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提高质量流量计的使用准确度

发布:2018-04-28 编辑:未知

 科里奥利(Coriolis)质量流量计是一种机械振动型的多参数智能式流量测量仪表,它同时可以直接测量出流体的质量流量、密度、温度,且根据以上测量出的质量流量和密度参数可导出流体的体积流量。

 1 科里奥利质量流量计的工作原理

    科里奥利质量流量计是利用测量管(也称振动管)两半部分振动频率相位差正比于质量流量以测量质量流量,利用测量管谐振频率与管中被测量介质密度间的函数关系求取密度。科里奥利质量流量计还可从两个基本参数质量流量qm和密度ρ得出体积流量qv。

2 影响科里奥利质量流量计实用精度的因素

    科里奥利质量流量计是一种电磁驱动的机械振动型的流量测量仪表,构成该流量计测量管的材料会受到工艺介质压力和温度的影响。而安装在管道中的流量测量管(也称流量振动管)又会受到工厂管线的机械振动、机械应力、机械扭力等对测量的影响。另外科里奥利质量流量计本身表现出的误差特性则呈现“喇叭筒”,而并非以不同的流量呈现一条平的直线。鉴于以上原因,提高科里奥利质量流量计实用准确度的措施为:

    1)针对科里奥利质量流量计的实际工艺参数,对该流量计进行“个性化标准”,从而实现在实际使用流量点的一定范围内,该科里奥利质量流量计的实际测量误差(与标准值的差)趋于零;

    2)把好科里奥利质量流量计的安装环节,减少或消除机械应力、机械扭力和机械振动等对该流量计使用的影响;

    3)考虑工艺压力、温度等对科里奥利质量流量计测量准确度的影响;

    4)把好科里奥利质量流量计的投用关。

    3 实现科里奥利质量流量计实用准确度的方案

3.1 实施“个性化标准”方案,实现流量计量接近零误差

    科里奥利质量流量计的误差公式:

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    式中:E允—流量计的允许误差;

    E0—流量计的准确度等级;

    qz—流量计的零点漂移值;

    q测—流量计的当前测量值。

    由此可知科里奥利质量流量计的误差特性曲线如图1所示。

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图1 科里奥利质量流量计的误差特性曲线

    针对科里奥利质量流量计误差特性,结合实际使用工艺,科里奥利质量流量计仅在一个比较小的流量范围内工作,由此可以设法让该流量计在实际使用流量点的一定范围内(通常控制这个范围为实际使用流量点的±20%)的测量误差趋于零,为此可以利用液体流量标准装置,根据国家质量流量计检定规程(JJG1038-2008)设置流量检定点,并对实际使用流量点的±20%范围进行布点校准(至少三点:80%Q实际、Q实际、120%Q实际),实现该质量流量计的“个性化标准”,其主要目的是既要让其标准结果符合质量流量计检定规程的要求,又要让该质量流量计在实际使用流量点的±20%范围内,采样标准的三点的测量误差趋于零,特别要做到的是让实际使用流量点的测量误差(流量计示值与标准装置的标准值之差)为零,只有这样,质量流量计“个性化标准”的工作才彻底完成。

    根据以上的设想,对一台编号为:14005601的质量流量计进行“个性化标准”,从工厂得知该流量计的实际使用的流量点为:21.7t/h,最大流量为:43.6t/h,根据国家质量流量计检定规程(JJG1038-2008)的要求对其进行检定,检定结果在21.7t/h的示值误差是:-0.153%。

    从以上数据判断该质量流量计在实际使用点21.7t/h流量下测量精度并不是很高,为此根据以上数据,对该流量计进行调校,将其流量校验系数上调0.153%,然后对此按照“个性化标准”方法对该流量计进行标准,重新标准结果在21.7t/h的示值误差是:0.002%。

    通过上述的实践,有效实施对科里奥利质量流量计进行“个性化标准”,从而实现流量计量接近零误差。这一实用技术值得推广。

    3.2 从安装环节入手,消除机械因素对流量计使用的影响

    科里奥利质量流量计是一种机械振动型的流量计量仪表,要确保该流量计实际使用的高准确度,则应在安装环节设法消除振动、应力、扭力等机械因素对科里奥利质量流量计使用的影响。

    3.2.1 消除机械振动的方案

    在科里奥利质量流量计实际使用的现场,机械振动是客观存在的。由于是一种机械振动型的流量测量仪表,那么就存在流量计本身的振动系统是否会受到外界振动系统的影响,是否有办法让流量计本身的振动系统的振动不向外界传递,同时又不让外界振动系统的振动向流量计振动系统传递,设法让这两个振动系统的振动相互隔离,相互独立,就可消除机械振动对测量的影响。经过实践,对于振动较强的场合,以图2方式对科里奥利质量流量计进行安装,就可较好地消除振动对测量的影响。

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1-传感器;2-第一组支撑;3、4-截止阀;5-第二组支撑

图2 管道支撑物的分布

    如不可避免要在强振动区安装传感器,最好采用隔振性好的管道支撑物。管道支撑物应有足够的刚度和质量。具体做法是:支撑物的下端必须固定在稳固的基础上,上端与管夹子相配合来支撑工艺管线,但切不要用表体来支撑管线和辅助设备,包括传感器自身。管道支撑后,应让传感器的整体(箱体及法兰)处在自由悬空状态。支撑物应以传感器为中心对称分布,距中心距离以1~1.5倍传感器长度为佳,截止阀安装在这组支撑之外。对于较大口径的传感器,分设在两侧的截止阀的外侧可再增设对称的一组支撑。支撑物的下端如固定在地面上,必须是水泥地基。地基越稳固,支撑越可靠,其减振性就越好。在空间允许的情况下,推荐采用水泥墩带卡子的安装方法。管卡子的支撑孔轴线应处于水平位置,支撑物的高度应以工艺管线保持水平直线为宜。用卡子夹紧工艺管道,有助于减弱潜在的干扰振动。

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1-紧固螺母;2-上卡子;3-下卡子;4-抗移动栓;

5-水泥墩主体;6-地脚螺栓

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1-紧固螺母/螺杆;2-上卡子;3-下卡子;4-支撑柱

    3.2.2 消除机械应力、机械扭力的方案

    尽管科里奥利质量流量计的制造商已采取措施,减少了实际应用场合的机械应力与机械扭力对质量流量计的影响,但“无应力”安装是科里奥利式质量流量计传感器安装必须遵守的前提,也是与其他流量传感器安装的最大区别。

    只有做到“无应力无扭力”安装,才能确保科里奥利质量流量计实际应用过程的准确可靠。经过实践,提出“一体化安装”的方案:让传感器与工艺管线同轴,并且传感器法兰安装尺寸与工艺管线预留尺寸吻合,安装时对连接件均匀对称地施力(如果有条件可采用扭力扳手),使流量传感器与前后连接管之间的连接没有扭力。具体实践中可采用如下措施:利用工艺连接件面到面的准确尺寸,首先把要安装的传感器与配置的上、下游管线(各有一段适当的长度即可)同轴对准并连接,同时注意保持连接件的受力均匀,再安装上、下游截止阀及其外配管(各有一小段即可)。将这些作为一个整体预先连好,然后将这个整体吊装预置在2和5的支撑柱上,并上紧管卡,最后将在图5中6部与工艺主管线相焊接。焊接过程中注意先点焊找正,让其均匀受力,最后在6部进行满焊。另外如果能够在质量流量计前后“2~5”部分安装波纹伸缩器,那就可完全消除机械应力或扭力,并有利于周期检定的拆装。实践证明,这是行之有效的“无应力”安装的方案,按该方案安装的科里奥利质量流量计,在周检拆装时也有明显的好处。该方案很好地消除了机械应力、机械扭力的影响,确保科里奥利质量流量计实际计量结果的准确可靠。

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1-传感器;2-第一组支撑;3、4-截止阀;5-第二组支撑

图5 管道支撑物的焊接

    3.3 考虑工艺压力、温度对计量准确度的影响

    科里奥利质量流量计在出厂标定时,标定介质的压力和温度与实际使用介质的压力和温度是不可能一致的,如何消除压力、温度对测量准确度的影响?在准确度要求不高的场合,可以参照生产厂家给用户提供的压力和温度的修正系数进行(简称系数修正法)。在准确度要求高的场合,则采用扬子石化公司计量中心站的“可模拟现场工况压力的流量标准装置(模拟压力范围:0.3~1.5MPa)”,对该质量流量计进行“现场工艺压力模拟标准”。

    目前艾默生、E+H等公司的科里奥利质量流量计温度对计量准确度的影响较小,可以忽略不计。主要考虑实际工艺压力对计量的影响。

    3.4 把好科里奥利质量流量计的投用关

    对科里奥利质量流量计进行“个性化准确”和“模拟现场压力准确”,实际上是将质量流量计与实际应用场合的条件相吻合,最终的目的是要让质量流量计适合被计量对象的实际情况,以保证计量结果准确可靠。从安装环节入手,则是让质量流量计有一个稳固的基础,有一个好的“生活环境”,从而设法消除机械振动、机械应力、机械扭力等对科里奥利质量流量计使用的影响。

    完成了质量流量计的标准、安装后,如何验证安装是否符合要求,如何确保实际使用的高准确度,把好科里奥利质量流量计的投用关就显得特别重要。投用的具体内容包括:查验检定或标准证书、确认流量计的组态、确认流量计电气接线、供电、接地、确认安装情况是否规范、进行“零点校验”。 

4 结束语

    总而言之,要实现科里奥利质量流量计实际使用的高准确度,应该让流量计的选型、标准、安装、投用等环环相扣,注重每个环节的过程控制,抓住每个环节的重点和细节。如果能不折不扣地完成本文所有环节要求的各项工作,实现科里奥利质量流量计实际使用的高准确度的最终目的定将实现。

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