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同一臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)，裝在兩個(gè)不同的管路上，表現(xiàn)可能完全不同。原因不在儀表，在力學(xué)?？评飱W利靠振管工作，任何外部力——振動(dòng)、熱脹、安裝應(yīng)力、水錘——都會(huì)通過管路傳到振管上，零點(diǎn)先變，然后是精度。管路設(shè)計(jì)的本質(zhì)，是讓這些力不進(jìn)來。
一、五個(gè)力學(xué)問題
第一個(gè)是振動(dòng)。泵、壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、流體激振，都會(huì)通過管道傳進(jìn)來。
第二個(gè)是熱脹。管道從常溫升到 200℃，每米伸長幾毫米，十米就是幾十毫米。這些位移如果被限制，會(huì)變成推力。
第三個(gè)是安裝應(yīng)力。法蘭不同軸、強(qiáng)行對(duì)口、單側(cè)擰緊螺栓，都會(huì)在測(cè)量管上留下初始應(yīng)力。
第四個(gè)是水錘。閥門快速關(guān)閉、泵突然停機(jī)會(huì)產(chǎn)生壓力沖擊，沖擊力通過管路傳到傳感器。
第五個(gè)是自重與支撐。大口徑傳感器本身很重，U 型 DN100 到 165kg，支架不到位，重量會(huì)壓在法蘭上。
二、支架怎么設(shè)
原則是兩端固定、中間自由。傳感器進(jìn)出口兩側(cè)各設(shè)一個(gè)支架，固定在穩(wěn)定界面（地面、結(jié)構(gòu)梁、獨(dú)立基礎(chǔ)），不要固定在可能振動(dòng)的管架上。
支架的形式要允許微小位移。高溫管道的支架用滑動(dòng)形式，允許軸向移動(dòng)、限制橫向位移；低溫管道同理，只是方向相反。
支架不能夾住傳感器本體。有些現(xiàn)場(chǎng)為了“更穩(wěn)”，把支架直接焊在傳感器外殼上，結(jié)果改變了振動(dòng)特性，零點(diǎn)怎么都調(diào)不準(zhǔn)。
大口徑還要考慮吊架。重量大的傳感器，支架承擔(dān)豎向荷載，吊架限制橫向擺動(dòng)，兩者配合。
三、軟管隔離的適用與禁忌
振動(dòng)無法消除時(shí)，用柔性管把傳感器與管路隔開，讓傳感器“懸”在穩(wěn)定基礎(chǔ)上。這是說明書里明確推薦的做法。
柔性管要選金屬波紋管或加強(qiáng)型軟管，不能用普通橡膠管。橡膠管在溫度、壓力、介質(zhì)相容性上都受限，長期使用還會(huì)老化。
軟管不能太長。太長會(huì)增加流阻、影響流場(chǎng)，還容易形成低點(diǎn)積液。一般按安裝空間取最短可用長度。
軟管也不能替代支架。傳感器仍然要固定在穩(wěn)定基礎(chǔ)上，軟管只是隔斷振動(dòng)傳遞路徑。
四、熱脹冷縮怎么吸收
高溫管道的熱脹量要算出來。碳鋼從 20℃ 到 200℃，線膨脹系數(shù)約每米 2.3 毫米；到 300℃ 約 3.5 毫米。十米管段就是二三十毫米。
吸收方式有三種：自然補(bǔ)償（L 型、Z 型彎）、補(bǔ)償器、滑動(dòng)支架。流量計(jì)位置優(yōu)先選在有自然補(bǔ)償?shù)墓芏巍?/span>
如果補(bǔ)償不足，熱脹會(huì)變成推力，作用在傳感器法蘭上。表現(xiàn)是投運(yùn)初期正常，升溫后零點(diǎn)偏移，降溫后又恢復(fù)。
冷緊也是常用手段。安裝時(shí)在常溫下預(yù)拉伸或預(yù)壓縮，讓工作溫度下的應(yīng)力接近零。冷緊量要計(jì)算，不能憑經(jīng)驗(yàn)。
五、泵出口與脈動(dòng)
泵出口有正壓，能抑制氣泡析出，所以科里奧利建議裝在泵下游。但泵出口同時(shí)是脈動(dòng)最大的位置。
離心泵的脈動(dòng)相對(duì)小，容積泵（螺桿、隔膜、柱塞）的脈動(dòng)大，直管段不足時(shí)讀數(shù)會(huì)周期性波動(dòng)。
處理辦法有三個(gè)：一是拉開距離，裝在泵下游 5D 以外；二是加脈動(dòng)阻尼器；三是加大阻尼時(shí)間，但阻尼只能平滑顯示，不能消除真實(shí)脈動(dòng)。
還有一個(gè)細(xì)節(jié)：泵出口的彎頭。彎頭下游的流場(chǎng)紊亂，傳感器裝在那里，讀數(shù)會(huì)抖。避開彎頭、變徑、閥門的緊鄰位置。
六、排氣與滿管
科里奧利是滿管式儀表，管內(nèi)必須充滿介質(zhì)。氣體聚集在振管頂部，會(huì)讓質(zhì)量流量偏低、密度跳動(dòng)。
液體管路的正確做法是介質(zhì)自下而上，讓氣體隨流動(dòng)帶走。水平安裝時(shí)至少保證不在管路最高點(diǎn)。
排氣閥要設(shè)在流量計(jì)上游的高點(diǎn)，而不是下游。裝在下游，氣體要先經(jīng)過表才能排出，等于沒排。
新投運(yùn)的管路要專門排氣。焊渣、空氣、沖洗水都要排干凈，否則第一周的讀數(shù)不可信。
七、小口徑的差異
DN3~DN15 的傳感器自重輕，但管路細(xì)、剛性差，反而更容易受振動(dòng)影響。
小口徑的支架要更密。傳感器兩端各一個(gè)，必要時(shí)中間再加一個(gè)支撐管夾。
小口徑對(duì)安裝應(yīng)力更敏感。同樣 0.1 毫米的對(duì)口偏差，在大口徑上是小事，在小口徑上就足以讓零點(diǎn)偏。
小口徑還容易堵。含固介質(zhì)要加過濾器，表前留清洗口，安裝位置避開低點(diǎn)。
八、大口徑的差異
DN80 以上的傳感器重量大，吊裝與支撐是主要問題。U 型 DN100 到 165kg，安裝時(shí)必須用吊裝設(shè)備，不能靠人力。
重量要通過支架傳到基礎(chǔ)，不能壓在法蘭上。法蘭承受額外彎矩，會(huì)導(dǎo)致密封失效或測(cè)量管變形。
大口徑的熱脹量也大。DN150 的管道，十米長的熱脹量可能到三四十毫米，補(bǔ)償設(shè)計(jì)要更認(rèn)真。
大口徑的壓損相對(duì)小，但流速低，含固介質(zhì)容易沉積。安裝時(shí)要保證有足夠的流速，必要時(shí)縮徑。
九、法蘭對(duì)口與螺栓
對(duì)口三原則：法蘭面平行、中心同軸、螺栓對(duì)角均勻緊固。
平行度用塞尺檢查，同軸度用直尺或激光對(duì)中儀。偏差大時(shí)不要硬拉，加調(diào)整段。
螺栓緊固分三次：第一次 30% 力矩，第二次 60%，第三次 100%，每次都按對(duì)角順序。一次擰到底，法蘭會(huì)偏。
墊片要對(duì)中，不能遮擋流道。墊片內(nèi)徑小于管道內(nèi)徑時(shí)，會(huì)形成節(jié)流，影響流場(chǎng)。
十、減振與隔振
除了軟管，還有幾種減振手段。
一是減振支架，在支架與管道之間加減振墊，阻斷高頻振動(dòng)。
二是改變管道路徑，避開振源附近的共振區(qū)。管道長度與支撐間距會(huì)影響固有頻率，調(diào)整后可能避開共振。
三是隔振基礎(chǔ)，把傳感器裝在一個(gè)獨(dú)立的混凝土基礎(chǔ)上，與管架脫開。這種做法效果好，但占地大、成本高。
選擇哪一種，取決于振動(dòng)源的類型與強(qiáng)度。先測(cè)振，再定方案，不要一上來就加軟管。
十一、吹掃與清洗的沖擊
管道吹掃時(shí)，蒸汽或壓縮空氣高速通過，會(huì)對(duì)傳感器產(chǎn)生沖擊。沖擊力不大，但反復(fù)作用會(huì)讓零點(diǎn)漂移。
吹掃前最好把表切出，走旁通。沒有旁通的，控制吹掃壓力與流量，不要用滿壓直接吹。
水沖洗同樣有沖擊，尤其是大口徑閥門快速開啟時(shí)。沖洗時(shí)緩慢開閥，避免水錘。
清洗后要復(fù)核零點(diǎn)。溫度變化與沖擊都可能讓零點(diǎn)偏，復(fù)核一次只要幾分鐘。
十二、驗(yàn)收：手感與儀表
管路裝完，怎么判斷做得好不好。有三個(gè)簡單方法。
一是手感。用手推一推管道，傳感器不應(yīng)有明顯晃動(dòng)；用扳手輕敲法蘭，聲音應(yīng)該沉悶而不是空響。
二是看零點(diǎn)。滿管靜止?fàn)顟B(tài)下校零，如果零點(diǎn)反復(fù)漂、校不準(zhǔn)，多半是應(yīng)力或振動(dòng)沒處理好。
三是測(cè)溫。紅外測(cè)溫槍掃法蘭與傳感器，溫差過大說明保溫或伴熱有問題。
三個(gè)方法都不需要復(fù)雜儀器，現(xiàn)場(chǎng)就能做。做完記錄，作為驗(yàn)收依據(jù)。
十三、一個(gè)高溫管路的做法
某裝置的導(dǎo)熱油計(jì)量點(diǎn)位，介質(zhì)溫度 280℃，管道 DN50。做法是：傳感器選分體式，表頭移出高溫區(qū)；進(jìn)出口各設(shè)滑動(dòng)支架，允許軸向位移；上游設(shè) L 型自然補(bǔ)償；法蘭用金屬纏繞墊，對(duì)角分三次緊固；保溫層做到法蘭，但不越過傳感器標(biāo)線；投運(yùn)后先冷態(tài)校零，升溫后復(fù)校一次。
這套做法里沒有一樣是新技術(shù)，難的是每一項(xiàng)都做到位。高溫管路的零點(diǎn)問題，九成出在支架與保溫這兩處。
十四、三類典型管系的處理
第一類是泵出口短管系。泵、表、閥擠在一米之內(nèi)，脈動(dòng)與應(yīng)力疊加。處理辦法是加一段軟管、把表往后移、閥裝在表下游。
第二類是長距離直管。熱脹量大，支架要能滑動(dòng)，必要時(shí)設(shè)補(bǔ)償器。表的安裝位置選在靠近固定點(diǎn)的一端，減少位移影響。
第三類是塔器與反應(yīng)器的接管。設(shè)備本體有振動(dòng)與熱脹，接管處應(yīng)力復(fù)雜。表盡量裝在設(shè)備外的獨(dú)立支架上，用軟管連接。
三類管系的共同原則是：讓傳感器站在穩(wěn)定的地方，讓管路去適應(yīng)它。
十五、與管道專業(yè)的配合
管路設(shè)計(jì)不是儀表專業(yè)能單獨(dú)定的。三個(gè)節(jié)點(diǎn)必須與管道專業(yè)一起過。
第一個(gè)節(jié)點(diǎn)是管道布置圖會(huì)簽。這時(shí)候提要求最有效，改圖成本最低。
第二個(gè)節(jié)點(diǎn)是支架圖確認(rèn)。支架形式、位置、荷載要寫在圖上，不能只在會(huì)上說。
第三個(gè)節(jié)點(diǎn)是安裝交底。施工隊(duì)要知道為什么這么裝，否則現(xiàn)場(chǎng)會(huì)按方便來。
三個(gè)節(jié)點(diǎn)都參與，后面的返工會(huì)少很多。儀表專業(yè)缺席任何一個(gè)，現(xiàn)場(chǎng)就會(huì)按最省事的方式做。
十六、常見問題
Q1：科里奧利需要前后直管段嗎？
不需要。但避開彎頭、閥門、變徑的緊鄰位置，流場(chǎng)穩(wěn)定對(duì)讀數(shù)有好處。
Q2：軟管能不能代替支架？
不能。軟管隔斷振動(dòng)傳遞，支架承擔(dān)固定與承重，兩者作用不同。
Q3：橫向安裝為什么不行？
振管重力會(huì)疊加進(jìn)測(cè)量結(jié)果，液體介質(zhì)應(yīng)垂直向上，氣體介質(zhì)振管朝上。
Q4：高溫管道要不要冷緊？
補(bǔ)償不足時(shí)建議冷緊，冷緊量要計(jì)算。補(bǔ)償充分的管段可以不冷緊。
Q5：泵出口裝表要注意什么？
避開正對(duì)面與彎頭下游，拉開 5D 以上距離，容積泵要加脈動(dòng)阻尼。
Q6：裝完怎么快速判斷合格？
滿管靜止校零、手感檢查晃動(dòng)、紅外測(cè)溫看溫差，三項(xiàng)都過基本沒問題。
還有一個(gè)容易被忽略的環(huán)節(jié)：竣工后的實(shí)測(cè)。管道裝完，支架是否按圖施工、軟管是否裝到位、法蘭是否平行，都要實(shí)地看一遍。
圖紙與實(shí)物不一致在改造項(xiàng)目里很常見。以實(shí)物為準(zhǔn)，把差異記進(jìn)竣工資料，建議在竣工圖上標(biāo)注軟管、支架、接地點(diǎn)的實(shí)際位置。這三樣在圖紙上常被簡化，現(xiàn)場(chǎng)卻是最容易出問題的。
后續(xù)維護(hù)才不會(huì)按錯(cuò)的圖施工。
管路設(shè)計(jì)不是儀表專業(yè)一個(gè)人的事，它需要工藝、管道、儀表三方一起看。三方都認(rèn)可的方案，現(xiàn)場(chǎng)才落得下去。
掃一掃 關(guān)注米科
