流量測量系統診斷案例集錦

本書以實例分析的形式剖析蒸汽、氣體、液體流量測量系統和批量控制系統，給出了發現問題之后的診斷分析方法。流量測量系統出現的問題，絕大多數不是流量計本身存在問題，而是系統設計、安裝、調試、運行等環節中存在問題，這些問題多數是由相關儀表人員對被測對象要求的認識、對使用條件要求的認識、對流體特性的認識、對儀表特性的認識不全面、不準確而引發的。本書所涉及的經驗和教訓容易記取。每一節都自成段落，讀者可以從任何一節開始閱讀。全書深入淺出，通俗易懂，實用性強。讀者研讀之后必將會有所收獲。
本書適合從事流量測量儀表設計選型、安裝調試、計量檢定、現場維修的工程師，以及計量自控管理人員和高級儀表工學習使用，也可作為本科院校、職業院校的輔助教材。

《流量測量系統遠程診斷集錦》一書出版發行至今已過去十多年，十多年來收到多位讀者反饋的意見，認為該書實用性強，通俗易懂，深入淺出，思維嚴謹。這幾條其實是工程類技術書籍應有的素質。在收到朋友們肯定意見的同時，也收到反面意見，即書的名字晦澀難懂，不接地氣，從而疏遠了讀者，影響了相互交流。鑒于此原因，于是就利用改版的機會換了一個直觀明了的書名《流量測量系統診斷案例集錦》。因此，本書其實是《流量測量系統遠程診斷集錦》的第二版。但因書的名稱相異，又不能稱為第二版，下面以舊版和新版相區分。
舊版書出版以來，流量測量技術又有了很大的發展，涌現出許多新方法、新技術、新產品。既有的產品，其技術性能和技術指標也有了新的提升。隨著對系統進行診斷的經驗不斷豐富，為與時俱進，新版書增補了一些新的案例，同時對舊版書中涉及的具體儀表，用新的技術指標代替陳舊指標，以求使書中的內容更貼近實際，但書的構架保持不變。
舊版書共羅列了142個實例，每一個實例的特點各不相同。在新版書中，保留了這些實例，另外增補了24個新的實例。這些新的實例也都來自流量測量儀表使用現場，主要是作者在大約50期的“能源計量與流量測量儀表應用”培訓中，與學員的交流中獲得的。
在編寫新版和舊版書的過程中，作者堅持的都是以實踐為本的原則，這是方法研究、新產品開發、老產品改進和應用研究的出發點和最終目標。將這些成功的經驗和失敗的教訓匯編成冊，相互交流共同提高，將使儀表技術人員少走彎路，減少浪費，提高工作質量，從而使企業受益，使節能環保事業和自動化事業受益。
書中有一部分新產品和新方法，是作者參與研究和開發的，但是書中所闡述的內容還僅僅是系統問題和應用中的設計選型、檢定校準、安裝調試和準確度驗證問題，而非儀表設計制造本身。在儀表已經全面實現智能化的今天，軟件扮演著關鍵角色，沒有軟件也就沒有智能儀表。所以在新版書出版之際，要感謝為軟件編寫付出辛勤勞動的軟件工程師，特別要感謝上海同欣自動化儀表有限公司總經理王建忠高級工程師，由于他的創造性勞動才使一個個新的構思、新的方法轉化成為用戶服務的商品，解決了許多已存在多年的老問題，有的是使工程投資大大節省，有的是使測量精確度大大提高，范圍大大拓寬。例如利用智能差壓變送器的雙向測量功能和HART通信功能解決雙向流測量問題；多量程平穩切換軟件；變組分流量測量軟件；多種流量計可膨脹性自動補償軟件；冷量計量的無差運算軟件等。
還要感謝參加“能源計量與流量測量儀表應用”學習班交流的所有朋友。是他們提供了流量測量儀表在現場應用的詳細信息，并對異常情況一起進行診斷分析，現場測試和整改，直至最終解決問題。
特別要感謝全國化工自控設計自控中心站、中國石化集團公司自控設計技術中心站張同科副站長對本書的改進提出了極其寶貴的意見。同時感謝揚子石油化工有限公司計量專家宋文其高級工程師審閱了新版全書，并指出了書稿中存在的一些原則性缺陷。
在新版書出版之際，還要對所有為新書出版提供過建議和給予支持的朋友致以衷心的感謝。

編著者

第1章　緒論 1
1.1　流量測量系統診斷與儀表故障診斷 1
1.2　流量測量系統診斷必須具備的條件 2
1.3　流量測量系統診斷的步驟 6
1.4　流量測量名詞術語及定義 8

第2章　蒸汽流量測量系統 16
2.1　噴嘴蒸汽流量計指示反方向流量 18
2.2　孔板流量計C 和ε1 非線性引起誤差的實例 20
2.3　鍋爐的汽水平衡與蒸汽管損 25
2.4　蒸汽流量計偏低15% 27
2.5　徑距取壓噴嘴輸出反向差壓 29
2.6　差壓式蒸汽流量計流量示值為什么會無中生有 30
2.7　蒸汽流量計兩個冷凝罐一燙一冷對測量有何影響 33
2.8　45°引壓引出的問題 34
2.9　蒸汽相變引起的測量誤差 35
2.10　鍋爐產汽量比進水量大2% 37
2.11　渦街流量計示值比孔板流量計示值低30% 38
2.12　蒸煮鍋蒸汽分表計量正?？偙頃r好時壞 39
2.13　鍋爐除氧器蒸汽耗量波動大 42
2.14　伴熱保溫不合理引起的誤差 43
2.15　彎管流量計開電伴熱后流量示值變化離譜 45
2.16　噴嘴流量計指示反方向流動 46
2.17　渦街流量計高流速使用示值嚴重偏低 47
2.18　蒸汽供熱網管損率顯示值突然跳升到19% 50
2.19　旋渦發生體為何多次被沖掉 54
2.20　鍋爐房汽表分表與總表在夏季相差20% 55
2.21　兩臺渦街流量計在小流量時相差30% 56
2.22　墊片突入管道內對渦街流量計的影響 57
2.23　蒸汽嚴重帶水對渦街流量計的影響 58
2.24　飽和蒸汽送到2km 處的用戶處流量示值時有時無 60
2.25　蒸汽供熱網管損大壓損也大 62
2.26　鍋爐產汽量大分配器出口量小 63
2.27　蒸汽以相同的流速在管道內輸送, 管徑小管損大 64
2.28　鍋爐低壓運行時蒸汽流量示值大幅度偏低 65
2.29　40%管損的蒸汽到哪里去了 66
2.30　差壓裝置導壓管引向不合理引入的誤差 68
2.31　鍋爐負荷小時汽水平衡好，大時平衡差 69
2.32　與安全閥有關的“流量測量誤差” 70
2.33　飽和蒸汽流量測量應采用何種補償 71
2.34　帶溫度補償渦街應用不當帶來的問題 72
2.35　如何防止利用流量計功能缺陷作弊 74
2.36　壓力變送器引壓管內凝結水對系統誤差的影響 76
2.37　用凝結水量驗證蒸汽流量計準確度 78
2.38　同一根管道為什么管損相差懸殊 79
2.39　用熱量平衡法驗證鍋爐除氧器蒸汽流量的實例 81
2.40　測量蒸汽的彈頭形均速管小流量時誤差大 81
2.41　差壓式流量計測量蒸汽流量切斷閥應裝在何處 83
2.42　浴室蒸汽流量計投運后差壓超上限 85
2.43　發現孔板計算書中介質密度數據有差錯怎么辦 86
2.44　總閥已關線性孔板流量計仍有流量指示 87
2.45　三量程孔板流量計的現場診斷 89
2.46　蒸汽控制閥突然關小引起流量計動態誤差 91
2.47　上游流量計比下游流量計示值陡增34% 93
2.48　引壓管坡度不符合要求引發的問題 94
參考文獻 96

第3章　氣體流量測量系統 97
3.1　空壓機排氣流量比額定排氣量大很多 98
3.2　空氣流量計示值偏高 99
3.3　用環室孔板流量計測量濕空氣流量示值漸低 100
3.4　內錐流量計測量濕氣體流量冬季結冰示值偏高50% 102
3.5　壓力變化內錐流量計示值升高6.5% 103
3.6　氣態氨流量測量零漂大 108
3.7　用巴類流量計測量氣態氨流量不準 108
3.8　阿牛巴流量計只正常測量兩小時 111
3.9　T 形阿牛巴流量計未插到底引出的負壓氣體流量問題 115
3.10　用阿牛巴流量計測量煤氣流量示值漸高 117
3.11　圓缺孔板流量計測量煤氣流量受結垢影響 118
3.12　文丘里管測量煤氣流量示值漸高 119
3.13　可換式孔板在煤氣流量測量中具有特殊地位 120
3.14　威力巴流量計測量煤氣流量示值偏高15% 121
3.15　測量氣體的渦街流量傳感器常被蒸汽燙壞 124
3.16　換上相同通徑的新型渦街流量計反而無輸出 125
3.17　氨氣流量示值偏低6% 125
3.18　結晶物清除后流量示值仍偏低 126
3.19　旋進旋渦流量計內壁結垢 127
3.20　氣體流量計投運后發現組分不符怎么辦 128
3.21　不同原理的流量計測量干氣流量相差懸殊 133
3.22　超聲流量計聲道報警日夜交替 138
3.23　火炬氣流量測量難度高 139
3.24　超聲流量計裝在控制閥下游問題多 142
3.25　天然氣處理廠用阿牛巴測量流量, 冬季故障頻發 143
3.26　用渦街流量計測量氫流量須做密度驗算 147
參考文獻 149

第4章　液體流量測量系統 151
4.1　差壓式流量計引壓管坡度不符要求引出的問題 153
4.2　孔板三對取壓口取得的差壓不一致 155
4.3　冷量表上冷凍水流量示值升不高 157
4.4　供冷站送出冷量比冷機銘牌數據大很多 158
4.5　科氏力質量流量計用于批量控制時為何強調配兩階段閥 160
4.6　兩套科氏力質量流量計為何示值懸殊 161
4.7　科氏力質量流量計測量管內“掛壁”的影響 162
4.8　科氏力質量流量計背壓為什么很重要 163
4.9　測量重油的兩套科氏力質量流量計示值相差懸殊 164
4.10　用科氏力質量流量計測量聚氨酯液體流量誤差大 169
4.11　循環水流量示值逐步降到零 171
4.12　兩臺鹽水計量表示值相差懸殊 173
4.13　用不同的閥控制電磁流量計示值相差懸殊 174
4.14　測量凝結水的電磁流量計總是指示滿度 175
4.15　自來水分表比總表走得快 177
4.16　電磁流量計出現潛動 180
4.17　兩臺同規格水泵出水量差異大 182
4.18　電磁流量計測量管內壁結淤泥 183
4.19　電磁流量計顯示值晃動和噪聲從何而來 184
4.20　電磁流量計指示晃動 185
4.21　液體結晶引起電磁流量計工作不正常 185
4.22　揚程特別高的泵并聯運行引起的誤會 185
4.23　總閥已關電磁流量計一直指示滿度 186
4.24　測量電解液的電磁流量計示值越來越小 188
4.25　流體溫度升高體積流量相應增大 189
4.26　多臺同規格泵并聯運行輸出量變化的誤解 190
4.27　與電磁流量計串聯的控制閥關閉后流量指示滿度 191
4.28　熔鹽流量用差壓式流量計測量效果不佳 192
4.29　干式旋翼式水表高流量時示值偏低嚴重 196
4.30　氨分離器出口閥關小流量不降反升 197
4.31　液氨流量示值跳躍 200
4.32　液化天然氣等極低溫流體流量如何測量 202
4.33　夾裝式超聲流量計測柴油流量效果好測重油無信號 205
4.34　測量二甲苯流量的超聲流量計?；亓?207
4.35　超聲流量計與電磁流量計誰是誰非 209
4.36　超聲流量計與孔板流量計量差分析 210
4.37　旋翼式水表總表比分表慢20% 211
參考文獻 213

第5章　流動脈動、批量控制及渦街流量計應用中的問題 214
5.1　減壓閥振蕩引起渦街流量計示值陡增多倍 215
5.2　調節系統振蕩引起渦街流量計示值增加多倍 218
5.3　新型除氧器對流量測量的影響 219
5.4　攪拌器葉片對流量測量的影響 222
5.5　三通管處的脈動如何處理 223
5.6　往復泵脈動引發的問題 225
5.7　用浮子流量計測量柱塞泵出口流量 228
5.8　批量發料中為何會出現超量現象，如何解決 229
5.9　批量發料控制精度為何受大槽內液位高度影響 230
5.10　批量發貨裝車系統每天第一車總要少80kg 231
5.11　批量發料控制夏季很準冬季不準 234
5.12　旋渦發生體及孔板銳緣磨損對測量的影響 236
5.13　旋渦發生體迎流面有堆積物對測量的影響 237
5.14　管道內徑比渦街流量計測量管內徑小對測量有何影響 237
5.15　渦街流量計的測壓點為何不能選在表前 239
5.16　雷諾數較低時如何提高渦街流量計的測量精確度 241
5.17　渦街流量計流量系數與溫度之間有何關系 244
5.18　渦街流量計一般要縮徑而電磁流量計一般不縮徑 246
5.19　無流量時渦街流量計有流量指示 250
5.20　振動對渦街產生的影響及其處理方法 252
5.21　孔板流量計對渦街流量計產生干擾的例子 253
5.22　7 臺旋進旋渦流量計普遍偏高 254
5.23　用兩臺渦街流量計測量蒸汽雙向流，反向流動時也有輸出 256
5.24　渦街流量計直管段長度不夠時的處理 259
5.25　確定渦街流量計通徑時雷諾數驗算和密度驗算 260
參考文獻 262

第6章　其他系統 263
6.1　直管段長度不夠對超聲流量計的影響 264
6.2　環室取壓孔板流量計直管段長度不夠對測量的影響 265
6.3　孔板在30%FS 以下還準嗎 267
6.4　管道內壁粗糙度不符合要求的影響 270
6.5　將環室取壓改為徑距取壓如何實施 271
6.6　孔板前積水對流量測量的影響 273
6.7　有什么簡易的方法可檢查ε校正是否正確 276
6.8　噴嘴不確定度為何比標準孔板差 278
6.9　差壓式流量計系統不確定度計算的實例 280
6.10　差壓式流量計重復開方示值偏高多少 281
6.11　孔板流量計和渦街流量計測量重油流量都不合適 282
6.12　隔離液（防凍液）液位高度不一致引入的誤差 284
6.13　用配校的方法提高系統精確度 286
6.14　線性孔板流量計為什么前面要加裝過濾器 288
6.15　插入式流量計精確度為何比滿管式低 294
6.16　徑流速型插入式流量計為什么比點流速型準確度高 296
6.17　插入式渦街流量計在大管徑流量測量中困難較多 298
6.18　阿牛巴流量計基本上不受雷諾數影響而標準差壓裝置不行 299
6.19　流量計為什么一般都要安裝在控制閥之前 300
6.20　流量計中為什么要設置小信號切除 302
6.21　一次表和二次表中都有小信號切除功能如何正確應用 304
6.22　分表有流量顯示總表卻指零 305
6.23　用基地式標準裝置實施在線校準 306
6.24　用移動式標準裝置實施在線校準 308
6.25　用增量法驗證電磁流量計的實例 310
6.26　用臨界流噴嘴驗證氣體流量計的實例 312
6.27　利用現場儲罐校準氣體流量計 312
6.28　將各檢定點誤差用折線方法校正 316
6.29　容積式流量計機械磨損應如何處理 318
6.30　哪種均速管流量計更好 320
參考文獻 322

附錄A　標準孔板直管段長度 324
附錄B　流動調整器 325
附錄C　標準孔板流出系數表（部分） 331
附錄D　孔板流量計系統不確定度估算實例 334
附錄E　關鍵原因索引 340

參考文獻 353