通過(guò)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)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)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) 在生產(chǎn)裝置和裝車平臺(tái)中應(yīng)用也很廣泛m。在儀 表保運(yùn)期間，遇到了測(cè)量液化氣質(zhì)量流量計(jì)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)的故障處理有很 重要的借鑒意義。

1.質(zhì)量流量計(jì)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co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o 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 = 2ov8m。Fc就是科氏力。

質(zhì)量流量計(jì)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)測(cè)量的因素

影響質(zhì)量流量計(jì)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)的設(shè)計(jì)和制造方面來(lái)修正。質(zhì)量流量 計(jì)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)的測(cè)量。

從質(zhì)量流量計(jì)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)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)的使用情況, 分析介質(zhì)因素對(duì)質(zhì)量流量計(jì)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) 計(jì)量后返回裝置。

量流量計(jì)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)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)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)量值誤差一般忘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)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?。粫r(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。

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)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)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)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)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，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 °C時(shí)飽和蒸氣壓是0. 21 ~ 0. 38MPa,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)輸送管道包裏保溫,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_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, 為流量計(jì)***小背壓;Ap,***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一動(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)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)影響因素還有很多,如介質(zhì)壓力過(guò)高。質(zhì)量流量計(jì)是在一 定壓力下標(biāo)定的，通常是0.45 MPa,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)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)的使 用條件，已達(dá)到質(zhì)量流量計(jì)正常測(cè)量的目的。