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质量流量计的应用

时间:2010/4/28 9:08:53 点击:2123

  核心提示:在我国,生产过程中的物料平衡、生产管理中的经济核算以及贸易交接过程中的计量,大都是以质量单位为基准的。采用差压式,容积式、速度式流量计以及检测容量的方法如油罐的人工检尺等测得的都是流体的体积量。随着工况的变化,流体的一些特性参数如温度、压力、密度、黏度等都会发生变化.在工况变化大的场合,上述测量方法...

    在我国,生产过程中的物料平衡、生产管理中的经济核算以及贸易交接过程中的计量,大都是以质量单位为基准的。采用差压式,容积式、速度式流量计以及检测容量的方法如油罐的人工检尺等测得的都是流体的体积量。随着工况的变化,流体的一些特性参数如温度、压力、密度、黏度等都会发生变化.在工况变化大的场合,上述测量方法往往达不到准确测量流体质量流量的目的。因此,发展直接式质量流量计,对于交接计量和过程控制有着十分重要的意义。

    质量流量计的应用以科氏力氏质量流量计(CMF)的应用(由于其具有测量准确度高、量程比宽、适用介质范围广、可靠性好等特点)最为广泛,它主要是以测液体介质为主,也可用于中、高压气体介质的测量。目前,对一般液体介质,如汽油、煤油、柴油等的测量多采用的是油罐的人工检尺或容积式流量计,即首先要用油尺(或仪表)测量出油罐的实际液位,根据罐表计算它的体积,再乘以密度就是油品的质量流量。这不仅要考虑到仪表本身的准确度、还要考虑温度等参数的影响以及操作过程中的偏差。使用质量流量计则避免了后者带来的偏差。下面对质量流量计的使用谈几点体会。

    首先介绍一个应用实例,表l给出了CMF计量70#汽油、与油罐的人工检尺的对比结果。

表1 CMF和油罐人工检尺测量汽油的数据对比

品名

检尺计量/t

流量计计量/t

差量/t

差率/t

70#汽油

312.96

312.48/

-0.48

-0.15

314.76

314.66

-0.10

+0.03

305.45

305.30

-0.15

-0.05

320.84

320.21

-0.63

-0.20

309.37

309.80

+0.53

+0.17

327.58

328.10

+0.52

+0.16

小计

1890.96

1890.55

-0.41

-0.20

    从表1可以看出CMF与油罐的人工检尺的计量结果相比,有一定的差异。实际上,因CMF的客观性强于人工检尺和容积式流量计,故采用CMF计量的可信度较高,准确度也较高。

    1 做好质量流量计的选型是关键

    一般情况下,质量流量计应选用一些国际上比较有名望的厂家,要确保流量计质量可靠,除此之外,质量流量计的使用要选择合适的量程比.这是因为,质量流量计的精度和流量之间也存在着相对应的关系(见图1)、从图中可以看出,当实际流量大于额定流量的10% 以后,误差较小,而当实际流量低于额定流量10%时,误差急剧增大,所以选择流量计时、最小流量一般不能低于该流量计额定流量的10%,否则误差则会增大。以ROSEMOUNT的DS300质量流量计为例,该仪表的最大额定流量为186t/h,在使用时的仪表最小流量应不小于18t/h。在这种情况下,一般测量精度能够保证。理论上讲,越接近仪表的额定流量,仪表的测量精度越高,但实际上,随着流量的增加,压损增加较多而精度增加不多,是得不偿失的。质量流量计的流量、精度和压损之间的关系见图1。

    2 进行必要的温压补偿

    大多数质量流量计能对被测介质质量(体积)流量随温度和压力变化自动校正,但也有部份高压、大管径流量计随着工作压力升高时会能引起一些测量误差,这就需要进行压力补偿。这是因为、流量计的测量压力变化时,会引起振动管刚度的轻微变化,这种变化和质量流量计振动管的几何形状、外观直径和管壁厚薄都有关系,对于口径比较大的传感器这种压力效应就更加明显。如果流量计的工作压力在30Psi(0.2MPa)左右,误差很小,(因为ROSEMOUNT公司质量流量计标定压力在30Psi左右)但是偏离标定点以后,流量系数会发生微小的变化。必须进行修正。表2给出了ROSEMOUNT公司生产的各种流量计的压力效应数值。图2列出了ROSEMOUNT E型质量流量计压力变化与测量误差之问的关系。所以我们可以根据工作压力对流量计的标定系数进行修正, ROSEMOUNT的质量流量计压力校正公式为:

    校正后的流量系数=原来的流量系数× [1-流量计的压力效应)×(P操作-P标定)]


表2质量流量计压力效应数值表

仪表型号

误差(%Psi)

DL100S

-0.006

DL200S

-0.008

DL150S DL150H

-0.0004

DS300S DL300H

-0.008

DS600S

-0.005

CMF200M CMF200H

-0.0008

CMF300M CMF300H

-0.0006

    为了有个数量级的概念在此举一个ROSEMOUNT DS300质量流量计计算实例,若ROSEMOUNT质量流量计的标定压力为30Psi(0.2MPa),流量计的工作压力为300 Psi(2.0MPa),若原来的流量标定系数为464.52,DS300的压力效应数据为-0.008%/Psi,把这些数据代入流量计的补偿公式后得到:

    校正后的流量系数=464.52×[1-(-0.008%/Psi)× (300.30)]= 474.55

    计算结果使流量计的流量系数由原来的464.52变为474.55,比原来流量计的流量系数增加2.16%,也就是说误差增加了2.16%,如果不加压力补偿,误差就大大增加了。通常压力补偿有二种方法,分别介绍如下:

    ①在线压力补偿。有内置电源和外接电源二种接法,采用内置电源时.就是把压力变送器的二根电源线接到质量流量计变送器RFT9739的P、S二端,(正接P,负接S)并对变送器进行适当设置,这样当破测介质压力波动时,自动进行补偿。采用外接电源时、要外接24V直流电源,设置方法相同,接线方法分别见图3所示。

    ② 固定压力补偿,在质量流量计入口压力相对恒定时,可以根据ROSEMOUNT公司提供的公式对质量流量计的流量系数进行计算,把经过计算新的流量系数设置到变送器中。就等于在原有的质量流量计系数上乘以一个固定常数。

    3 正确的安装是保证质量流量计正常使用的关键

    质量流量计是一种测量精度较高的流量计,它可以用于测量液体,也可以测量气体,浆液等。但是不可以测量气液二相流的流体。所以在安装时要把握一个原则,就是要保证流量计在测量液体时测量管中不能有气体,在测量气体时测量管中不能有液体。测量液体,气体和浆液的安装方法分别见图4、图5和图6所示。

    (1)安装时质量流量计安装法兰二端不能有应力

    因为质量流量计在正常工作时是靠振动管扭曲振动来工作的,一旦振动管二端有应力,就会影响它的振动频率和幅值,因而影响流量计量的正确性。

    (2)正确地安装管道支撑

    传感器上下游管道应牢固地安装在同一稳周的支架上,管道支撑应尽量靠近法兰,传感器和管道应一直线,不要在传感器外壳上加任何支撑(见图7)。

    (3)确保阀门的正确安装

    为了可使流量计对零,在传感器上下游应安装有截止阀,如果要安装控制阀应尽量安装在下游,防止介质在传感器内汽化和抽空。

    4 定时进行流量标定

    一般在使用一段时间后,流量计的系数会有一些轻微的变化,所以应每年送到计量机构进行标定,确保计量正确。


    5 使用效果

    现在某大型石化企业,共有两台质量流量计.其中一台达到了国际计量标准的要求,精度达到了0.2%以内,另一台计量误差0.35%,能满足国内计量的要求,这对于提高企业的计量水平、自动化水平和减少工人的劳动强度,将起到积极作用。尽管质量流量计应用起步较晚,但已经有了良好的开端。质量流量计的应用前景将是美好的。

作者:佚名 来源:不详
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