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影響質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量結(jié)果的因素
發(fā)布時(shí)間:2020-3-10 08:14:21

[摘要]質(zhì)量流量計(jì)被廣泛用于石油化工產(chǎn)品的貿(mào)易交接計(jì)量中,雖然質(zhì)量流量計(jì)具有相對(duì)準(zhǔn)確、耐用及智能化的優(yōu)點(diǎn),但是在實(shí)際的應(yīng)用中,仍存在不少問(wèn)題。如果不能正確、適當(dāng)?shù)丶右越鉀Q,將影響質(zhì)量流量計(jì)應(yīng)用的效果。對(duì)影響質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量結(jié)果的因素(如檢定、應(yīng)力補(bǔ)償、介質(zhì)氣化、應(yīng)力等)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析,提出了質(zhì)量流量計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意的事項(xiàng)。
1前言
  質(zhì)量流量計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)受到選型、安裝、工藝條件變化、更換配件等因素的影響而導(dǎo)致不能準(zhǔn)確計(jì)量,從而產(chǎn)生計(jì)量糾紛或造成效益流失。因此,對(duì)影響質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量結(jié)果的因素進(jìn)行分析,并加以控制,使其滿足質(zhì)量流量計(jì)在生產(chǎn)實(shí)際工況下的計(jì)量條件,對(duì)質(zhì)量流量計(jì)的準(zhǔn)確計(jì)量具有重要意義。
2實(shí)驗(yàn)分析
  借助企業(yè)內(nèi)建立的流量檢定裝置和相關(guān)技術(shù)力量,結(jié)合質(zhì)量流量計(jì)的實(shí)際應(yīng)用情況,對(duì)其計(jì)量結(jié)果的影響因素開(kāi)展各種相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),評(píng)估其影響程度,找到控制方法,使相關(guān)因素對(duì)計(jì)量結(jié)果的影響降到最低,以確保質(zhì)量流量計(jì)的計(jì)量準(zhǔn)確[1]。
2.1檢定[2]
  檢定是保證量值溯源符合計(jì)量要求的首要環(huán)節(jié),根據(jù)計(jì)量技術(shù)法規(guī)的要求,流量計(jì)在首次投用前必須由具備資質(zhì)的檢定機(jī)構(gòu)檢定合格才能投入使用,確保流量計(jì)的精度符合要求,保證流量量值統(tǒng)一。由于現(xiàn)場(chǎng)客觀條件的影響以及流量計(jì)在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中的工藝、材料和裝配可能存在的問(wèn)題,流量計(jì)在使用一段時(shí)期后,計(jì)量特性會(huì)出現(xiàn)變化,精度等級(jí)下降,導(dǎo)致不能滿足計(jì)量要求。從檢定機(jī)構(gòu)多年的流量計(jì)檢定數(shù)據(jù)可知,有的流量計(jì)在周期檢定中穩(wěn)定性及重復(fù)性較好,但有的流量計(jì)在周期檢定中出現(xiàn)超差,需要對(duì)流量系數(shù)進(jìn)行調(diào)整,使示值誤差符合要求,所以,為了保證流量計(jì)的準(zhǔn)確可靠,必須對(duì)流量計(jì)進(jìn)行周期檢定。對(duì)于貿(mào)易交接的質(zhì)量流量計(jì),其檢定周期一般都定為1年。
2.2壓力變化
  質(zhì)量流量計(jì)在工作時(shí),由于介質(zhì)壓力的變化會(huì)造成測(cè)量管形變,壓力增大時(shí)測(cè)量管膨脹,壓力降低時(shí),測(cè)量管收縮。從質(zhì)量流量計(jì)的結(jié)構(gòu)原理上看,測(cè)量管的變形,會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生誤差。為了掌握壓力變化及壓力補(bǔ)償對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,進(jìn)行了有關(guān)試驗(yàn)。受檢定裝置能力的限制,只能做0.6MPa以下的壓力補(bǔ)償試驗(yàn)。用擴(kuò)展不確定度為0.05%的稱重法標(biāo)準(zhǔn)裝置,介質(zhì)為清水,對(duì)兩種不同型號(hào)規(guī)格的質(zhì)量流量計(jì)在0.45MPa和0.6MPa的壓力下進(jìn)行了壓力補(bǔ)償效果的比對(duì)試驗(yàn)[3]。
2.2.1試驗(yàn)1
試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1~3,試驗(yàn)曲線圖見(jiàn)圖1~3。






  由試驗(yàn)1可知,在0.1MPa壓力時(shí),質(zhì)量流量計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)器的誤差在-0.032%~0.042%之間;在0.45MPa壓力時(shí),該型號(hào)質(zhì)量流量計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)器的誤差在-0.017%~0.016%之間,進(jìn)行壓力補(bǔ)償后,誤差在0.003%~0.038%之間;在0.6MPa壓力時(shí),該型號(hào)質(zhì)量流量計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)器的誤差在-0.018%~0.018%之間,進(jìn)行壓力補(bǔ)償后,誤差在0.017%~0.058%之間。
2.2.2試驗(yàn)2
  試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4~6,試驗(yàn)曲線圖見(jiàn)圖4~6。
  由試驗(yàn)2可知,在0.1MPa壓力時(shí),質(zhì)量流量計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)器的誤差在-0.013%~0.147%之間;在0.45MPa壓力時(shí),該型號(hào)質(zhì)量流量計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)器的誤差在0.059%~0.120%之間,進(jìn)行壓力補(bǔ)償后,誤差在0.082%~0.149%之間;在0.6MPa壓力時(shí),該型號(hào)質(zhì)量流量計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)器的誤差在0.036%~0.099%之間,進(jìn)行壓力補(bǔ)償后,誤差在0.081%~0.142%之間。
  通過(guò)對(duì)兩種不同型號(hào)規(guī)格的質(zhì)量流量計(jì)的壓力補(bǔ)償試驗(yàn),可知:在壓力為(0.1~0.6)MPa時(shí),質(zhì)量流量計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)器的誤差基本在±0.2%范圍內(nèi),可滿足精度要求。在加上壓力補(bǔ)償后,誤差整體往正偏差方向偏移,且壓力補(bǔ)償?shù)牟钪挡⒎蔷性變化。
各種流量計(jì)的壓力補(bǔ)償系數(shù)并不相同,對(duì)于補(bǔ)償系數(shù)較小的流量計(jì),如果使用工況壓力較小,因不進(jìn)行壓力補(bǔ)償也能確!0.2%的精度,則可以不進(jìn)行壓力補(bǔ)償。如果使用工況壓力大,致使測(cè)量結(jié)果誤差增大,則需引入壓力補(bǔ)償。在進(jìn)行壓力補(bǔ)償時(shí),





2.3介質(zhì)氣化
  質(zhì)量流量計(jì)在測(cè)量某些液體介質(zhì)如液態(tài)烴、汽油等時(shí),由于這些介質(zhì)容易氣化,致使測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確,氣化嚴(yán)重時(shí)甚至無(wú)法測(cè)量。因氣液兩相破壞了質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量管的振動(dòng)平衡,就要求驅(qū)動(dòng)線路輸出更多的能量來(lái)保持測(cè)量管的正常振動(dòng),而傳感器受本身安全的限制使供給驅(qū)動(dòng)管電流的增大也受到限制,一旦測(cè)量管不能維持正常振動(dòng),質(zhì)量流量計(jì)就無(wú)法正常測(cè)量。
  為了探討質(zhì)量流量計(jì)在介質(zhì)出現(xiàn)氣化時(shí)的計(jì)量變化情況,做了一些相關(guān)的試驗(yàn)。選取清水(密度997.5kg/m3)作為試驗(yàn)流體,將標(biāo)準(zhǔn)裝置的流量固定在(34~35)t/h,在被檢的質(zhì)量流量計(jì)的上游一側(cè)注入凈化風(fēng)(如圖7所示),并觀察流量計(jì)顯示的傳感器驅(qū)動(dòng)及介質(zhì)密度隨注入凈化風(fēng)量逐漸增大的變化情況,同時(shí)觀察被檢流量計(jì)讀數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)器示值的差異率變化情況。



  由表7和圖8可知,隨著注入凈化風(fēng)量的逐漸增大,流過(guò)質(zhì)量流量計(jì)的介質(zhì)密度逐漸減小,表征介質(zhì)由帶氣逐漸變?yōu)闅庖簝上,同時(shí)流量計(jì)傳感器驅(qū)動(dòng)也逐漸增大,流量計(jì)讀數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)器讀數(shù)誤差增大。當(dāng)介質(zhì)密度變?yōu)?50kg/m3時(shí),傳感器驅(qū)動(dòng)變?yōu)?0~90,流量計(jì)報(bào)警燈變?yōu)辄S燈、綠燈交替出現(xiàn),流量計(jì)計(jì)量誤差為負(fù)偏差,達(dá)到-5.690%。因此,在用質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量容易氣化的介質(zhì)時(shí),必須嚴(yán)密關(guān)注介質(zhì)密度和傳感器驅(qū)動(dòng)的變化,加強(qiáng)工藝控制,防止介質(zhì)氣化。
2.4應(yīng)力實(shí)驗(yàn)
  質(zhì)量流量計(jì)如果未能規(guī)范安裝,則容易產(chǎn)生應(yīng)力,對(duì)計(jì)量結(jié)果造成影響。比如流量計(jì)與法蘭之間空隙較大,容易產(chǎn)生拉伸應(yīng)力;或者法蘭與流量計(jì)未能同心同軸,則容易造成法蘭錯(cuò)位應(yīng)力。
2.4.1拉伸實(shí)驗(yàn)
  將質(zhì)量流量計(jì)放在兩端固定好的管道上,讓質(zhì)量流量計(jì)兩端法蘭與管道兩端法蘭有一定的距離,中間加多塊石棉墊,防止漏水,緊固法蘭,使質(zhì)量流量計(jì)產(chǎn)生應(yīng)力。通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)應(yīng)力對(duì)質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量結(jié)果的影響。具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表8~9,曲線圖見(jiàn)圖9~10。

質(zhì)量流量計(jì)誤差曲線圖
  由實(shí)驗(yàn)可知,兩種型號(hào)的質(zhì)量流量計(jì),在兩端拉伸產(chǎn)生應(yīng)力時(shí),其計(jì)量結(jié)果會(huì)受到影響,尤其在低流量(12t/h和6t/h)時(shí),兩種型號(hào)的質(zhì)量流量計(jì)的計(jì)量誤差分別為-0.945%和-1.032%,流量增大后,質(zhì)量流量計(jì)的計(jì)量誤差變小,但也非線性關(guān)系。
2.4.2法蘭錯(cuò)位實(shí)驗(yàn)
  將質(zhì)量流量計(jì)入口端的法蘭抬高,見(jiàn)圖11,將質(zhì)量流量計(jì)出口側(cè)法蘭壓低,見(jiàn)圖12,使質(zhì)量流量計(jì)兩端法蘭與管線兩端法蘭不同心同軸而產(chǎn)生應(yīng)力,觀測(cè)其對(duì)質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量結(jié)果的影響。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表10~11,曲線圖見(jiàn)圖13~14。
質(zhì)量流量計(jì)上下游側(cè)錯(cuò)位圖示



  由實(shí)驗(yàn)可知,兩種型號(hào)的質(zhì)量流量計(jì),在法蘭錯(cuò)位安裝時(shí),由于應(yīng)力的作用,對(duì)質(zhì)量流量計(jì)的計(jì)量結(jié)果會(huì)產(chǎn)生影響,在較高流量(20t/h、40t/h)時(shí)計(jì)量誤差分別為0.256%和0.323%,流量與質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量誤差呈非線性關(guān)系。
2.5更換核心處理器
  由于質(zhì)量流量計(jì)的核心處理器的故障率較高,在日常維護(hù)中經(jīng)常是現(xiàn)場(chǎng)更換核心處理器,然后隨即投入使用,但是更換核心處理器后,是否對(duì)質(zhì)量流量計(jì)的計(jì)量誤差產(chǎn)生影響呢?針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,開(kāi)展了對(duì)核心處理器更換后的質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量誤差比較試驗(yàn)。在多次試驗(yàn)后,抽取了其中三組有問(wèn)題數(shù)據(jù),見(jiàn)表12~13、圖15。

未更換與更換核心處理器質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量誤差曲線圖
  由實(shí)驗(yàn)可知,更換核心處理器可能對(duì)質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量誤差產(chǎn)生超±0.2%的影響,最大誤差超過(guò)4%。同時(shí),發(fā)現(xiàn)越舊型號(hào)的質(zhì)量流量計(jì),更換核心處理器后,出現(xiàn)超差的幾率較大,而最新型號(hào)的質(zhì)量流量計(jì)在更換核心處理器后出現(xiàn)超差的幾率較小。
3質(zhì)量流量計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意的事項(xiàng)
  要使質(zhì)量流量計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中能夠準(zhǔn)確計(jì)量,需要注意的事項(xiàng)有很多,結(jié)合前文實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),對(duì)質(zhì)量流量計(jì)的實(shí)際應(yīng)用,應(yīng)注意以下方面:
3.1選型
  應(yīng)根據(jù)測(cè)量介質(zhì)的類別特性以及實(shí)際工況條件選擇合適的質(zhì)量流量計(jì)。從滿足流量范圍和允許壓力損失角度考慮選擇流量計(jì)公稱直徑,若流量太小,計(jì)量誤差就大;流量太大,壓損也會(huì)急劇增大。實(shí)際工況的流量應(yīng)在質(zhì)量流量計(jì)額定流量的20%~50%小流量一般不低于流量計(jì)額定流量的10%,這樣既保證了質(zhì)量流量計(jì)在小流量時(shí)的測(cè)量精度,又保證了在大流量時(shí)壓損盡可能小。
3.2安裝
  質(zhì)量流量計(jì)的安裝要遠(yuǎn)離電磁干擾、安裝位置應(yīng)避免振動(dòng)以及避免產(chǎn)生應(yīng)力。質(zhì)量流量計(jì)兩端法蘭與管線同心同軸,接口兩端法蘭螺絲孔對(duì)齊不扭轉(zhuǎn),法蘭面保持平行且預(yù)留間距準(zhǔn)確不宜過(guò)大。當(dāng)測(cè)量液體時(shí),傳感器外殼應(yīng)朝下安裝,以避免空氣集聚在流量管內(nèi),影響質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量精度;當(dāng)測(cè)量液體漿料時(shí),傳感器應(yīng)采用旗式垂直安裝,以避免顆粒聚積在流量管內(nèi)。工藝介質(zhì)應(yīng)由下往上流動(dòng)以避免噴流空管;當(dāng)測(cè)量氣體時(shí),傳感器外殼應(yīng)朝上安裝,以避免冷凝水集聚在流量管內(nèi),影響質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量精度。
3.3周期檢定[4]
  質(zhì)量流量計(jì)應(yīng)周期檢定以確保量值溯源準(zhǔn)確,同時(shí),在工況主量程點(diǎn)應(yīng)趨零檢定。
3.4工藝控制
  工藝條件的變化常常對(duì)質(zhì)量流量計(jì)的計(jì)量結(jié)果產(chǎn)生較大的影響,要使工藝條件滿足質(zhì)量流量計(jì)的計(jì)量要求。關(guān)于壓力補(bǔ)償應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行,如對(duì)于長(zhǎng)輸管線成品油計(jì)量交接使用的流量計(jì)大多需要在2MPa以上壓力下運(yùn)行,由于超過(guò)0.6MPa以上壓力補(bǔ)償未經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析,因此,無(wú)論采取動(dòng)態(tài)還是靜態(tài)補(bǔ)償,都應(yīng)通過(guò)反復(fù)多次與檢罐或其他計(jì)量方式進(jìn)行比對(duì)后,作出選擇。此外,要重點(diǎn)解決介質(zhì)氣化問(wèn)題,因?yàn)闅饣鸬恼`差相對(duì)較大,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出允許誤差的范圍,所以,要控制好工藝保證介質(zhì)滿管輸送,流量計(jì)背壓大于介質(zhì)飽和蒸汽壓。
3.5日常巡檢維護(hù)
  通過(guò)日常巡檢維護(hù),使質(zhì)量流量計(jì)參數(shù)設(shè)置符合工藝狀況,如檢查傳感器驅(qū)動(dòng)是否正常、零點(diǎn)是否漂移,所設(shè)置的工作參數(shù)是否發(fā)生了變化等,若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題則應(yīng)采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行修正,確保質(zhì)量流量計(jì)健康運(yùn)行,準(zhǔn)確計(jì)量。

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