摘 要: 通過(guò)廠家介紹質(zhì)量流量計(jì)的工作原理，分析可能導(dǎo)致其測(cè)量不準(zhǔn)的因素，針對(duì)介質(zhì)原因?qū)е沦|(zhì)量流量計(jì)廠家測(cè)量不準(zhǔn)的原因，提出相應(yīng)的解決辦法和整改措施。
0、前言： 質(zhì)量流量計(jì)廠家
1、質(zhì)量流量計(jì)廠家測(cè)量原理和結(jié)構(gòu)：
截取一根支管，流體在其內(nèi)以速度 v 從 A 端流向 B 端，將此管置于以角速度 ω 旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)中。由于管內(nèi)流體質(zhì)點(diǎn)在軸向以速度 v，在徑向以角速度 ω 運(yùn)動(dòng)，此時(shí)流體質(zhì)點(diǎn)受到一個(gè)切向 Fc。這個(gè)力作用在測(cè)量管上，在作用點(diǎn)兩邊方向相反，大小相同，為:
Fc = 2ωvδm。Fc 就是科氏力 。質(zhì)量流量計(jì)廠家是以科氏力為基礎(chǔ)，傳感器內(nèi)部有兩根平行 T 型振管，中部裝有驅(qū)動(dòng)線圈，兩端裝有拾振線圈，變送器提供激勵(lì)電壓加到驅(qū)動(dòng)線圈上時(shí)，振動(dòng)管作往復(fù)周期振動(dòng)，流體介質(zhì)流經(jīng)傳感器振動(dòng)管，就會(huì)使振管上產(chǎn)生科氏力效應(yīng)，使兩根振管扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，安裝振管兩端拾振線圈將產(chǎn)生相位不同兩組信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)差與流經(jīng)傳感器流體質(zhì)量流量成比例關(guān)系。通過(guò)測(cè)量并計(jì)算這兩個(gè)信號(hào)差就可以得到質(zhì)量流量。
2、影響質(zhì)量流量計(jì)廠家測(cè)量的因素:
影響質(zhì)量流量計(jì)廠家測(cè)量的因素有很多，如儀表的基本誤差，零點(diǎn)穩(wěn)定度、重復(fù)性誤差，這些誤差可以從質(zhì)量流量計(jì)廠家的設(shè)計(jì)和制造方面來(lái)修正。質(zhì)量流量計(jì)廠家在安裝和使用過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生一定的誤差，如周圍環(huán)境強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng)，液體介質(zhì)夾氣，流量計(jì)不滿管等，都會(huì)影響質(zhì)量流量計(jì)廠家的測(cè)量。
從質(zhì)量流量計(jì)廠家的工作原理可知，它是基于振動(dòng)的原理進(jìn)行測(cè)量的儀表，而外界的機(jī)械振動(dòng)所產(chǎn)生的諧振波勢(shì)必會(huì)干擾儀表自有的振幅和頻率，影響測(cè)量精度。因此在初期應(yīng)規(guī)范儀表的安裝，盡量避免有機(jī)械振動(dòng)的地方，遠(yuǎn)離泵房、機(jī)組等振動(dòng)源。安裝時(shí)采用無(wú)應(yīng)力安裝，流量計(jì)前后直管段應(yīng)安裝固定支架。
機(jī)械振動(dòng)的因素通過(guò)規(guī)范安裝是可以避免的，但在實(shí)際生產(chǎn)中，由于工藝介質(zhì)的因素導(dǎo)致質(zhì)量流量計(jì)廠家測(cè)量不準(zhǔn)的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。以下結(jié)合中海油惠州煉化 228 單元汽車裝車質(zhì)量流量計(jì)廠家的使用情況，分析介質(zhì)因素對(duì)質(zhì)量流量計(jì)廠家測(cè)量的影響。
3、系統(tǒng)集成及數(shù)據(jù)采集方案:
228 單元液化氣汽車裝車鶴位構(gòu)成如圖 1，液化氣自灌區(qū)來(lái)，經(jīng)過(guò)兩臺(tái)泵加壓，輸送至距灌區(qū) 600 m遠(yuǎn)的 228 單元 6 個(gè)液化氣裝車鶴位。裝車過(guò)程為:
液化氣由液相管線經(jīng)流量計(jì)計(jì)量后輸送至汽車槽車內(nèi)，在開(kāi)始裝車后前 3 min，批量發(fā)油控制器( 批控器) 控制液相調(diào)節(jié)閥在 50% 開(kāi)度，3 min 后閥門(mén)全開(kāi)。由于槽車初始?jí)毫Φ?，液化氣在進(jìn)入槽車后有氣化現(xiàn)象，槽車內(nèi)氣相由氣相線經(jīng)氣相質(zhì)量流量計(jì)廠家計(jì)量后返回裝置。
圖 1 裝車鶴位結(jié)構(gòu)圖
數(shù)據(jù)采集方案為: 質(zhì)量流量計(jì)廠家發(fā)出兩路信號(hào)，頻率信號(hào)至批控器，通過(guò) ＲS485 通訊至上位機(jī)，批控器在判斷實(shí)際裝車量與預(yù)裝車輛一致后關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，停止裝車。上位機(jī)在接收到裝車停止信號(hào)后，通過(guò)采集到的液相質(zhì)量流量計(jì)廠家的后表值( 裝車停止后流量計(jì)數(shù)據(jù)) 減去前表值( 裝車前流量計(jì)數(shù)據(jù)) ，即為液相量。氣相質(zhì)量流量計(jì)廠家的后表值( 裝車停止后流量計(jì)數(shù)據(jù)) 減去前表值( 裝車前流量計(jì)數(shù)據(jù)) 為槽車排出氣相量，所以槽車實(shí)際液相計(jì)量為液相量減去槽車排出氣相量。槽車在出廠時(shí)再經(jīng)過(guò)地磅復(fù)檢，流量計(jì)計(jì)量與地磅計(jì)量偏差在 100 kg 內(nèi)即認(rèn)為流量計(jì)計(jì)量準(zhǔn)確可靠。
4、故障現(xiàn)象及原因分析:
在實(shí)際裝車過(guò)程中，流量計(jì)一般都能夠的計(jì)量，與地磅計(jì)量值誤差一般≤60 kg，但據(jù)操作人員反映并查詢上位機(jī)得知，流量計(jì)計(jì)量在某些情況下少計(jì)量，與地磅偏差甚至達(dá)到 1 000 kg。維護(hù)人員對(duì)質(zhì)量流量計(jì)廠家進(jìn)行了檢查和標(biāo)定，發(fā)現(xiàn)儀表周圍無(wú)振動(dòng)源，儀表前后直管段均有支架支撐，排除了機(jī)械振動(dòng)的因素。技術(shù)人員判斷流量計(jì)硬件無(wú)故障。
4.1、故障現(xiàn)象 ：
由于偏差大的情況會(huì)不定時(shí)出現(xiàn)，維護(hù)人員進(jìn)行了跟車觀察并實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)的工作。通過(guò)兩周的連續(xù)觀察發(fā)現(xiàn): 每當(dāng)液相流量計(jì)出現(xiàn) A102 報(bào)警的時(shí)候，流量計(jì)裝車計(jì)量就會(huì)出現(xiàn)偏差，并且報(bào)警持續(xù)的時(shí)間越短，偏差就越小; 時(shí)間越長(zhǎng)，偏差就越大; 沒(méi)有報(bào)警的情況，流量計(jì)裝車計(jì)量沒(méi)有偏差。部分記錄數(shù)據(jù)如表 1 所示。
表 1
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄
液相前表值
液相后表值
計(jì)量
報(bào)警
氣相前表值
氣相后表值
計(jì)量
報(bào)警
地磅計(jì)量 實(shí)裝計(jì)量 偏差
報(bào)警時(shí)間
kg
kg
kg
kg
kg
min
14735556
14755587
20 031
無(wú)
163034
163070
36
無(wú)
20 000
19 995
－ 5
0
14755587
14780170
24 583
無(wú)
163070
163150
80
無(wú)
24 520
24 503
－ 17
0
14780170
14804581
24 411
A102
163150
163556
406
無(wú)
24 720
24 005
－ 715
30
14804581
14829507
24 926
A102
163976
164396
420
無(wú)
25 180
24 505
－ 675
25
14925817
14950190
24 373
A102
162577
165668
391
無(wú)
24 620
23 982
－ 638
21
14950190
14970123
19 933
A102
165668
166076
408
無(wú)
20 060
19 525
－ 535
18
14970123
14994788
24 665
無(wú)
166076
166335
259
無(wú)
24 440
24 406
－ 34
0
15066752
15091437
24 685
無(wú)
166667
166846
179
無(wú)
24 505
24 480
25
0
15091437
15116080
24 643
無(wú)
166846
167087
241
無(wú)
24 423
24 403
－ 20
0
4.2 、原因分析 ：
通過(guò)綜合判斷，流量計(jì)出現(xiàn) A102 報(bào)警是導(dǎo)致流量計(jì)測(cè)量不準(zhǔn)的主要原因。查詢資料得知 A102報(bào)警代表流量計(jì)驅(qū)動(dòng)增益超限，而驅(qū)動(dòng)增益超限往往是液相帶氣引起的。并且在出現(xiàn) A102 報(bào)警時(shí)，變送器顯示介質(zhì)密度異常，變送器正常測(cè)量液化氣密度為 523 kg /m3 ，在出現(xiàn)報(bào)警時(shí)顯示密度 200 ～300 kg /m3 波動(dòng)，直至報(bào)警消失時(shí)，密度顯示正常。
據(jù)此判斷液化氣介質(zhì)夾氣是造成質(zhì)量流量計(jì)廠家測(cè)量不準(zhǔn)的主要原因。而造成介質(zhì)夾氣的原因是氣蝕，而氣蝕恰恰會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量流量計(jì)廠家測(cè)量不準(zhǔn)。
氣蝕是指液體在一定溫度下低于該介質(zhì)的飽和蒸氣壓而產(chǎn)生氣化的現(xiàn)象。液化氣在流量計(jì)內(nèi)發(fā)生氣蝕時(shí)，液化氣由液相變成氣相，體積急劇增大，氣蝕形成的氣泡破裂后形成強(qiáng)大的沖擊力作用在測(cè)量管上，造成測(cè)量管異常振動(dòng)。質(zhì)量流量計(jì)廠家是基于振動(dòng)原理進(jìn)行測(cè)量的儀表，這種異常振動(dòng)導(dǎo)致了流量計(jì)測(cè)量不準(zhǔn)，甚至不能正常工作。氣蝕不僅造成測(cè)量管異常振動(dòng)，氣泡破裂形成的沖擊波還會(huì)造成測(cè)量管疲勞而損壞。氣蝕形成的氣泡還會(huì)導(dǎo)致流量計(jì)測(cè)量管不滿管，而質(zhì)量流量計(jì)廠家只有在滿管狀態(tài)下才能正常工作，氣蝕造成的不滿管也會(huì)導(dǎo)致流量計(jì)不能正常測(cè)量。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀察并與工藝人員溝通，分析主要有設(shè)備因素和操作原因。
4． 2． 1、設(shè)備因素：
228 單元液化氣裝車是由產(chǎn)品罐區(qū) 2 臺(tái)泵提供壓力，經(jīng)管道輸送至 228 單元 6 個(gè)裝車鶴位，距離約600 m，在車少的情況下開(kāi) 1 臺(tái)泵，3 臺(tái)車以上開(kāi) 2臺(tái)泵。在跟車過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，2 輛車同時(shí)裝車，在開(kāi) 1臺(tái)泵的情況下，流量計(jì)沒(méi)有出現(xiàn) A102 報(bào)警，但 3 輛車或 3 輛以上同時(shí)裝車時(shí)，液相就會(huì)出現(xiàn)帶氣現(xiàn)象，流量計(jì)出現(xiàn) A102 報(bào)警。分析是由于動(dòng)力泵功率小、數(shù)量少，管道輸送距離遠(yuǎn)，輸送過(guò)程中有壓損導(dǎo)致液化氣壓力不足出現(xiàn)氣化的現(xiàn)象。在南方夏季氣溫較高，輸送管道長(zhǎng)時(shí)間暴露在陽(yáng)光下暴曬，介質(zhì)溫度升高，也有可能導(dǎo)致液化氣氣化現(xiàn)象的發(fā)生。
4． 2． 2、 操作原因：
如果正在裝車時(shí)，又有車輛加入裝車，也會(huì)導(dǎo)致液相流量計(jì)出現(xiàn) A102 報(bào)警的發(fā)生。分析原因是新加入車輛槽車壓力小，通常都在 0． 2 ～ 0． 4 MPa，而液化氣在 20 ～ 30 ℃ 時(shí)飽和蒸氣壓是 0． 21 ～ 0． 38 MPa，降低了管網(wǎng)壓力，液化氣介質(zhì)出現(xiàn)氣蝕。
液相計(jì)量不準(zhǔn)易造成裝車不準(zhǔn)，而實(shí)際計(jì)量是由液相計(jì)量值減去氣相計(jì)量值，如果氣相計(jì)量不準(zhǔn)也會(huì)造成實(shí)際計(jì)量偏少。氣相流量計(jì)測(cè)量不準(zhǔn)是由于不滿管引起流量計(jì)零漂造成的，原因是操作人員在裝車結(jié)束后沒(méi)有關(guān)閉氣相后手閥，造成在沒(méi)有開(kāi)氣相時(shí)，氣相流量計(jì)已經(jīng)開(kāi)始計(jì)量，現(xiàn)場(chǎng)觀察到零漂累積量可達(dá)到 160 kg，這樣裝車至少多裝 160 kg。
5、改進(jìn)措施：
針對(duì)上述因素，增加一臺(tái)動(dòng)力泵，提高介質(zhì)壓力，對(duì)輸送管道包裹保溫，減少環(huán)境溫度對(duì)介質(zhì)的影響。但考慮到成本因素，流量計(jì)組態(tài)內(nèi)容中有一項(xiàng)開(kāi)啟“夾氣處理”，實(shí)施后只能在介質(zhì)帶氣時(shí)消除報(bào)警，對(duì)流量計(jì)測(cè)量不準(zhǔn)的問(wèn)題沒(méi)有明顯改觀，因此主要從以下幾條措施減小液化氣介質(zhì)帶氣對(duì)流量計(jì)測(cè)量的影響。5． 1、合理安排裝車 ：
5． 2、增加流量計(jì)后背壓： c ，式中，p為流量計(jì)***小背壓; p，***大流量時(shí)流量計(jì)壓降; pc 液化氣飽和蒸氣壓。在批控器里組態(tài)，增加液相調(diào)節(jié)閥小開(kāi)度時(shí)間以增加背壓，50% 開(kāi)度時(shí)間由原來(lái)的 3 min 提高到10 min，同時(shí)關(guān)小液相后手閥的開(kāi)度，以提高背壓，待槽車內(nèi)壓力升高后，再全開(kāi)液相后手閥。
5． 3 、防止低拉低管網(wǎng)壓力情況: 5． 4、及時(shí)關(guān)閉氣相后手閥:
5． 5、定期對(duì)流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)零： 6、總結(jié)：
表 2 措施實(shí)施后部分跟蹤數(shù)據(jù)
液相前表值
液相后表值
計(jì)量
報(bào)警
氣相前表值
氣相后表值
計(jì)量
報(bào)警
地磅計(jì)量 實(shí)裝計(jì)量 偏差
報(bào)警時(shí)間
kg
kg
kg
kg
kg
min
18928428
18952878
24 466
A102
205214
205275
61
無(wú)
24 560
24 404
－ 156
3
19074352
19099150
24 798
A102
205545
205841
296
無(wú)
24 580
24 503
－ 77
2
19099150
19121310
22 160
無(wú)
205841
205999
157
無(wú)
22 060
22 002
－ 58
0
19145084
19169748
24 664
無(wú)
206272
206533
260
無(wú)
24 400
24 403
3
0
19548870
19568878
20 008
無(wú)
208673
208673
0
無(wú)
20 040
20 008
－ 32
0
0
24586
24 586
無(wú)
208673
208780
106
無(wú)
24 480
24 480
0
0
24578
47750
23 171
無(wú)
208780
208949
169
無(wú)
23 040
23 003
－ 37
0
121431
145837
24 406
無(wú)
209317
209317
0
無(wú)
24 440
24 406
－ 34
0
素還有很多，如介質(zhì)壓力過(guò)高。質(zhì)量流量計(jì)廠家是在一定壓力下標(biāo)定的，通常是 0． 45MPa，而實(shí)際生產(chǎn)中往往高于標(biāo)定壓力，高時(shí)甚至達(dá)到 1． 0 MPa 以上。
壓力高時(shí)，傳感器測(cè)量管材質(zhì)變硬，而測(cè)量管剛度的輕微變化會(huì)引起測(cè)量產(chǎn)生一個(gè)負(fù)向偏差，導(dǎo)致質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量不準(zhǔn)。因此質(zhì)量流量計(jì)廠家在使用過(guò)程中，特別是在故障處理中，要充分考慮介質(zhì)狀態(tài)的變化，與生產(chǎn)密切溝通，使工藝介質(zhì)滿足質(zhì)量流量計(jì)廠家的使用條件，已達(dá)到質(zhì)量流量計(jì)廠家正常測(cè)量的目的。
