差壓式孔板流量計在LNG裝置中的應(yīng)用
在工業(yè)自動化生產(chǎn)中，差壓式變送器在壓力、壓差、流量方面的測量，得到了非常廣泛應(yīng)用，在自動控制系統(tǒng)中發(fā)揮重要的作用。由于新疆廣匯150萬立方/天LNG裝置在連續(xù)性、安全性方面要求很高的特點(diǎn)，因此在自動化儀表設(shè)計、選型等各方面都將處于*地位，裝置中所選用的差壓變送器是蘇州華陸儀器儀表有限公司生產(chǎn)的3051型差壓變送器，和節(jié)流元件配合使用，組成變壓式流量計，用來測量流量。如果在正常生產(chǎn)時，不能及時迅速解決出現(xiàn)的問題，就會嚴(yán)重影響生產(chǎn)的順利進(jìn)行，甚至危及生產(chǎn)安全，因此對LNG裝置現(xiàn)場儀表維護(hù)人員的技術(shù)水平提出了更高要求。
差壓式流量計由節(jié)流元件、差壓變送器、三閥組、引壓管、根部閥等組成。
二、差壓式流量計工作原理
通過引壓管，將節(jié)流元件的差壓引入差壓變送器。來自正、負(fù)引壓管的壓力直接作用于變送器傳感器雙側(cè)隔離膜片上，通過膜片內(nèi)的密封液傳導(dǎo)至測量元件上，測量元件將測得的差壓信號轉(zhuǎn)換為與之對應(yīng)的電信號傳遞給轉(zhuǎn)化器，經(jīng)過放大等處理變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)電信號輸出。
三、變壓變送器在LNG裝置中的流量測量應(yīng)用方式
差壓變送器在LNG裝置中的流量測量應(yīng)用方式是與節(jié)流元件相結(jié)合，利用節(jié)流元件的前后產(chǎn)生的差壓值測量液體流量，如圖1所示：
節(jié)流元件采用的是標(biāo)準(zhǔn)孔板，取壓方式選用的是法蘭取壓，差壓變送器的安裝位置高于測量介質(zhì)，引壓管的敷設(shè)采用坡度敷設(shè)方式，主要是為了利于將管道內(nèi)的冷凝液回流到工藝管道內(nèi)，防止積液。
四、差壓式孔板流量計常見故障分析
差壓式孔板流量計在測量過程中，常常會出現(xiàn)一些故障，故障的及時判定分析和處理，對正在進(jìn)行的生產(chǎn)來說是至關(guān)重要的。根據(jù)日常維護(hù)中的經(jīng)驗，總結(jié)歸納了一些判定分析方法和分析流程。
（一）引壓管堵塞
1．負(fù)引壓管堵塞。當(dāng)流量增加而負(fù)引壓管又堵塞時，流量計示值會升高。當(dāng)流量降低而負(fù)引壓管又堵塞時，流量計示值下降。管道中流量不變（保持原流量），則其流量計示值不變。
2．正引壓管堵塞。當(dāng)流量增加時，流體管道中的靜壓力亦相應(yīng)增加，設(shè)其增加值為P0，同時，因流速增加而靜壓降低，設(shè)其值為P1。若P0=P1，則流量計示值不變；若P0>P1，則流量計示值增加；若P0<P1，則流量計示值降低。當(dāng)流量降低時，流體管道中的靜壓力亦相應(yīng)降低，設(shè)其降低值為P1，同時，因流速降低而靜壓升高，設(shè)其值為P0。若P0=P1，則流量計示值不變；若P0>P1，則流量計示值下降；若P0<P1，則流量值升高。管道中流量不變（保持原流量），則其流量計示值不變。
（二）引壓管泄漏
1．負(fù)引壓管泄漏。當(dāng)流量F增加，而負(fù)引壓管泄漏時，則流量值會增加。當(dāng)流量下降時，負(fù)引壓管靜壓增高為P0，負(fù)引壓管泄漏為P1。若P0=P1，則流量計示值不變；若P0>P1，則流量計示值升高；若P0<P1，則流量計示值下降。
2．正引壓管泄漏。當(dāng)流量增加時，負(fù)引壓管靜壓下降為P0，正引壓管泄漏為P1。若P0=P1，則流量計示值不變；若P0>P1，則流量計示值升高；若P0<P1，則流量計示值下降。
（三）引壓管積液
當(dāng)正引壓管積液時，測量的流量會比管道內(nèi)流體的實(shí)際流量小。當(dāng)負(fù)引壓管積液時，測量的流量會比管道內(nèi)流體的實(shí)際流量大。
（四）平衡閥泄漏
當(dāng)正引壓管泄漏時，測量的流量會比管道內(nèi)流體的實(shí)際流量小。
（五）差壓變送器的正負(fù)壓室裝反
當(dāng)差壓變送器的正負(fù)壓室裝反時，測量的流量會比管道內(nèi)流體的實(shí)際流量小。此類故障在更換變壓變送器時會遇到。
（六）孔板裝反
當(dāng)孔板裝反時，測量的流量會比管道內(nèi)流體的實(shí)際流量小。此類故障在裝置生產(chǎn)初期較為常見，在正常生產(chǎn)時，可以不予以考慮。
（七）變送器硬件故障處理方法
硬件故障處理方法有：（1）調(diào)查法：回顧故障發(fā)生前的打火、冒煙、異味、供電變化、雷擊、潮濕、誤操作、誤維修。（2）直觀法：觀察回路的外部損傷、引壓管的泄露，回路的過熱，供電開關(guān)狀態(tài)等。（3）檢測法。1）短路檢測：將懷疑有故障的部分與其它部分分開來，查看故障是否消失，如果消失，則確定故障所在，否則可進(jìn)行下一步查找，如：智能差壓變送器不能正常Hart遠(yuǎn)程通訊，可將電源從儀表本體上斷開，用現(xiàn)場另加電源的方法為變送器通電進(jìn)行通訊，以查看是否電纜是否疊加約2kHz的電磁信號而干擾通訊；2）短路檢測：在保證安全的情況下，將相關(guān)部分回路直接短接，如：差變送器輸出值偏小，可將導(dǎo)壓管斷開，可將導(dǎo)壓管斷開，從一次取壓閥外直接將差壓信號直接引到差壓變送器雙側(cè)，觀察變送器輸出，以判斷引壓管路的堵、漏的連通性。（4）替換檢測：將懷疑有故障的部分更換，判斷故障部位。如：懷疑變送器電路板發(fā)生故障，可臨時更換一塊，以確定原因。（5）分部檢測：將測量回路分割成幾個部分，如：供電電源、信號輸出、信號變送、信號檢測，按分部分檢查，由簡至繁，由表及里，縮小范圍，找出故障位置。
（八）變送器參數(shù)設(shè)置錯誤
變送器參數(shù)設(shè)置錯誤也會導(dǎo)致流量測量不準(zhǔn)確。比如工作模式設(shè)置錯誤、零點(diǎn)量程設(shè)置錯誤等。
五、差壓式流量計常見故障處理方法
（一）差壓式流量計在正常運(yùn)行時，出現(xiàn)的故障多是差壓變送器的零點(diǎn)漂移、引壓管的堵塞或泄漏和引壓管積液
1．在現(xiàn)場判斷差壓變送器的工作正常與否時，通常只對差壓變送器的零點(diǎn)和變化趨勢進(jìn)行檢查。（1）零點(diǎn)檢查：關(guān)閉三閥組的正、負(fù)壓截止閥，打開平衡閥，此時差壓變送器輸出電流為4mA。如果不是4mA，則說明零點(diǎn)有漂移現(xiàn)象，需要對差壓變送器的零點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整。（2）變化趨勢檢查：零點(diǎn)檢查后，各閥恢復(fù)原來的開表狀態(tài)，打開負(fù)壓室的排氣排污閥，此時差壓變送器的輸出為*大。若打開正壓室排氣排污閥，則輸出為*小。在打開排氣排污閥時，被測介質(zhì)排出很少或沒有，則說明引壓管有堵塞現(xiàn)象，需設(shè)法疏通。
2．引壓管堵塞。（1）一般情況下，引壓管的堵原因主要是由于差壓變送器引壓管不定期排污或測量介質(zhì)粘稠、帶顆粒物等原因造成。（2）當(dāng)引壓管堵塞時，可使用鋼絲或鐵絲將其堵塞位置暢通，如無法疏通，則使用0.3MPa蒸汽加以沖洗。使用蒸汽沖洗后仍沒有解決引壓管堵塞，則應(yīng)動用焊具，更換引壓管的堵塞部分，使其恢復(fù)正常運(yùn)行。
3．引壓管泄漏。引壓管的泄漏多為接頭處的泄漏。比如根部閥與管子的接頭處泄漏，三閥組與管子的接頭處泄漏。當(dāng)引壓管接頭泄漏時，可以用肥皂水進(jìn)行查找，找到泄漏處，將其堅固即可解決泄漏。當(dāng)引壓管破裂時，只要將破裂處更換即可解決泄漏。
4．引壓管積液。（1）差壓式孔板流量計在生產(chǎn)運(yùn)行時，常常會出現(xiàn)引壓管內(nèi)部積存液體的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，往往會致使測量不準(zhǔn)，如果在變送器量程很小的情況下，甚至?xí)斐勺兯推鬏敵龅囊恍┎▌印Ｓ捎贚NG裝置中的介質(zhì)多為氣體，引壓管的積液會嚴(yán)重影響流量的測量。（2）當(dāng)引壓管積液時，如果是一般的測量用差壓式孔板流量計，可以將根部閥關(guān)閉，打開三閥組上的排放閥，再慢慢的打開根部閥，將積液排出引壓管及變送器，然后將三閥組上的排放閥關(guān)閉，即可解決因積液引起的測量誤差。（3）當(dāng)引壓管積液時，如果差壓式流量計參與控制，則應(yīng)將控制回路改為手動控制，然后再進(jìn)行處理。（4）當(dāng)引壓管積液時，如果差壓式流量計帶有聯(lián)鎖信號，則應(yīng)先用HART手操器給差壓式流量計一個工藝允許的強(qiáng)制信號，然后再進(jìn)行處理。
（5）引壓管積液如不及時排除，在冬季還易造成冰堵，從而使差壓流量計無法正常工作。（6）當(dāng)引壓管有積液的可能時，我要嚴(yán)格按要求敷設(shè)引壓管，以利于積液流回管道；定時進(jìn)行排液。并且加伴熱，防止冰堵。
（二）典型故障案例分析
1．案例1：（1）故障現(xiàn)象：新疆廣匯150萬立方/天LNG裝置中的一臺原料氣壓縮機(jī)出口流量計。選用的是差壓式流量計，其測量介質(zhì)為天然氣，某次檢修結(jié)束后，在啟動壓縮機(jī)時，該流量計無法達(dá)到正常流量，導(dǎo)致壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速無法提高，不能給后序工段提供原料。（2）處理步驟：出現(xiàn)這種情況時，首*行了現(xiàn)場確認(rèn)，確認(rèn)根部閥、排放閥、三閥組及平衡閥的開關(guān)狀態(tài)是否正常。結(jié)果均正確無誤。然后又對引壓管進(jìn)行了檢漏，結(jié)果也沒有發(fā)現(xiàn)有泄漏的地方。我們又懷疑是不是引壓管有堵塞。在我們進(jìn)行引壓管堵塞檢查時，發(fā)現(xiàn)引壓管是正常的，沒有堵塞現(xiàn)象，而是平衡閥不能關(guān)嚴(yán)。（3）處理結(jié)果：*后，將差壓變送器的三閥組進(jìn)行了更換。流量顯示正常。故障得到了解決。
2．案例2：（1）故障現(xiàn)象：新疆廣匯150萬立方/天LNG裝置中，有一臺測量精制水的差壓式孔板流量計，在一次校驗結(jié)束，將該表安裝投用時，發(fā)現(xiàn)在相同的工況，該表的測量結(jié)果明顯低于以往的測量結(jié)果。（2）處理步驟：首*行了現(xiàn)場確認(rèn)，確認(rèn)根部閥、三閥組及平衡閥的開關(guān)狀態(tài)是否正常。結(jié)果均正確無誤。其次又對引壓管進(jìn)行了堵塞檢查。結(jié)果也沒有發(fā)現(xiàn)有堵塞現(xiàn)象，引壓管也是正常的。然后我們又對該表的零點(diǎn)及量程進(jìn)行了檢查，并且進(jìn)行了現(xiàn)場校驗，結(jié)果是這個表的零點(diǎn)、量程及線性度都很好，檢查其它的參數(shù)，也沒有錯誤的地方。在用壓力表分別測量正、負(fù)引壓管的壓力時，我們發(fā)現(xiàn)，將正引壓管連接到差壓變送器的負(fù)壓室，而負(fù)壓管連接到差壓變送器的正壓室。
（3）處理結(jié)果：將正引壓管連接到差壓變送器的正壓室，負(fù)引壓管連接到差壓變送器的負(fù)壓室后，差壓式流量計的流量顯示恢復(fù)了正常。
六、結(jié)語
新疆廣匯150萬立方/天LNG裝置從建設(shè)至今已有6年的時間，在這6年里，差壓式孔板流量計出現(xiàn)過各種故障，希望總結(jié)出來的這些經(jīng)驗?zāi)芙o以后的工作帶來參考。
