探針式流量計的使用說明書

一、儀表概述：
探針式流量計將傳感器插入管道中心，總壓孔對正流體的來流方向，總壓與靜壓之差即為管道中心的實測差壓，再由風(fēng)洞標(biāo)定曲線擬合出該點的標(biāo)準(zhǔn)差壓，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差壓來計算流體的流量。同時還需用壓力變送器測出流體壓力，用熱電阻溫度計測出流體溫度，把標(biāo)準(zhǔn)差壓信號、壓力信號、溫度信號同時引入單片機構(gòu)成的流量積算儀或直接接入DCS系統(tǒng)，一方面對流量計進(jìn)行結(jié)算，在一方面對介質(zhì)進(jìn)行壓力、溫度補償、以保證測量精度，并用數(shù)字顯示出差壓、壓力、溫度、瞬時流量、累積流量、熱量、速度等參數(shù)。
二、工作原理：

探針式流量計創(chuàng)新的削竹型取壓探頭的測點只集中于管道中心區(qū)，其中心區(qū)流速與管道各點流速的均值通過云標(biāo)定數(shù)據(jù)修正后的竹孔系數(shù)形成標(biāo)準(zhǔn)的對稱關(guān)系。削竹式探針式流量計的防堵技術(shù)還表現(xiàn)在其*探頭結(jié)構(gòu)，由于取壓孔僅置于削竹探頭末端的管道中心，管內(nèi)沒有任何其他可移動電子組件及取壓元器件，并以16mm的總壓取壓孔和14mm的靜壓取壓孔完成理想的雙通式防堵塞方案。在與管道壁和檢測桿之間形成了極其穩(wěn)定的差壓信號提取過程，保證了探針式流量計的測量。

探針式流量計是根據(jù)動壓轉(zhuǎn)變靜壓工作原理，測頭迎流面的測孔測出流體的總壓，測頭后流面的孔測出流體的靜壓。根據(jù)伯努力方程可以得到測頭處流速與差壓有以下關(guān)系：     

V：測頭處流速，m/s

ΔΡ：探針式流量計流量計測出的差壓，Pa

ρ：被測介質(zhì)密度，kg/m3

Kv：流量計系數(shù)

流量計的差壓，根據(jù)以下公式計算出流量：Q = αβγAV×3600

Q：流體以及流量，m3/h

α：流速分布系數(shù)

β：阻塞系數(shù)

γ：截面修正系數(shù)

A：管道公稱截面積，m2

V：測頭處流速，m/s

三、應(yīng)用領(lǐng)域：
1、工業(yè)生產(chǎn)過程
探針式流量計是過程自動化儀表與裝置中的大類儀表之一，它被廣泛適用于冶金、電力、煤炭、化工、石油、交通、建筑、輕紡、食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)及人民日常生活等國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域，是發(fā)展工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，節(jié)約能源，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，提高經(jīng)濟效益和管理水平的重要工具在國民經(jīng)濟中占有重要的地位。在過程自動化儀表與裝置中，流量儀表有兩大功用：作為過程自動化控制系統(tǒng)的檢測儀表和測量物料數(shù)量的總量表。
2、能源計量
能源分為一次能源(煤炭、原油、煤層氣、石油氣和天然氣)、二次能源(電力、焦炭、人工燃?xì)狻⒊善酚?、液化石油氣、蒸?及載能工質(zhì)(壓縮空氣、氧、氮、氫、水)等。能源計量是科學(xué)管理能源，實現(xiàn)節(jié)能降耗，提高經(jīng)濟效益的重要手段。流量儀表是能源計量儀表的重要組成部分，水、人工燃?xì)?、天然氣、蒸汽和油品這些常用的能源都使用著數(shù)量極其龐大的流量計，它們是能源管理和經(jīng)濟核算*的工具。
3、環(huán)境保護(hù)工程
煙氣，廢液、污水等的排放嚴(yán)重污染大氣和水資源，嚴(yán)重威脅人類生存環(huán)境。國家把可持續(xù)發(fā)展列為國策，環(huán)境保護(hù)將是21世紀(jì)的zui大課題?？諝夂退奈廴疽玫娇刂?，必須加強管理，而管理的基礎(chǔ)是污染量的定量控制。
我國是以煤為主要能源的國家，全國有上百萬個煙囪不停地向大氣排放煙氣。煙氣排放控制是*污染的重要項目，每個煙囪必須是安裝煙氣分析儀表和流量計，組成連櫝排放監(jiān)視系統(tǒng)。煙氣的流量沆量有很大因難，它的難度為煙囪尺寸大且形狀不規(guī)則，氣體組分變化不定，流速范圍大，臟污，灰塵，腐蝕，高溫，無直管段等。
4、交通運輸
有五種方式：鐵路公路、航空、水運、和管道運輸。其中管道運輸雖早已有之，但應(yīng)用并不普遍。隨著環(huán)保問題的突出，管道運輸?shù)奶攸c引起人們的重視。管道運輸必須裝備流量計，它是控制、分配和調(diào)度的眼睛，亦是安全監(jiān)沒和經(jīng)濟核算的*工具。
5、生物技術(shù)
21世紀(jì)將迎來生命科學(xué)的世紀(jì)，以生物技術(shù)為特征的產(chǎn)業(yè)將獲得迅速發(fā)展。生物技術(shù)中需監(jiān)測計量的物質(zhì)很多，如血液，尿液等。儀表開發(fā)的難度極大，品種繁多。
6、科學(xué)實驗
科學(xué)實驗需要的流量計不但數(shù)量多，且品種極其繁雜。據(jù)統(tǒng)計流量計100多種中很大一部分是應(yīng)科研之需用的，它們并不批量生產(chǎn)，在市面出售，許多科研機構(gòu)和大企業(yè)皆設(shè)專門小組研制的流量計。
7、海洋氣象，江河湖泊
這些領(lǐng)域為敞開流道，一般需檢測流速，然后推算流量。流速計和流量計所依據(jù)的物理原理及流體力學(xué)基礎(chǔ)是共通的但是儀表原理及結(jié)構(gòu)以及使用條件有很大差別。
四、主要特點：
1、精度高。精度可達(dá)1%以上。由于其主要部件加工精度高，用萬分之三的標(biāo)準(zhǔn)儀器進(jìn)行臺臺校準(zhǔn)，避免了探針生產(chǎn)工藝誤差帶來的測量誤差，并選用高精度差壓變送器和壓力變送器，保證了每臺產(chǎn)品的高精度。清華大學(xué)這些高科技優(yōu)勢，特別是臺臺校準(zhǔn)系統(tǒng)，是孔板、渦街等流量計所不能實現(xiàn)的。
在大量程范圍內(nèi)保持高精度，即在5%—100%額定流量范圍內(nèi)均保持1%的測量精度。而孔板流量計在30%額定流量以下基本不能使用。
長時間保持高精度。探針流量計基本原理是將總、靜壓力通過探針孔和導(dǎo)壓管傳導(dǎo)至差壓、壓力傳感器內(nèi)，只要探針孔不堵塞，即使有雜物、掛垢，仍能準(zhǔn)確傳導(dǎo)壓力而不影響精度。因?qū)汗軆?nèi)介質(zhì)不流動，雜物不易進(jìn)去堵塞，所以能保持長時間的高精度。
2、適用范圍廣。一是適用介質(zhì)范圍廣：可測水蒸汽（飽和、過熱）、空氣、煤氣、天然氣、各種化工物料氣、液、水、各種溶液、油等；介質(zhì)溫度zui高充許650攝氏度、壓力zui高允許25Mpa。二是適用流量范圍廣：介質(zhì)流量zui小可測量0.1噸/時，zui大可測量5000噸/時。三是適用介質(zhì)管道截面形狀范圍廣：該流量計對介質(zhì)管道截面的幾何形狀無要求，如圓形、橢圓形、方形、長方形、菱形等均適用。
3、可靠性高。該流量計的所有電子元件均遠(yuǎn)離所測介質(zhì)和管道，只有不銹鋼探針在所測介質(zhì)之中，可靠性很高。相比之下，渦街、電磁、超聲波等流量計，電子測量元件必須置于蒸汽等所測介質(zhì)內(nèi)或緊貼所測介質(zhì)管道，工作條件惡劣。如有外界振動或介質(zhì)溫度高、有雜質(zhì)等，渦街流量計精度就會下降甚至無法工作。
4、無壓損。一次測量元件是10—20毫米直徑的探針，其截面積很小，幾乎無阻力，無壓力損失。而孔板流量計節(jié)流后壓力損失很大。
5、結(jié)構(gòu)簡單、裝拆方便。該流量計只需在介質(zhì)管道上打一個直徑30毫米小孔，在孔周焊一法蘭底座，其探針即可方便的通過緊、松螺栓進(jìn)行裝、拆，檢修十分方便。
6、智能化。由數(shù)字式儀表直接顯示介質(zhì)壓力、溫度、壓差、瞬時流量、累計流量等，并可通過計算機進(jìn)行儲存、打印等處理。
五、技術(shù)參數(shù)：
1、規(guī)格：DN50-DN5000（mm）；插入式：DN500-DN5000（mm）；
2、測量準(zhǔn)確度：±6.0%；重復(fù)性：±0.1%；
3、范圍度：體積流量：10：1；質(zhì)量流量：8：1；
4、工作壓力：均速管無提出功能型：≤20MPa；均速管可提出型：≤10MPa；
5、流體溫度：≤450℃；
6、介質(zhì)粘度：≤30CP（相當(dāng)于重油）；
六、主要部件：
1、探針按管道直徑定制，用法蘭安裝在管道上，由不銹鋼精加工而成，根據(jù)用戶提供的各種參數(shù)，在清華大學(xué)高精度風(fēng)洞實驗室模擬吹風(fēng)，獲得探針的特性曲線及數(shù)據(jù)庫，供計算使用。
2、流量積算儀是顯示測量結(jié)果的二次儀表。通過導(dǎo)線與各變送器及溫度計相連，其主板裝有CPU及計算程序軟件，可利用其顯示窗口和切換按鈕進(jìn)行設(shè)置、校準(zhǔn)和各參數(shù)的顯示。
3、差壓變送器  將探針的差壓信號轉(zhuǎn)換成4-20mADC的模擬電流信號。
4、壓力變送器  在氣體流量的測量中提供壓力補償。
5、溫度變送器  在氣體流量的測量中提供溫度補償。
6、直流電源   為壓力變送器、差壓變送器和熱電阻溫度計供電。
七、投運和維護(hù)：
投運前的準(zhǔn)備工作：
1、傳感器安裝正確：
完成傳感器在管道上安裝后，投運前必須認(rèn)真檢查，要求焊接牢固，方向正確，嚴(yán)格不泄漏，插入深度恰當(dāng)?shù)取?br />2、儀表調(diào)校：
傳感器配套儀表有差壓變送器和智能流量積算儀 （ 還可能有壓力變送器和溫度變送器）等。都必須經(jīng)檢驗和調(diào)校后，方可投入使用。儀表的測量范圍要符合傳感器和被測介質(zhì)的要求。例如被測空氣zui大流量 Qmax=5000m3/h, 經(jīng)計算算出傳感器產(chǎn)生的差壓zui大值
△Pmax=0.6Kpa，則差壓變送器的測量范圍應(yīng)調(diào)校為 0~0.6KPa, 對應(yīng)輸出4~20mADC電流信號。對于通用型流量積算儀 , 應(yīng)該按實時的流量范圍、差壓范圍、介質(zhì)密度、溫度、壓力、流量運算要求等，事先編程組態(tài)輸入積算儀，務(wù)必使積算儀能正確運算和顯示流量。
3、儀表接線正確：
傳感器與差壓變送器、流量積算儀等組成測量系統(tǒng)，配套儀表的電源線，儀表之間的信號輸出與輸入線，控制與報警聯(lián)線等，在各個儀表的接線板 （ 又稱端子板） 上都有明確的標(biāo)記，必須正確認(rèn)別和選擇使用，投運前對儀表接線要反復(fù)檢查無誤。為了做好投運前的準(zhǔn)備工作，除了認(rèn)真閱讀《使用說明書》外, 還應(yīng)該閱讀《差壓變送器使用說明書》、《智能流量積算儀使用說明書》等資料，遵從說明書的指導(dǎo)進(jìn)行工作。
流量計的投運工作：
1、測量系統(tǒng)關(guān)閉：
投運準(zhǔn)備工作已完成，被測介質(zhì)充滿工藝管道流動，傳感器測量系統(tǒng)暫時處于關(guān)閉狀態(tài)，這時應(yīng)使三閥組的平衡閥處于開啟狀態(tài)，高壓閥 P l 和低壓閥 P2處于關(guān)閉狀態(tài)。配套儀表處于供電狀態(tài)，預(yù)熱約 15 分鐘。
2、測量系統(tǒng)開啟：
儀表預(yù)熱后，開啟測量系統(tǒng)。在三閥組上打開 Pl 閥和 P2 閥，平衡閥仍處于開啟。這時，差壓變送器己充入被測介質(zhì) （ 氣體或液體 ），打開變送器上的排污閥，迅速排出臟液或氣體后關(guān)閉。然后關(guān)閉三閥組上的平衡閥，變送器即進(jìn)入差壓測量狀態(tài)。輸出與差壓△ P 對應(yīng)的信號電流 I △P 從信號電流值 （m A） 可算出差壓△P 值 （KP a ） 。流量積算儀也進(jìn)入工作狀態(tài) , 顯示出被測介質(zhì)流量。
如果上述工作均順利，流量計工作正常，投運工作便完成，交付生產(chǎn)使用。

八、傳感器的堵塞設(shè)計：

探針流量探頭的*設(shè)計*的擺脫了阿牛巴以往幾種均速探頭易堵塞、精度不高的特點，使得一次源的測量精度、重復(fù)性和可靠性達(dá)到一個嶄新高度。

剛開機時，流體在管道靜壓作用下， 進(jìn)入彎管，很快形成了壓力平衡的狀態(tài)。當(dāng)壓力 平衡狀態(tài)形成以后，流體在彎管進(jìn)口處遇到高壓， 繞道而行，不再進(jìn)入彎管中。

探針式流量傳感器的高，低取壓孔實現(xiàn)本質(zhì)防堵。

一般情況下，灰塵、沙子和顆粒在渦街力的作用下，集中在探頭的后部。這就是為什么秋天的樹葉總是在背風(fēng)的房子后面的原因。探針式流量計探頭的*防堵設(shè)計，再加上重力作用的自然下落，阻止了顆粒的進(jìn)入，這種設(shè)計從本質(zhì)上防止了堵塞并且能產(chǎn)生一個非常穩(wěn)定的低壓信號。

連續(xù)工作的探針式流量計從根本上杜絕了堵的可能，但是在以下情況下，仍要注意防堵：

1.當(dāng)引壓管泄漏，探頭高壓平衡去遭到破壞，雜質(zhì)中直徑較小的顆粒就有可能進(jìn)入取壓孔。

2.當(dāng)管道處于停產(chǎn)時，由于分子的布郎運動，顆粒小的雜質(zhì)有可能進(jìn)入取壓孔。

3.系統(tǒng)頻繁開停機，在高壓區(qū)形成的瞬間，顆粒小的雜質(zhì)有可能進(jìn)入取壓孔，日積月累，就有可能造成探頭的堵塞。

4.介質(zhì)中含有大量藻類生物，或者含有纖維狀的物質(zhì)，也有可能造成探頭的堵塞。

九、產(chǎn)品維護(hù)說明：

探針流量傳感器應(yīng)在工藝管道大修時進(jìn)行定期清洗，清洗的辦法很多，例如用氣源吹除檢測管內(nèi)積存污穢；用煤油和軟絲刷洗凈，使各取壓孔保持通暢?？赡墚a(chǎn)生故障的原因及清除辦法 ：序號 故障現(xiàn)象 產(chǎn)生的原因 清除辦法。
1、無差壓信號輸出 ：高低壓閥未打開 ，打開高低壓閥。
2、高低壓平衡閥未旋緊：旋緊平衡閥。
3、差壓信號輸出過?。簩?dǎo)壓系統(tǒng)有泄漏現(xiàn)象；認(rèn)真查找，排除泄露。
4、二次表量程選配不當(dāng)：調(diào)小差壓變送器上限值。
5、差壓信號輸出過大：二次表量程選配不當(dāng)，調(diào)大差壓變送器上限值，背壓孔堵塞，清洗均速管，排除堵塞。