HXD蒸汽流量计存在问题的分析与解决

摘要：HXD是我厂制丝车间的关键设备，引自英国狄更生公司。HXD管路系统包括蒸汽管路系统、燃油管路系统、工艺水管路系统、清洗及消防水管路系统、液化气管路系统和压缩空气管路系统五部分。在HXD中蒸汽有两种作用：一种是将模拟水或控制水引射到工艺管道内，另一种是直接往工艺管道内加注纯蒸汽来影响加工烟丝的膨胀率。在引射作用中，根据HXD的工作状态由电磁阀控制蒸汽的喷射，蒸汽的*大施加量大约在270Kg/H；在纯蒸汽的施加中，根据设定蒸汽量的大小，通过薄膜阀的调节，再经流量传感器的检测，使蒸汽的施加量稳定在设定值，薄膜阀、PID调节器和流量传感器等构成蒸汽流量的控制回路。但是在实际生产中，我们发现HXD蒸汽流量计的不足之处，并进行改进，取得良好效果。

1、改造前存在的问题

在实际过烟丝过料途中，发现电磁阀、薄膜阀都已经打开，而监控画面上，蒸汽流量却显示为零，一点蒸汽都没有通过管道，同时传回PLC的蒸汽流量信号也为零，这样PLC程序误判断蒸汽流量不够，不能够满足水分控制的需要，加大薄膜阀的开度，造成事实上蒸汽大量加入到管道里，引起HXD烘丝出口水分波动非常大，出现太多不合格的烟丝，从而造成工艺事故。

2、问题的分析与解决

在蒸汽流量显示为零的情况下，HXD的出口水分波动很大，说明其实蒸汽是有通过管道，就是蒸汽流量计没有采集到信号，从而造成程序错乱，烟丝大量不合格。经过检查，发现厂家采用的是孔板流量计。虽然孔板流量计由于已标准化且结构简单、牢固；易于复制，通用性强，价格低廉而获得相当广泛的大量应用。然而，孔板流量计由于它自身结构上的缺陷也有一些重大的缺点；如流出系数不稳定，线性差，重复性不高，准确度因受诸多因素影响也不高，易积污和易被磨损，压损较大，量程比(范围度)小。

孔板流量计组成由三部分组成：节流孔板、差压变送器、引压管。

工作原理：在流体管道中安装孔板，使流体流过它时其前后产生压力差，此压力的大小与流体流量大小有密切关系，然后用差压变送器将此信号检测出来，进行指示及积累。它的取压方法节流元件产生的差压输出信号是从节流装置前后取出的。不同的取样方法将直接影响输出差压值的大小。因此，不同的取样方法，对于同一节流装置，流量系数也不一样。一般取压方法：

1)角接取压法这种取压法是把两个取压点都靠近孔板前后两个端面，由于它与孔板靠的很近，带来了一些优点，即在结构上易于实现较均匀的环型取压；安装时直管段的要求较低，两个取压点之间除孔板的厚度外，没有其它管道部分，因此管道的内摩擦损失也较小，取压不会因摩擦力的变化而变化。其缺点是：对于取压点位置的选择及节流装置的安装要求很严。

2)法兰取压。这种取压方法，不管被测管道直径和节流装置的系数大小无关，取压点的位置完全一样，都位于孔板前后25.4mm处。这种取压方法在制造和使用上都比较方便，通用性较强。在很多**法兰被规定为标准取压方法。厂家采用的孔板流量计就是因为两个取压检测口积污被堵塞，没有办法取到蒸汽压力，造成蒸汽压力传回为零的信号或者远小于实际值。

翻阅技术资料，决定找个别类型的蒸汽流量计替换孔板蒸汽流量计，经过对比决定采用涡街流量计。

涡街流量计为流体振动流量计，由涡轮变换部分和显示仪表部分组成，其精度可以达到0.02%。

其结构为入口导流器、出口导流器、轴承、涡轮、壳体等几部分组成。它的工作原理为当介质流经涡轮流量计时,流体由入口导流器进入流量计，由于导流器的作用，使流体平行流经涡轮，从而流体冲击涡轮，便推动涡轮旋转。实践证明，涡轮叶片的角速度与流体的流速成正比，因而通过对叶轮转速的测量就得到体积流量的大小。叶轮的转速就是通过固定在壳体上的一个电磁线圈来测得的，这个电磁线圈叫做检拾线圈，当捡拾线圈中被通电时它就产生磁场，而叶轮是导磁的，在制作时在叶轮的外面有一些有规律的小孔，当叶轮旋转时线圈下的导磁介质的密度发生变化，从而影响线圈发出的磁场，使线圈上产生一定的脉冲，这些脉冲信号与叶轮的转速成正比。线圈的脉冲经过放大器放大，然后进入测量仪表。由此可见显示仪表其实就是一台脉冲计数器，它接收从涡轮流量计发出的脉冲信号和现场的温度、压力、密度、含水分析信号，然后经过计算处理，并显示体流量和净流量。优点显：

1)输出为脉冲频率，其频率与被测流体的实际体积流量成正比，它不受流体组分、密度、压力、温度的影响；

2)测量范围宽，一般范围度可达10:1以上；

3)精确度为中上水平；

4)无可动部件，可靠性高；

5)结构简单牢固，安装方便，维护费较低；

6)应用范围广泛，可适用液体、气体和蒸气。

涡街的输出频率与流量成线性关系，当它与调节阀，调节器级成一个控制系统时，相当于一个时滞和时间常数都小到可忽略的一个滞后环节，可视为比例环节，广义对象的特性完全取决于回路中其他环节，对控制系统几无影响，孔板的输出与流量成线性关系，回路增益随着流量而变化，虽然利用调节阀的流量特性来补偿广义对象的线性影响，但效果并不明显，因此，必须引入开方器，开方器的引入虽然使广义对象的特性不随工作点而变化，明显改变了调节品质，但在小流量时反应快、灵敏、容易引起系统，调节误差增大。

3、改造后的情况

采用涡街流量计后，蒸汽流量不仅在上位机监控画面可见，在现成自带的显示屏上也可以清晰显示。而且关键不存在取压口积污堵塞，蒸汽流量可以准确测量出来，传输回PLC，从而保证HXD出口水分稳定，确保工艺质量。

4、结论

通过对HXD蒸汽流量计的替换，有效地解决了原系统存在的问题，使设备能够更好地服务于生产。通过改进也加强了对新厂新设备的技术消化与吸收，为今后的发展打下了良好的基础。