
該系統投運后最初幾年,運行一直良好。白天和上半夜,洗衣房開工,蒸汽流量在1.0~2.5t/h之間波動。后半夜收工后,流量減為0.2t/h左右。典型的歷史曲線如圖所示。

可是自從停車小修之后,情況發生了變化。其中,開工期間的流量變化范圍并無異樣,而停工期間的流量示值卻大幅度升高,甚至比開工期間的最大流量還要大。典型的歷史曲線如圖所示。因此,用戶特地在收工期間進行檢查。

故障檢查與分析
先是檢查渦街流量計的零點。然而,關掉切斷閥后,流量計指零。
其次懷疑渦街流量計損壞。然后,將渦街流量計拆下放在流量標準裝置上校驗,一切正常,指標合格。
在停工期間,檢查人員靠近圖中閥門V5的位置聽管道中流體流動的聲音,噪聲很大,在場人員推算,管內流體流速很高。可是順著管路去查,沿途無任何泄漏,也無疏水器漏汽的跡象。
有人懷疑疏水器損壞,以致在停工期間流量太小,飽和蒸汽帶入減壓系統的凝結水有可能在V5前積累,使得蒸汽通過水層時,出現鼓泡,導致流量脈動。可是,打開閥門V7,并無積水的證據。
在一籌莫展的情況下,開始懷疑減壓閥,因為不論流量大與小,減壓閥后的壓力總是穩定在0.4MPa,所以,人們一直認為它是好的,沒有懷疑的必要。
于是,通過閥門V3對出口壓力進行控制,而將閥門V2逐步關小。直至關死。
待切換完畢,流量示值跌到0.2t/h 以下,從而真相大白。后來,維修人員更換了減壓閥的金屬膜片,最終處理了故障。
討論
1、啟示
①一臺減壓閥能將出口壓力(或進口壓力)穩定地控制在規定值,從而完成其主要任務,但不能因此而忽視其對流量測量可能存在的影響。
②一臺減壓閥在開度大的時候可能對流量測量不存在影響,但不能因此斷定在開度小的時候也不存在影響,因為閥門前后的壓差不同、開度不同、管網的配置不同等都可能影響減壓閥的穩定性。
③減壓閥是否振蕩。通常觀察它是否存在明顯的振動,閥芯存在明顯的抖動,是否發出振蕩叫聲,但即使無振動、無抖動、也無叫聲,也不能作出不振蕩的判斷。 檢驗減壓閥是否振蕩并對渦街流量計產生干擾,最可靠和簡單的辦法是跳開減壓閥,改由旁通閥控制。
④減壓閥振(或僅在某一開度存在振蕩現象)導致渦街流量計示值偏高,是由于振蕩引起流動脈動,干擾渦街流量傳感器的工作。
⑤解決減壓閥振蕩方法是對減壓閥進行維修或改善其工作條件,使振蕩條件不成立。
2、流動脈動的發生
本實例中,渦街流量計示值陡增十多倍是由流動脈動引起的,而流動脈動是由于減壓閥振蕩引起的。
流動脈動常見于工業管流,它可能由旋轉式或往復式原動機、壓氣機、鼓風機、泵產生,帶翼的旋轉機械也能以葉片通過頻率產生小的脈動。有的容積式流量計也能產生脈動。振動引起的共振,管道運行和控制系統的振蕩,閥門“獵振”、管道配件、閥門或旋轉機械引起的流動分離,也是流動脈動可能的來源。流動脈動還可能由流量系統和多相流引起的流體動力學振蕩所引發。例如流體流過測溫保護管,如同流過渦街流量計的旋渦發生體而產生渦流;在三通連接的流路中,自激引起流體振蕩等。
從現場儀表指示往往看不出工業管流中脈動的存在,這是因為平常使用的流量計、壓力計響應較慢,而且設有阻尼,但事實上,流動脈動可能是存在的。脈動還可以從上游傳遞到下游,也可以從下游回溯到上游,所以脈動源可能在渦街流量計的上游影響其示值,也可能在渦街流量計的下游影響其示值。然而從脈動源到渦街流量計的距離增大能使脈動衰減,幅值變小。可以通過可壓縮性效應(包括氣體和液體),使之衰減到在渦街流量計安裝地點探測不到脈動幅值。
3、流動脈動對渦街流量計的影響
在分析流動脈動對渦街流量計影響時,脈動頻率也是重要參數。起決定性作用的是脈動頻率與旋渦剝離頻率之比值,當此比值較小時,具有近似的穩定流特性,旋渦剝離頻率隨流速變化,斯特羅哈爾數或校準常數不變。
結論
1、在渦街流量計與控制閥(減壓閥)串聯安裝在同一根管道的情況下,要特別留心控制閥可能存在振蕩及振蕩對渦街流量計的影響。
2、渦街流量計是最容易受流動脈動傷害的流量計之一。
3、破壞振蕩的條件、消除振蕩是消除控制閥(減壓閥)對渦街流量計產生影響的較直接的方法。在最終無法根除振蕩的情況下,也可在流量計與干擾源之間增設阻尼器,阻斷流動脈動的傳遞。
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