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)廠家以其極高的精度、可靠的穩(wěn)定性，在石化行業(yè)得到了普遍的應(yīng)用，特別是在產(chǎn)品計(jì)量和貿(mào)易交接中，扮演著重要的角色。目前質(zhì)量流量計(jì)廠家在生產(chǎn)裝置和裝車平臺(tái)中應(yīng)用也很廣泛 。在儀表保運(yùn)期間，遇到了測(cè)量液化氣質(zhì)量流量計(jì)廠家測(cè)量不準(zhǔn)的現(xiàn)象，針對(duì)這種現(xiàn)象對(duì)其進(jìn)行了跟蹤處理。通過(guò)討論分析其原因，對(duì)質(zhì)量流量計(jì)廠家的故障處理有很重要的借鑒意義。
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。
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表 1 |
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄 |
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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 |
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kg |
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kg |
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kg |
kg |
kg |
min |
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14735556 |
14755587 |
20 031 |
無(wú) |
163034 |
|
163070 |
36 |
無(wú) |
20 000 |
19 995 |
－ 5 |
0 |
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14755587 |
14780170 |
24 583 |
無(wú) |
163070 |
|
163150 |
80 |
無(wú) |
24 520 |
24 503 |
－ 17 |
0 |
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14780170 |
14804581 |
24 411 |
A102 |
163150 |
|
163556 |
406 |
無(wú) |
24 720 |
24 005 |
－ 715 |
30 |
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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 |
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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：
在出現(xiàn) 3 輛車以上同時(shí)裝車的情況下，開(kāi) 2 臺(tái)泵，盡量避免 6 個(gè)鶴位同時(shí)裝車，6 個(gè)鶴位裝車時(shí)，雖然每輛車都能裝，但每個(gè)鶴位的流速都降低了，每臺(tái)次需要 4 h，延長(zhǎng)了裝車時(shí)間，理論上每天能裝 36車。綜合考慮每次***多安排 5 個(gè)鶴位同時(shí)裝車，每臺(tái)次需要 3． 5 h，理論上每天能裝 34 車，既***大限度避免了裝車效率的降低，又避免了計(jì)量不準(zhǔn)的情況。
5． 2、增加流量計(jì)后背壓：
***小背壓根據(jù)公式: p = 2 p + 1． 25pc ，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:
在其他鶴位正在裝車，又有車輛加入裝車時(shí)，關(guān)小新加入車輛鶴位的液相后手閥，防止新加入槽車壓力低拉低管網(wǎng)壓力情況的發(fā)生。
5． 4、及時(shí)關(guān)閉氣相后手閥:
在每次裝車結(jié)束后，及時(shí)關(guān)閉氣相后手閥，防止氣相流量計(jì)零漂現(xiàn)象的產(chǎn)生。在開(kāi)氣相時(shí)，先開(kāi)鶴管手閥，再打開(kāi)氣相后手閥。
5． 5、定期對(duì)流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)零：
措施實(shí)施后部分跟蹤數(shù)據(jù)如表 2 所示。
在實(shí)施條措施后沒(méi)有再出現(xiàn)少計(jì)量的情況。由于生產(chǎn)實(shí)際，不能避免 6 個(gè)鶴位同時(shí)裝車的情況，雖然提高壓力的源頭—動(dòng)力泵沒(méi)有得到解決，液化氣介質(zhì)帶氣沒(méi)有得到根本消除，但實(shí)施了上述改進(jìn)措施后，流量計(jì)出現(xiàn)計(jì)量不準(zhǔn)的現(xiàn)象大大改觀，出現(xiàn)偏差時(shí)，偏差值也大大降低，滿足了生產(chǎn)要求。
6、總結(jié)：
對(duì)液化氣介質(zhì)氣蝕以及由于液化氣介質(zhì)氣蝕導(dǎo)致介質(zhì)夾氣導(dǎo)致的質(zhì)量流量計(jì)廠家測(cè)量不準(zhǔn)的原因進(jìn)行了分析。在實(shí)際使用中，介質(zhì)對(duì)質(zhì)量流量計(jì)廠家影響因
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表 2 措施實(shí)施后部分跟蹤數(shù)據(jù) |
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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 |
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kg |
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kg |
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kg |
kg |
kg |
min |
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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 |
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無(wú) |
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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。
