流量計(jì)在硬水流量測(cè)量中出現(xiàn)的問(wèn)題及選型
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1 靶式流量計(jì)
1.1 現(xiàn)象
在生產(chǎn)測(cè)量過(guò)程中，F(xiàn)IC1101采用了靶式流量計(jì)。工藝反映其測(cè)量值不準(zhǔn)確，出現(xiàn)偏高或偏低以及不動(dòng)彈的現(xiàn)象。對(duì)FIC1101的電路模塊、FIV1101的開(kāi)度和泵的出口壓力進(jìn)行檢查，均屬正常。拆卸FIC1101，發(fā)現(xiàn)靶片和反饋桿上，結(jié)有一層水垢，并且反饋桿的彈性較差。這些水垢對(duì)靶式流量計(jì)有那些影響呢？首先看其測(cè)量原理和結(jié)構(gòu)。
1.2 測(cè)量原理和結(jié)構(gòu)
當(dāng)介質(zhì)在測(cè)量管道中流動(dòng)時(shí)，因其自身的動(dòng)能通過(guò)阻流元件（靶片和杠桿3）時(shí)而產(chǎn)生的壓差，并對(duì)阻流元件有一作用力F1，如圖1所示，其作用力的大小與介質(zhì)流速的平方成正比，其數(shù)學(xué)公式表達(dá)如下：
阻流件（靶片）接受的作用力F1作用在杠桿3（反饋桿）上，杠桿3在F1的作用下，以軸封膜片為支點(diǎn)（軸封膜片一方面作為杠桿的支點(diǎn)，另一方面起密封作用）將力F1傳給副桿1，形成力F2。副桿1的另一端與電容力傳感器相連，電容力傳感器把副桿1傳遞的力F2轉(zhuǎn)換成毫伏電壓信號(hào)輸出：
U=KF（2）
式中：U為電容力傳感器輸出的電壓（mV）；K為比例常數(shù)；F為阻流元件（靶片）所受的作用力（Kg）。
由此，電壓信號(hào)經(jīng)前置放大、A/D轉(zhuǎn)換、微處理器、D/A轉(zhuǎn)換器等電路，輸出4~20mA開(kāi)方電流模擬信號(hào)及HART數(shù)字信號(hào)，即可得到相應(yīng)的瞬時(shí)流量和累積總量。
圖1 結(jié)構(gòu)傳動(dòng)示意圖
1）當(dāng)水垢結(jié)在靶片上，使靶片面積A增加，由公式（1）可知，作用在靶片上的沖量也隨之增加。在杠桿1和杠桿3的傳遞下，作用在電容力傳感器上的力F2增加，由公式（2）可知，電容力傳感器輸出的電壓信號(hào)增加，造成測(cè)量值比真實(shí)值偏高。
2）當(dāng)水垢結(jié)在杠桿3上，使杠桿3的直徑增加，造成杠桿3與軸封膜片之間產(chǎn)生應(yīng)力F3。F3經(jīng)過(guò)杠桿1傳遞給電容力傳感器上，因此，F(xiàn)2=F1+F3。隨著F3的方向變化，造成F2增大或減小，使電容力傳感器輸出的電壓信號(hào)增大或減小，導(dǎo)致測(cè)量值比真實(shí)值偏高或偏低。
3）隨著水垢結(jié)在杠桿3上的厚度達(dá)到一定程度后，使杠桿3與軸封膜片之間包死，杠桿3失去了彈性，軸封膜片失去了支點(diǎn)作用，F(xiàn)1的大小已不能通過(guò)杠桿1和3傳遞給電容力傳感器，而F2的大小保持不變，因此，電容力傳感器輸出的電壓信號(hào)不變，造成測(cè)量值不動(dòng)彈的假現(xiàn)象。
2 渦街流量計(jì)
2.1 現(xiàn)象
FIC1101在采用靶式流量計(jì)測(cè)量硬水流量的過(guò)程中，因硬水結(jié)垢影響了力的傳遞，導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確，所以需要改變流量計(jì)的測(cè)量方式，選擇了測(cè)量流體頻率的流量計(jì)——渦街流量計(jì)。FIC1101采用了渦街式流量計(jì)，在投入使用的一個(gè)月內(nèi)，其運(yùn)行穩(wěn)定，反映靈敏，測(cè)量準(zhǔn)確。隨后，F(xiàn)IC1101出現(xiàn)測(cè)量指示值不準(zhǔn)確，閃動(dòng)頻率大，并且跳動(dòng)的指示植越來(lái)越小，直至為零。檢查電路模塊、FIV1101的開(kāi)度和泵的出口壓力，均屬正常。推測(cè)FIC1101的傳感器出現(xiàn)了問(wèn)題，拆卸FIC1101，發(fā)現(xiàn)滯流元件上結(jié)有一層水垢，滯流元件與底座之間包死。
評(píng)論