如何提深质量流量计的实用准确度

 

如何提深质量流量计的实用准确度？

　　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：

　　

　　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。

　　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，根据质量流量计规程(JJG1038-2008)设置流量点，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，大流量为：43.6t/h，根据质量流量计规程(JJG1038-2008)的要求对其进行，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。

　　1-传感器;2-组支撑;3、4-截止阀;5-第二组支撑

　　如不可避免要在强振动区安装传感器，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(如图2所示)。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，采用水泥墩带卡子的安装方法，水泥墩的结构如图3所示。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(图4)。

　　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

　　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，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，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。

　　1-传感器;2-组支撑;3、4-截止阀;5-第二组支撑

　　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时，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，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”。

　　依据以上的措施与方案，对某公司用于石脑油计量的一台CMF400质量流量计实施标准(“个性化标准”和“模拟压力标准”)、安装和投用，经3个多月的运行考核及计量确认，该流量计的实际交接误差一直保持在0.034%以内，实现了实际计量的高准确度。实践证明本文提供的技术措施与方案行之有效。

　　4 结束语

　　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终目的定将实现。