荡叫声,但即使无振动、无抖动、也无叫声,也不能作出不振荡的判断。
检验减压阀是否振荡并对涡街流量计产生干扰,最可靠和简单的办法是跳开减压阀,改由旁通阀控制。

④减压阀振(或仅在某一开度存在振荡现象)导致涡街流量计示值偏高,是由于振荡引起流动脉动,干扰涡街流量传感器的工作。


⑤解决减压阀振荡方法是对减压阀进行维修或改善其工作条件,使振荡条件不成立。


2、流动脉动的发生

本实例中,涡街流量计示值陡增十多倍是由流动脉动引起的,而流动脉动是由于减压阀振荡引起的。

流动脉动常见于工业管流,它可能由旋转式或往复式原动机、压气机、鼓风机、泵产生,带翼的旋转机械也能以叶片通过频率产生小的脉动。有的容积式流量计也能产生脉动。振动引起的共振,管道运行和控制系统的振荡,阀门“猎振”、管道配件、阀门或旋转机械引起的流动分离,也是流动脉动可能的来源。流动脉动还可能由流量系统和多相流引起的流体动力学振荡所引发。例如流体流过测温保护管,如同流过涡街流量计的旋涡发生体而产生涡流;在三通连接的流路中,自激引起流体振荡等。


从现场仪表指示往往看不出工业管流中脉动的存在,这是因为平常使用的流量计、压力计响应较慢,而且设有阻尼,但事实上,流动脉动可能是存在的。脉动还可以从上游传递到下游,也可以从下游回溯到上游,所以脉动源可能在涡街流量计的上游影响其示值,也可能在涡街流量计的下游影响其示值。然而从脉动源到涡街流量计的距离增大能使脉动衰减,幅值变小。可以通过可压缩性效应(包括气体和液体),使之衰减到在涡街流量计安装地点探测不到脉动幅值。


3、流动脉动对涡街流量计的影响

在分析流动脉动对涡街流量计影响时,脉动频率也是重要参数。起决定性作用的是脉动频率与旋涡剥离频率之比值,当此比值较小时,具有近似的稳定流特性,旋涡剥离频率随流速变化,斯特罗哈尔数或校准常数不变。

结论

1、在涡街流量计与控制阀(减压阀)串联安装在同一根管道的情况下,要特别留心控制阀可能存在振荡及振荡对涡街流量计的影响。

2、涡街流量计是最容易受流动脉动伤害的流量计之一。


3、破坏振荡的条件、消除振荡是消除控制阀(减压阀)对涡街流量计产生影响的较直接的方法。在最终无法根除振荡的情况下,也可在流量计与干扰源之间增设阻尼器,阻断流动脉动的传递。

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