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影響質(zhì)量流量計準確度的因素分析及處理方法 流量計是如何工作的

時間:2020-08-05    來源:儀多多儀器網(wǎng)    作者:儀多多商城     
目前蘭州石化公司用于油品交接的質(zhì)量流量計有320臺左右,精度±0.15%~±0.5%。雖然質(zhì)量流量計計量準確、性能可靠,但由于我們對其工作特性認識的局限,在實際應用中仍然會出現(xiàn)一些異?,F(xiàn)象,帶來不必要的誤差,因此我們需要分析這些異常現(xiàn)象,盡量減少不利因素的影響,從而提高計量準確度,減少計量糾紛。

1 影響質(zhì)量流量計準確度的因素及處理方法

1.1 實際應用中影響質(zhì)量流量計準確度的因素分析及處理方法

1.1.1 振動對質(zhì)量流量計準確度的影響。質(zhì)量流量計正常工作時,測量管處于振動狀態(tài),對外來振動非常敏感,如果在流量計安裝區(qū)域存在其它振動源,振動源的振動頻率會影響質(zhì)量流量計測量管的振動頻率,引起流量計的異常振動和零點漂移,造成計量誤差。處理方法:避免振動干擾,如果實在無法避免,應采取隔離措施,使流量計與振動干擾源隔離。

1.1.2 電磁干擾對質(zhì)量流量計準確度的影響。由于傳感器是通過激勵線圈使測量管產(chǎn)生振動,如果流量計工作區(qū)域附近有較大的磁場干擾,會對測量結(jié)果造成影響。處理方法:質(zhì)量流量計安裝時應遠離大型變壓器、 電動機等產(chǎn)生較大磁場的設(shè)備。

1.1.3 安裝應力對質(zhì)量流量計準確度的影響。在質(zhì)量流量計的安裝過程中,如果流量計的傳感器法蘭與管道的中心軸沒有對準(即傳感器法蘭與管道法蘭不平行),管道所產(chǎn)生的應力會作用到質(zhì)量流量計的測量管上,引起檢測探頭的不對稱性或變形,從而導致零點漂移,造成計量誤差。處理方法:a.流量計安裝時應嚴格遵守安裝規(guī)范。b.流量計安裝完畢后,用手操器或在變送器界面調(diào)出“調(diào)零菜單”并記錄出廠零點預設(shè)值,調(diào)零完畢后再觀察此時零點值,前后兩值要保證在一個數(shù)量級,如果兩值之間差異較大,則說明安裝應力太大,應重新安裝。

1.1.4 油品中含有氣體對質(zhì)量流量計準確度的影響。目前生產(chǎn)的流量計只能做到準確測量單相流,而在實際測量過程中,當工況條件發(fā)生變化時,油品容易汽化,形成兩相流,而兩相流往往是人們?nèi)菀缀雎缘膯栴}。氣液的結(jié)合雖然緩沖了儀表的振動,但要求驅(qū)動線路輸出更多的能量以保持流量管的振動。由于流量管的驅(qū)動電流本身有限制。一旦為了保持流量管的振動而輸出的電流超出,流量計將無法準確測量。處理方法:a.改善油品的工況條件,使其含有的氣泡盡可能均勻分布,達到流量計正常計量的要求;b.質(zhì)量流量計上游安裝消氣器,盡量減少氣液混合現(xiàn)象;c.嚴格按照質(zhì)量流量計安裝規(guī)范安裝:測量油品介質(zhì)流量管朝下安裝(如圖1)。

1.1.5 溫度變化對質(zhì)量流量計準確度的影響。質(zhì)量流量計的質(zhì)量流量測量原理如公式(1)所示:

Qm=k•Δt公式(1)

式中Qm——質(zhì)量流速,g/s;
k——流量標定系數(shù),g/(s·μs);
Δt——時間差,μs。

當k為常數(shù)時,Qm僅與時間差Δt成正比。然而k與制造流量計的金屬彈性呈函數(shù)關(guān)系,當溫度發(fā)生變化時,流量計測量管的金屬彈性也隨之變化,k此時就不再是常數(shù),從而影響流量計的準確度;同時溫度變化,還會引起測量管的自身結(jié)構(gòu)變化,從而影響到質(zhì)量流量計的零點穩(wěn)定度。處理方法:a.溫度對流量計測量管金屬彈性的影響可以通過設(shè)定溫度校正系數(shù)解決:一般質(zhì)量流量計在出廠時,都給出了溫度校正系數(shù),如一臺CMF100質(zhì)量流量計,出廠時給出的Flowcal系數(shù)為47.806/4.75,后三位4.75就是給定的溫度校正系數(shù)(溫度變化100℃就會產(chǎn)生4.75%的誤差),在實際使用時我們則需要按操作手冊設(shè)定好溫度校正系數(shù),便可消除溫度變化對測量管金屬彈性產(chǎn)生的偏差。b.溫度對零點穩(wěn)定度的影響,在實際應用中,需要在操作溫度狀況下,對質(zhì)量流量計進行現(xiàn)場調(diào)零,使影響減到最小。
1.1.6 壓力變化對質(zhì)量流量計準確度的影響。當壓力升高時,測量管的材料將變得越來越堅硬,使流量管振動減弱。在質(zhì)量流速不變的條件下,單方面地增加壓力,可使流量管的偏移變小,造成流量計的示值比真實的流速要低;反之壓力降低時,造成流量計的示值比真實的流速要高。處理方法:對于輸轉(zhuǎn)壓力變化大及貿(mào)易交接的油品,需在流量計下游安裝壓力變送器,以軟件的方式實時的進行壓力補償。

1.1.7 油品密度與粘度對質(zhì)量流量計準確度的影響。油品密度的變化會直接影響流量測量系統(tǒng),從而使流量測量管的平衡發(fā)生變化,引起零點偏移;而介質(zhì)粘度則會改變系統(tǒng)的阻尼特性,導致零點偏置。處理方法:流量計應使用在測量單一或密度差異不大的油品上,對用于大宗量油品交接的質(zhì)量流量計必須采用在線實流標定,并配備在線密度計。

1.1.8 測量管損壞或腐蝕對質(zhì)量流量計準確度的影響。質(zhì)量流量計在使用中,由于流體的腐蝕、雜物進人等,會對測量管直接造成損壞或腐蝕,影響測量管的性能,導致測量不準確。常見的有測量管磨損、龜裂、點蝕、掛壁。處理方法:a.流量計前端安裝相應的過濾器,防止異物進入;b.使用特殊材質(zhì)的流量計。

1.1.9 空氣浮力對質(zhì)量流量計準確度的影響。由于質(zhì)量流量計所測得是油品在真空狀態(tài)下的“重量”,而在油品貿(mào)易計量中一般采用“空氣中的質(zhì)量”結(jié)算,所以必須對流量計所測“重量”進行轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換方式有兩種:一種是油品在20℃時的密度減去空氣浮力修正值1.1(kg/m3);另一種表量乘換算系數(shù)F得出在空氣中的質(zhì)量。

1.2 標定過程中影響質(zhì)量流量計準確度的因素分析及處理方法

貿(mào)易交接的質(zhì)量流量計標定周期為12個月,分廠之間物料交接的質(zhì)量流量計標定周期為24個月,貿(mào)易交接質(zhì)量流量計采用在線實流標定,其它采用離線標定,標定結(jié)果直接影響流量計在實際中的應用,標定過程不止是檢驗流量計是否超差,還需要根據(jù)標定情況調(diào)整Flowcal系數(shù)以及計算出流量交接系數(shù)MF。

為了得到準確的Flowcal系數(shù)和流量交接系數(shù)MF,標定中必須注意以下幾點:a.標定系統(tǒng)中配備的溫度計,壓力表必須檢定合格,在有效期內(nèi),壓力表要求0.4級以上,溫度計最小刻度值為0.2℃,如采用遠程傳輸數(shù)據(jù),需保證傳輸過程中無信號衰減和脈沖丟失。b.在標定其中一路流量計時,要確保其它支路的泄露閥無泄漏。c.無論是在線標定還是離線標定,都需盡可能的使標定工況和使用工況相近。d.標定容器應當定期進行清理,以減少油品或雜質(zhì)的粘附,而影響到標定結(jié)果。

2 結(jié)論

由于我國現(xiàn)使用的質(zhì)量流量計大多都是進口的,價格不低,而且質(zhì)量流量計主要用于貿(mào)易結(jié)算,所以在標定和使用上,應盡量減少不利因素的影響,提高準確度,使它們更好地發(fā)揮計量職能。

參考文獻
[1]蔡武昌,孫淮清,紀綱.流量計測量方法和儀表的選用[M].北京:化學工業(yè)出版社,2001.
[2]肖素琴,韓厚義.科里奧利力質(zhì)量流量計的應用[M].北京:中國石化出版社,1999.
[3]肖素琴,油品計量員讀本[M].北京:中國石化出版社,2001. 1)由于安裝污水超聲傳感器的場所都是環(huán)境比較差的地方,因此,儀器的主機應裝在室內(nèi),應有專人負責看管,定期對線路及傳感器進行巡查。

2)應定期對儀器進行計量檢定。

(1)采用明渠式超聲波流量計。鑒于液體超聲波流量計的適用范圍很寬(管外徑從12mm到5m,甚至更大),管徑從DN80到DN1000。所選儀表采用聲波導技術(shù),可以承受各種極端工藝條件(耐溫范圍:-200~600℃;耐壓范圍:可與工藝法蘭同級)測量流量。明渠式超聲波流量計是一種在污水處理廠應用很廣泛的流量計。在明渠中液體的流量與槽上某處的液位具有確定的關(guān)系,對于一定形狀的水槽,只要測量到液位就可以計算出流量。

(2)明渠式超聲波流量計安裝和使用時應注意的問題。由于超聲波及電子測量儀器本身固有的弱點,如易受溫度、輻射等影響,若安裝和使用不當,會嚴重影響其測量精確度和使用壽命。因此,明渠式超聲流量明渠式超聲波流量計使用時應注意以下問題:

1)由于安裝污水超聲傳感器的場所都是環(huán)境比較差的地方,因此,儀器的主機應裝在室內(nèi),應有專人負責看管,定期對線路及傳感器進行巡查。

2)應定期對儀器進行計量檢定。

計安裝時應注意以下問題:

1)為了保證流經(jīng)流量槽的污水沒有異物,流量槽上游不遠處必須加裝過濾網(wǎng)。

2)為了保證流經(jīng)流量槽的污水平穩(wěn)、沒有波紋,可以在流量槽邊設(shè)置一個與槽相通的靜水井,井的內(nèi)徑大于或等于100mm,井底應低于行進渠槽最低處150mm,行進渠槽的直段寬度大于或等于堰水面寬度的10倍,下游最高水位低于堰板的最低水位。

3)傳感器探頭發(fā)射面應與液面平行,傳感器下端面與最高液位的距離應大于或等于0.7m.

4)傳感器周圍應無強光、電磁場等輻射源。

5)超聲傳感器上方應有防雨雪的措施。
電磁流量計運行及調(diào)試故障解決方法

  電磁流量計使用中常遇到的故障,第一類一般為本身的故障,即儀表結(jié)構(gòu)件或元器件損壞引起的故障;第二類則是由外界原因引起造成的。如安裝不妥流動畸變,沉積和結(jié)垢等。這里重點討論的是應用方面和上述第二類外界原因的故障。

  按照故障發(fā)生時期分類,可分為:①運行期故障;②調(diào)試期故障。調(diào)試期故障出現(xiàn)在新裝用后調(diào)試初期,主要原因是儀表選用或設(shè)定不當,安裝不妥等。運行期故障足在運行一段時期后出現(xiàn),主要原因有流體中雜質(zhì)附著電極襯里,環(huán)境條件變化出現(xiàn)新干擾源等。

  按故障外界源頭分析來自3個方面:①管道系統(tǒng)和安裝等方面引起的;②環(huán)境方面引起的;③流體方面引起的。來源①主要在調(diào)試期表現(xiàn)出來;來源②和③則在調(diào)試期和運行期均會出現(xiàn)。

  一、運行期故障

  經(jīng)初期調(diào)試并正常運行一段時期后在運行期間出現(xiàn)的故障,常見故障原因有:流量傳感器內(nèi)壁附著層,雷電擊,環(huán)境條件變化。

  1、內(nèi)壁附著層

  由于電磁流量計測量含有懸浮固相或污臟體的機會遠比其他多,出現(xiàn)內(nèi)壁附著層產(chǎn)生的故障概率也就相對較高。若附著層電導率與液體電導率相近,儀表還能正常輸出信號,只是改變流通面積,形成測量誤差的隱性故障;若是高電導率附著層,電極間電動勢將被短路;若是絕緣性附著層,電極表面被絕緣而斷開測量電路。后兩種現(xiàn)象均會使儀表無法工作。

  2、雷電擊

  雷電擊在線路中感應瞬時高電壓和浪涌電流,進入儀表就會損壞儀表。雷電擊損儀表有3條引入途徑:電源線,傳感器勺轉(zhuǎn)換器間的流量信號線和激磁線。然而從雷電故障中損壞零部件的分析,引起故障的感應高電壓和浪涌電流大部分足從控制室電源線路引入的,其他兩條途徑較少。還從發(fā)生雷擊事故現(xiàn)場了解到,不僅電磁流量計出現(xiàn)故障,控制室中其他儀表電常常同時出現(xiàn)雷擊事故。因此使用單位要認識設(shè)置控制室儀表電源線防雷設(shè)施的重要性?,F(xiàn)任已有若于設(shè)計單位隊識和探索解決這一問題。

  3、環(huán)境條件變化

  主要原因同上節(jié)調(diào)試期故障環(huán)境方面,只是干擾源不在調(diào)試期出現(xiàn)而在運行期間再介入的。例如一臺接地保護并不理想的電磁流量計,調(diào)試期因無廠擾源,儀表運行正常,然而在運行期出現(xiàn)新干擾源(例如測量點附近管道或較遠處實施管道電焊)干擾儀表正常運行,出現(xiàn)輸出信號大幅度波動。

  二、調(diào)試期故障

  本類故障在電磁流量計初始裝用調(diào)試時就出現(xiàn),但一經(jīng)改進排除故障,以后在相同條件下一般就不會再度出現(xiàn)。常見調(diào)試期故障主要有安裝不妥、環(huán)境干擾、流體特性影響三方面原因。

  1、管道系統(tǒng)和安裝等方面

  通常是電磁流量傳感器安裝位置不正確引起的故障,常見的例如將流量傳感器安裝在易積聚潴留氣體的管網(wǎng)高點;流量傳感器后無背壓,液體逕直排人大氣,形成其測量管內(nèi)非滿管;裝在自上向下流的垂直管道上,可能出現(xiàn)排空等,明渠流量計的安裝比較特殊,由于是潛與水下,所以要保證無浮動。

  2、環(huán)境方面

  主要是管道雜散電流干擾,空間電磁波干擾,大電機磁場干擾等。管道雜散電流干擾通常采取良好單獨接地保護可獲得滿意測量,但如遇管道有強雜散電流(如電解車間管道)亦不一定能克服,須采取流量傳感器與管道緣絕的措施??臻g電磁波干擾-般經(jīng)信號電纜引入,通常采用單層或多層屏蔽予以保護,但也曾遇到屏蔽保護還不能克服。

  3、流體方面

  液體含有均勻分布細小氣泡通常不影響正常測量,唯所測得體積流量是液體和氣體兩者之和;氣泡增大會使輸出信號波動,若氣泡大到流過電極遮蓋整個電極表面,使電極信號回路瞬時斷開,輸出信號將產(chǎn)生更大波動。

  低頻(50/16Hz-50/6Hz)矩形波激磁電磁流量計測量液體中含有固體超過一定含量時將產(chǎn)生漿液噪聲,輸出信號亦會有一定程度波動。

  兩種或兩種以上液體作管道混合工藝時,若兩種液體電導率(或各自與電極間電位)有差異,在混合未均勻前即進入流量傳感器進行流量測量,輸出信號亦會產(chǎn)生波動。

  電極材質(zhì)與被測介質(zhì)選配不善,產(chǎn)生鈍化或氧化等化學作用,電極表面形成絕緣膜,以及電化學和極化現(xiàn)象等,均會妨礙正常測量。

標簽: 電磁流量計
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