氮氣（qì）流量計在工業生產中的使（shǐ）用與維護

摘（zhāi）要: 氮氣流量計是（shì）速度（dù）式流量計（jì），具有溫壓補償、瞬時流量顯示和累積（jī）流量積算功能。選用儀表（biǎo）類型時要考慮應用場合、精度要求和儀（yí）表功能等因素。該文介紹（shào）氮氣流量計的正確（què）安裝和維護及其在使用過程中常見故障現象和處理方法
引言
氮氣流量計是（shì）速度式流量計之一，主（zhǔ）要用於工業（yè）管道介質流體的流量測量，如液體、氣體、蒸氣等單相流滿管介質的測量。有模擬量（liàng）標準信號或數字量脈（mò）衝信號（hào）輸出，智能流量顯示儀，具有溫壓（yā）補償、瞬時流量（liàng）顯（xiǎn）示和累積流量積算功能。便於計算機等數（shù）字係統配套使用，是一種比較先（xiān）進、理想（xiǎng）的流量儀表。
1 氮氣流量計的工作原理
氮氣流量計是由漩渦發生體、頻率檢測器和信號轉換器等環節組成，輸出 4 ～ 20 mADC 信號或脈衝電壓（yā）信號。其測量原理是在流動的流體中的垂直流（liú）動方向（xiàng）安放 1 根或多根非（fēi）流體型（xíng）阻流體，在一（yī）定的流量範圍內，流體在阻流體兩（liǎng）側（cè）交替地分離（lí）、釋放出 2 串頻率正比於管道內的平均流速、規則的（de）、不對稱有規律的交替漩渦列，如圖 1 所示，且兩側漩渦旋轉方向相反。采用檢測元件測出漩渦頻率就可以推算出流體的流量（liàng）。

假設（shè）被測（cè）介質的平均流速為 v，旋渦的發生（shēng）頻率為 f，旋渦（wō）發生體迎麵（miàn）寬度為 d，一側（cè）漩渦（wō）產生的頻率 f 與 v 和 d 之間有如下關係式:

式中: Sr是雷諾數的函數，在 ＲeD = 2 ×104 ～ 7×106範圍內，氣體 5 ～ 50 m /s; 液體 0． 5 ～ 7 m /s，當旋渦發生體的形狀和（hé）尺寸一定（dìng）時，Sr可視為常數，渦街頻率與體積流量成比例關係，不受流體物理性質和組份變化的影響。
氮（dàn）氣流量計可以測量單相流狀態下的液體、氣體和蒸汽的流量（liàng），在（zài）混相流體狀態時，流量計是不能作出精確測量的。
2 氮氣流量計的選用
氮氣流（liú）量計按傳感器分為法蘭式、夾持式和插入式。選型時優（yōu）先（xiān）考慮（lǜ）法蘭（lán）式，其次是夾持（chí）式。原因是夾持式和插入式流量計的精度受安裝影響（xiǎng）較大（dà），不規範的安裝（zhuāng）將產生很大的測（cè）量誤差。無需做（zuò）精確控製和計量的場合，可以（yǐ）選用插（chā）入式氮氣流量計。
氮（dàn）氣流量計有一體式和分體式兩種類型，在高溫（wēn）環境或高空或井中安裝的場合，為了改善儀表的工（gōng）作環境或方便儀表的檢（jiǎn）修選用分體式儀表。采用一體式儀表時，安裝點周圍應該留有較充裕的（de）空間，以便安裝接線和定（dìng）期維（wéi）護（hù）。
3 氮氣流量計的溫壓補償
氣體是可壓縮流體，當（dāng）溫度和壓力變（biàn）化時，其體積量將隨之改變。氣體（tǐ）流量測量時均要（yào）求流量計輸出標準體積流量或質（zhì）量流量，而氮氣流量計隻能測量出工況下的體積流量，所（suǒ）以氮氣流量計測（cè）量一般氣體或蒸汽時（shí）儀表選型一定要（yào）考（kǎo）慮溫壓補（bǔ）償功（gōng）能。通過溫壓補償可以將工況體積流量轉換為質量（liàng）流量或標況體積流量。測量一般氣體時，補償原理是根據（jù）標準氣（qì）體狀態方程式:

式中: P0，P1分別為標（biāo）準狀態下和工況下的絕對壓力( Pa) ; T0，T1 分別為標準（zhǔn）狀態下和工況下的熱力學溫度( K) ; V0，V1分別為標準狀態下和工況下的氣體體積。
測量蒸汽時，不能使用標準氣體狀態方程式，飽和蒸氣隻需（xū）壓力或溫度補償。一般有以下兩種補償方式:
一是當氮（dàn）氣流量計傳感器無內置壓力、溫度檢測元件時，隻能在儀表內部做靜態（tài）補償（cháng），就是輸入固定的溫（wēn）度和壓（yā）力值用於補償。此方法隻適用（yòng）於溫度壓（yā）力變化不大的場所。氮（dàn）氣流量計傳感器有內置壓力（lì）和溫度檢測元件時，儀表根據所測溫度和壓力判（pàn）斷蒸汽狀態是屬於（yú）飽和蒸氣還是過熱蒸汽，由儀表內部存儲（chǔ）的蒸汽（qì）數據庫自動計算質量流（liú）量（liàng）。
二是采用（yòng）蒸汽流量（liàng）積算（suàn）儀，將氮氣流（liú）量計所測工況（kuàng）體積流（liú）量以及溫度和壓力（lì）變送器所測信（xìn）號傳到蒸汽流量積算儀，如圖 2 所示由蒸汽流量積算儀進行（háng）補償運（yùn）算。蒸汽流量積算儀內置過熱（rè）蒸汽以及飽和蒸（zhēng）氣補償算法，可以輸出質量流量、標準體積流（liú）量甚至熱（rè）量和比焓等。

4 氮氣流量計的安裝
氮氣流（liú）量計的正確安裝（zhuāng）是保障儀表正常運行的重要環節，若安裝不正確，輕則影響儀表的測（cè）量精度，重則影響（xiǎng）儀表的使用壽命，甚至會損壞儀表。氮氣流量計的安裝（zhuāng）管道要避免高溫熱源和輻射（shè）源的影響，安裝場所須有隔熱通風措施（shī），避（bì）開強腐蝕環境。為了消除電幹擾（rǎo），現場（chǎng）布線要與高壓線、電源線（xiàn）和電力設備保持足夠（gòu）的距（jù）離。
氮氣流量計盡量避免安裝在震（zhèn）動較強（qiáng）的（de）管道上，特別是橫向震動; 流（liú）量（liàng）計盡量避免安裝在架（jià）空而過（guò）長的管道上，導致流量計下垂，造成法蘭的密封泄漏; 若必須在上述兩（liǎng）種情況下安裝，需（xū）在傳感器的上下遊 2D 處分別設置管道（dào）緊固裝置並（bìng）加防震墊。
氮氣流量計安（ān）裝在室外應注意防水，電氣（qì）接口處應將電纜線彎成 U 形，避（bì）免水順（shùn）著電纜線進入儀表殼內。氮氣流量（liàng）計安裝點的上遊較近處若安裝有不斷開關的閥門，會影響流量（liàng）計的使用（yòng）壽命（mìng），易對流（liú）量計造成永久性損壞。
氮（dàn）氣流量計（jì）的口徑如果與工藝管道相同，不能滿（mǎn）足流量儀表要求時，或者（zhě）在（zài）此流速下測量準確度不能（néng）保證時，需要縮小儀表（biǎo）口徑，從（cóng）而提高管內流速，保（bǎo）證測量精度。上下遊必須有足夠的直（zhí）管段，若傳感器安裝點的上遊在同（tóng）一平麵上有 2 個 90°彎頭時（shí），上遊直（zhí）管段≥25D，下遊（yóu）直（zhí）管段≥5D。根據測量的需要，需（xū）在氮氣流量計（jì）附近測量壓力和溫度時，測壓點應在傳感器下遊的( 3 ～ 5) D 處，測溫點（diǎn）應在（zài）傳感器下遊的( 6 ～ 8) D 處，如圖（tú） 3 所示。

5 氮氣流量（liàng）計的維（wéi）護與（yǔ）故障處理
氮（dàn）氣流量計無可動部件，所（suǒ）以在正（zhèng）常使用情況下，維護工（gōng）作（zuò）量較少。在儀表投用的初始階段，要求液（yè）體（tǐ）流量（liàng）緩慢增加，以免（miǎn）損壞儀表的渦街發（fā）生體。
5． 1 氮氣流量計的維護
日常維護的任務是: 密切關注氮氣（qì）流量計顯示板的低電池指示燈，如有閃光現象應盡（jìn）快更換內部電池; 定期檢查屏（píng）蔽和接地情況，消除外界幹擾，有時指（zhǐ）示問題是由於受到幹擾造（zào）成的; 定期清洗氮氣流量計的探頭（tóu），探頭檢測孔如果被汙物堵塞，會影響正常測量。
5． 2 氮氣流量計的故障現象（xiàng）與處理
現象 1: 計量不準。處理方法: 檢查儀表（biǎo） K 係數或口徑等關鍵（jiàn）參數設置; 檢查測量氣體或蒸汽時補償方（fāng）式或參數是否正確; 檢查流量計安（ān）裝時（shí）墊片是否（fǒu）同心或伸入管道等等。
現象 2: 傳感器損壞。處理方法（fǎ）: 在蒸汽測量中，99% 的氮氣流量（liàng）計傳（chuán）感器損（sǔn）壞原因是因為（wéi）水錘，為（wéi）避免水錘的產生需在工藝管線增加（jiā）疏水器; 檢查傳感（gǎn）器材質選擇是否正確，介質是（shì）否腐蝕（shí）儀表傳感器; 檢查傳感器工作溫（wēn）度（dù）是否大於額定值。
6 結語
氮氣流量計采用微功耗高新（xīn）技術（shù），采用鋰電池供電，可不間斷（duàn）運行 2 年以上; 可就地顯示瞬時流量、累積流量等。氮氣流量計廣泛適用於化工、石油、冶金、電（diàn）力、煤（méi）炭（tàn）等領域。隻有在正確選型、正確安裝和（hé）正確維護下才能保證其發揮應有的作用。

上一篇：氮氣流量計的電磁兼容特性分析

下一（yī）篇（piān）：煙氣流量計在電廠脫硝係統蒸汽耗量過（guò）大問題中的分（fèn）析