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        內插式靶式流量計離線校驗方法及裝置

        發布時間:2019-09-15 16:07:04 瀏覽:

        0 引言

        海洋石油平臺中在測量介質的流量時較多的使用了內插式靶式流量計, 內插式靶式流量計主要用于解決高粘度、低雷諾數的流體的流量測量, 且主要用于過程測量, 其安裝方便, 體積較小。內插式靶式流量計的校驗工作通常采用離線校驗, 離線校驗既節約了能源又能提高效率, 方便快捷。

        1 內插式靶式流量計的原理及安裝方式

        介質流經靶時, 靶板受力作用在靶桿上, 使之產生微小的彎曲變形。此變形由壓敏電阻應變片等傳感器元件感知, 經過電路將其轉變為與流速平方成正比關系的電信號, 從而測得流體流速。其公式為:

         

        式中:F為內插式靶式流量計靶板受力;Cd為阻尼系數;A為靶板面積;ρ為流體密度;為特征流速。

        內插式靶式流量計安裝于與流體流向垂直的直管段上, 如圖1所示。安裝時應確保內插式靶式流量計的靶板與流體流向垂直。

        2 內插式靶式流量計的校驗方法比較和選擇

        2.1 方法一:用液體流量標準裝置的校驗方法

        根據JJG 461—2010《靶式流量計檢定規程》中的相關條款, 利用流量標準裝置對流量計進行檢定。如使用我單位的標準表法水流量標準裝置對靶式流量計進行檢定, 如圖2所示。

        圖1 內插式靶式流量計的安裝方式

        圖1 內插式靶式流量計的安裝方式   下載原圖

        圖2 檢定裝置流程圖

        圖2 檢定裝置流程圖   下載原圖

        該檢定方式是首先將內插式靶式流量計安裝于被檢表位置, 按照規程調節介質流量, 對各檢定點進行檢定, 同時記錄各檢定點數據, 并進行誤差等數據處理。

        2.2 方法二:用離線設備的校驗方法

        離線校驗方法也稱干式校驗方法, 即不通過實際介質進行的一系列操作。以WELKIN品牌的WFV型內插式靶式流量計為例, 廠家根據數據表中的滿量程流量Qmax、介質密度ρ及相關參數計算出滿量程流量時作用在靶板上的力F, 從而得出作用在靶板上的理論質量mmax。再用標準砝碼對靶板產生的垂直拉力進行離線校驗, 計算誤差。一般流量計的輸出為 (4~20) m A, 對應 (0~Qmax) m3/h, 即對應 (0~mmax) kg。其模擬量輸出理論公式:

         

        式中:I為質量為m的標準砝碼作用在靶板時的理論輸出電流值;m為作用在靶板上的標準砝碼質量;mmax為流量滿量程時作用在靶板上的標準砝碼質量。

        一般的離線校驗方法是:找一個相對水平的位置, 將插入式靶式流量計的法蘭垂直放置, 其垂直方向按照插入式靶式流量計法蘭上標注的箭頭指示方向。此時, 法蘭會出現滾動現象, 為了防止法蘭滾動, 一般會在法蘭兩側放置擋板。放置好插入式靶式流量計后, 將標準砝碼放置于靶上或將砝碼放置于配重箱上, 然后, 再用鐵絲掛在靶上。最后, 按照靶式流量計檢定規程進行校驗。上述校驗方法存在以下問題:

        1) 由于插入式靶式流量計的法蘭垂直度、插入式靶式流量計的法蘭方向性、配重放置時力臂大小不易保證, 因此, 校驗時, 上述問題會影響到插入式靶式流量計的校驗誤差;

        2) 由于插入式靶式流量計的整個校驗過程非常繁瑣、安全性較差, 且對于人力及物力要求較多, 導致其工作效率及安全性較低。

        為了解決內插式靶式流量計的安裝及離線校驗問題, 我們自行研制了一套裝置 (如圖3) 來完成內插式靶式流量計的離線校驗問題。此裝置已獲得國家專利, 專利號:ZL201621270175.5。

        2.3 兩種方法的比較和選擇

        我們從以下幾個方面對兩種方法進行比較:1) 體積及復雜程度。方法一系統較龐大, 設備及連接等較復雜。2) 操作性。方法一操作復雜, 方法二設備體積小, 可操作性強。3) 安全性。方法一水泵需要380V交流電源, 較危險, 根據內插式靶式流量計測量介質的不同更換介質困難。方法二只需要標準砝碼模擬施加在靶板上的力就可以完成校驗工作。4) 經濟性。方法一造價較高, 動輒幾百萬且平時維護工作量較大。方法二設備體積小、占用面積小、電耗小、維護工作量小。

        圖3 內插式靶式流量計的校驗裝置

        圖3 內插式靶式流量計的校驗裝置   下載原圖

        從以上比較可知, 方法二更適合我們的工作需要。大多計量院所也是按照方法二進行內插式靶式流量計的校驗工作。

        3 內插式靶式流量計安裝裝置的研制

        內插式靶式流量計的安裝裝置如圖4所示, 主要分四部分:支撐機構、調平機構、配重機構、安裝機構。

        圖4 內插式靶式流量計的校驗裝置詳圖

        圖4 內插式靶式流量計的校驗裝置詳圖   下載原圖

        3.1 支撐機構的設計

        支撐機構主要包括機座和機座調平螺桿, 主要作用是整套裝置的支撐與調平。

        3.2調平機構的設計

        為了使標準砝碼在靶板上產生的作用力與靶板垂直, 我們設置了調平機構。通過千斤頂及千斤頂上的參考平板對作用在靶板上的軟鋼絲進行調平, 達到作用力與靶板垂直的目的。如果軟鋼絲不水平, 可以通過調節調平支架上的調平螺桿的垂直高度來調節軟鋼絲的水平度。

        3.3配重機構的設計

        為了給靶板施加一個預期的力, 我們通過施加標準砝碼的方式完成。軟鋼絲一端固定在靶板上, 通過調平機構上的定滑輪與配重箱連接, 配重箱內可以添加符合要求的砝碼給靶板施加預期的力。

        3.4安裝機構的設計

        為了使內插式靶式流量計能夠模擬現場實際安裝狀態, 我們設計了安裝臺, 安裝臺通過立柱與支撐機構連接。為了使內插式靶式流量計的法蘭在安裝臺的中心位置, 設置了三塊鋼板尺。內插式靶式流量計的法蘭上有方向箭頭, 我們同時設置了一個方向槽, 使內插式靶式流量計的方向箭頭指向方向槽, 達到定向的目的。

        3.5內插式靶式流量計的安裝過程

        第一步:將內插式靶式流量計插入到安裝臺中心孔, 利用鋼板尺及方向槽用螺栓將內插式靶式流量計固定在安裝臺上;

        第二步:軟鋼絲一端固定在靶板中心, 另一端經過定滑輪與配重箱連接;

        第三步:通過調平機構將軟鋼絲調整到水平位置;

        第四步:加標準砝碼到配重箱, 記錄數據完成校驗。

        4小結

        綜上所述, 本文介紹的內插式靶式流量計的校驗方法是較為全面且符合實際的。該裝置設置的支撐機構、調平機構、配重機構、安裝機構緊密結合, 完全實現了模擬工況的效果, 使得離線校驗效果顯著, 質量明顯。

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