導(dǎo)致科氏質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量不準(zhǔn)的原因簡(jiǎn)單分析一下

         摘   要：隨著油氣管道業(yè)快速發(fā)展，油品交易日益增多，流量計(jì)的重要性日益突出。科氏流量計(jì)可以直接顯示質(zhì)量流量、密度以及溫度，有著廣闊的應(yīng)用前景。文中從介紹科氏流量計(jì)組成、工作原理入手，以提高質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確度為目的，結(jié)合實(shí)際工作，通過(guò)分析零點(diǎn)不穩(wěn)定度、油品含氣等對(duì)流量計(jì)測(cè)量精度的影響，提出了安裝、調(diào)零、選取合適的流量范圍、后期維護(hù)等方面的處理方法，提高了質(zhì)量流量計(jì)的準(zhǔn)確度。
    國(guó)內(nèi)外石油天然氣管道輸送行業(yè)發(fā)展迅猛。管道輸送一般采用流量計(jì)動(dòng)態(tài)計(jì)量，當(dāng)供需雙方進(jìn)行貿(mào)易交接時(shí)，必須確保流量計(jì)的準(zhǔn)確測(cè)量，科氏流量計(jì)具有很高的測(cè)量準(zhǔn)確度，因此在過(guò)程控制、貿(mào)易交接等方面得到廣泛的應(yīng)用，具有抗磨損、抗腐蝕、可測(cè)量多種介質(zhì)及多個(gè)參數(shù)等優(yōu)點(diǎn)。
         1 科氏流量計(jì)介紹
        1.1 科氏流量計(jì)的結(jié)構(gòu)
        一次表（傳感器）和二次表（流量變送器）構(gòu)成了科氏流量計(jì)。一次表主要包括振動(dòng)驅(qū)動(dòng)器、信號(hào)檢測(cè)器、振動(dòng)管、支撐結(jié)構(gòu)以及殼體等部件。二次表主要包括電子控制系統(tǒng)等，將一次表的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)量流量和密度、溫度等參數(shù)信號(hào)。
                            1.2 科氏流量計(jì)的工作原理
                           
                        科氏流量計(jì)是以科氏力原理為依據(jù)的，系統(tǒng)地了解科氏流量計(jì)的原理，就要先了解科氏力效應(yīng)原理。當(dāng)物體在1個(gè)以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)上沿軸心的角度以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，其受到切向的力Fc，其大小為Fc=2m×ω×v。
                           
                        如圖1所示，流體進(jìn)入傳感器時(shí)，均等分流到2個(gè)U形管中，工作時(shí)，驅(qū)動(dòng)線圈則帶動(dòng)2根U形管上下相互振動(dòng)。被稱為拾振器的磁鐵線圈組件安裝在敏感管上。其中，線圈被安裝在一根敏感管支架的側(cè)面上，磁鐵則被安裝在另一根U形管的支架側(cè)面上。拾振線圈在U形管的帶動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生了正弦波信號(hào)。因?yàn)榇盆F和線圈是安裝在不同的敏感管上，故產(chǎn)生的正弦信號(hào)代表的是一根U形管相對(duì)于另一根U形管的運(yùn)動(dòng)，2個(gè)U形管處在不同位置時(shí)所對(duì)應(yīng)不同的正弦波信號(hào)。

                        圖1 2個(gè)U形管處在不同相對(duì)位置時(shí)對(duì)應(yīng)的正弦波信號(hào)
                           
                        在入口管段和出口管段均安裝有拾振線圈，當(dāng)沒(méi)有流體經(jīng)過(guò)U形管時(shí)，不產(chǎn)生科氏力效應(yīng)，U形管沒(méi)有形變，故兩組振線圈產(chǎn)生的正弦波信號(hào)始終保持一致。當(dāng)有流體流經(jīng)U形管時(shí)，會(huì)產(chǎn)生科氏力。由于U形管的兩直管段內(nèi)流體流動(dòng)方向相反，管壁受到的作用力也相反，即受到一扭轉(zhuǎn)力矩的作用，從而使U形管之間產(chǎn)生相對(duì)扭曲，導(dǎo)致入口端和出口端的拾振線圈產(chǎn)生的正弦信號(hào)存在相移，輸入的一邊落后輸出一邊ΔT，ΔT與質(zhì)量流量成正比，因此通過(guò)變送器就可以直接測(cè)得流量，這就是科氏流量計(jì)的工作原理。
                            質(zhì)量流量計(jì)算的公式：
                                （1）
                            式中：Qm為質(zhì)量流量；Ks為U形管的彈性模量；r為U形管半徑；ΔT為時(shí)間差。
                            2 影響科氏流量計(jì)測(cè)量精度的原因分析
                           
                        西北成品油管網(wǎng)計(jì)量交接中大量使用科氏流量計(jì)，下面就針對(duì)日常計(jì)量工作中影響科氏流量計(jì)測(cè)量精度的原因匯總分析，并提出相應(yīng)的解決措施。
                            2.1 零點(diǎn)不穩(wěn)定度對(duì)測(cè)量精度的影響分析
                           
                        科氏流量計(jì)的零點(diǎn)不穩(wěn)定度是科氏流量計(jì)很重要的衡量指標(biāo)，它的主要來(lái)源是傳感器，在流量計(jì)運(yùn)行以前，沒(méi)有物流流動(dòng)的情況下，2個(gè)探測(cè)器之間存在一個(gè)小的時(shí)間差，它是零點(diǎn)漂移的主要因素。
                           
                        在流量計(jì)投用之前，科氏流量計(jì)需要校零，但是校零結(jié)束后，仍然會(huì)有剩余偏差，這是由流量計(jì)本身的原件產(chǎn)生的，這個(gè)偏差就是“零點(diǎn)不穩(wěn)定度”。一般情況下，它是一個(gè)確定的誤差值或者誤差帶。
                            一般情況下，科氏流量計(jì)的測(cè)量允許zui大誤差為Em：
                                （2）
                            式中：Em為測(cè)量允許zui大誤差；Ex為準(zhǔn)確度；Q0為零點(diǎn)不穩(wěn)定度；Q為流量。
                            流量測(cè)量相對(duì)誤差為
                                （3）
                           
                        流量大于量程的20%時(shí)，對(duì)測(cè)量精度影響不顯著；流量在量程的10%以下時(shí)，影響較大；在流量接近0時(shí)，相對(duì)誤差無(wú)限大。
                            2.2 油品含氣對(duì)測(cè)量精度的影響分析
                           
                        油品含氣時(shí)，振動(dòng)器會(huì)受到影響，當(dāng)氣體體積分?jǐn)?shù)大于5%時(shí)，測(cè)量結(jié)果開(kāi)始出現(xiàn)誤差；氣體體積分?jǐn)?shù)大于10%時(shí)，振動(dòng)管甚至?xí)Ｖ拐駝?dòng)，不能準(zhǔn)確測(cè)量。
                            2.3 后期維護(hù)不當(dāng)對(duì)測(cè)量精度的影響分析
                           
                        流量計(jì)在運(yùn)行一段時(shí)間后，會(huì)發(fā)生很多狀況，如出現(xiàn)故障、某些零部件需要更換或維修以及油品雜質(zhì)的粘附等。這些情況如果處理不當(dāng)，會(huì)對(duì)流量計(jì)的運(yùn)行產(chǎn)生影響。例如，對(duì)油品雜質(zhì)處理不及時(shí)不*，就會(huì)影響流量計(jì)的的精度，甚至?xí)斐闪髁坑?jì)的損壞。
                            3 影響科氏流量計(jì)測(cè)量精度的處理措施
                            3.1 針對(duì)零點(diǎn)不穩(wěn)定度影響測(cè)量精度的處理措施
                            3.1.1 符合要求的安裝
                           
                        符合要求的安裝是保證流量計(jì)的零點(diǎn)不穩(wěn)定度誤差在一定的范圍內(nèi)的前提，可以減少壓力、振動(dòng)、溫度等環(huán)境因素引起的管道應(yīng)力導(dǎo)致的零點(diǎn)偏移。
                           
                        安裝時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題：科氏流量計(jì)安裝時(shí)，前后應(yīng)該采用支架固定，以消除應(yīng)力；為滿足零點(diǎn)調(diào)整要求，流量計(jì)出口應(yīng)該安裝閥門(mén)；流量計(jì)應(yīng)該安裝在管線的低點(diǎn)，以保證管內(nèi)充滿油；安裝時(shí)應(yīng)該遠(yuǎn)離輸油泵等運(yùn)行聲音較大的干擾源。
                            3.1.2 做好科氏流量計(jì)投用前的儀表調(diào)零工作
                           
                        儀表校零是流量計(jì)投用前的*工作。前面分析可知，傳感器的2個(gè)探測(cè)器之間即使沒(méi)有流體流過(guò)，仍然存在ΔT，需要進(jìn)行儀表校零。進(jìn)行儀表校零時(shí)，如果操作不當(dāng)會(huì)引入新的誤差，所以調(diào)零時(shí)必須具備以下條件：傳感器里保證充滿介質(zhì)；傳感器安裝符合要求；調(diào)零時(shí)，要關(guān)閉傳感器下游的閥門(mén)，確保傳感器內(nèi)沒(méi)有流體通過(guò)。調(diào)零的原理就是把2個(gè)探測(cè)器之間的時(shí)間差，存儲(chǔ)在寄存器中，在進(jìn)行實(shí)際測(cè)量時(shí)，儀表就會(huì)自動(dòng)減去這部分值，以確保測(cè)量準(zhǔn)確。
                           
                        運(yùn)行后，當(dāng)零點(diǎn)示值超過(guò)規(guī)定的零點(diǎn)漂移極限值時(shí)，必須重新調(diào)零。需要根據(jù)廠家推薦的數(shù)據(jù)、性能測(cè)試或監(jiān)測(cè)、計(jì)量交接協(xié)議等，確保零點(diǎn)視值在規(guī)定的限制范圍內(nèi)。流量計(jì)在調(diào)零后需要重新檢定，因此應(yīng)避免不必要的調(diào)零。
                            3.1.3 合適的流量范圍
                           
                        流量計(jì)運(yùn)行在較小流量時(shí)，它的誤差較大，因此在實(shí)際輸油中，流量要盡量在流量計(jì)量程的20%以上，以zui大限度減少零點(diǎn)不穩(wěn)定度帶來(lái)的影響。同時(shí)，在流量計(jì)的設(shè)置方面，要增加小流量切除功能，也就是設(shè)置閾值流量。
                           
                        當(dāng)流量小于設(shè)置的閾值流量時(shí)，該流量不進(jìn)行顯示和累計(jì)，就達(dá)到了減少小流量時(shí)帶來(lái)的計(jì)量誤差的目的。閾值流量可以根據(jù)具體情況設(shè)定，一般設(shè)置在0.1%～1%之間。
                            3.2 針對(duì)油品含氣影響測(cè)量精度的處理措施
                           
                        通常情況下，油品在進(jìn)入流量計(jì)之前，都會(huì)經(jīng)過(guò)消氣器，消除油品本身的所含有的氣體；油品在進(jìn)入科氏流量計(jì)之前，要經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾和消氣器消除流體內(nèi)的氣體，以保證流量計(jì)工作的準(zhǔn)確度。如果測(cè)量的是汽油，還要保持管線內(nèi)具有一定的壓力，從而避免發(fā)生汽化，影響流量計(jì)工作。
                            3.3 后期維護(hù)的處理措施
                           
                        如果傳感器出現(xiàn)故障，要由廠家人員或者是經(jīng)過(guò)*認(rèn)可的設(shè)備維修人員來(lái)維修，否則會(huì)使傳感器不能使用。在維修或更換完傳感器后，應(yīng)當(dāng)把被修理或者是更換的傳感器新校準(zhǔn)系數(shù)輸入到科氏流量計(jì)的變送器里面，以便與傳感器的特性相匹配，校準(zhǔn)系數(shù)由廠家提供。科氏流量計(jì)重新工作時(shí)，應(yīng)再次調(diào)零，重新進(jìn)行檢定。
                           
                        當(dāng)發(fā)現(xiàn)密度測(cè)量出現(xiàn)誤差的時(shí)候，很可能是傳感器上面積累了較多的油品雜質(zhì)。這些雜質(zhì)的附著，對(duì)質(zhì)量流量和密度的測(cè)量精度都有很大的影響。當(dāng)出現(xiàn)這樣的情況時(shí)，就需要清洗管路，清洗完畢后，對(duì)流量計(jì)進(jìn)行再次調(diào)零和重新檢定，確定新的流量計(jì)系數(shù)。
                            4 結(jié)束語(yǔ)
                           
                        文中在了解成品油計(jì)量器具的基礎(chǔ)上，對(duì)科氏流量計(jì)進(jìn)行了較詳細(xì)的分析，從介紹科氏流量計(jì)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理入手，主要分析了影響科氏流量計(jì)測(cè)量精度的因素以及相對(duì)應(yīng)的處理措施，涉及到前期的流量計(jì)的選型、投用前的安裝調(diào)零和后期的使用維護(hù)等多方面。