摘 要: 通過廠家介紹質量流量計的工作原理,分析可能導致其測量不準的因素,針對介質原因導致質量流量計廠家測量不準的原因,提出相應的解決辦法和整改措施。
0、前言: 質量流量計廠家 以其極高的精度、可靠的穩(wěn)定性,在石化行業(yè)得到了普遍的應用,特別是在產(chǎn)品計量和貿(mào)易交接中,扮演著重要的角色。目前質量流量計廠家在生產(chǎn)裝置和裝車平臺中應用也很廣泛 。在儀表保運期間,遇到了測量液化氣質量流量計廠家測量不準的現(xiàn)象,針對這種現(xiàn)象對其進行了跟蹤處理。通過討論分析其原因,對質量流量計廠家的故障處理有很重要的借鑒意義。
1、質量流量計廠家測量原理和結構:
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 旋轉的系統(tǒng)中。由于管內(nèi)流體質點在軸向以速度 v,在徑向以角速度 ω 運動,此時流體質點受到一個切向 Fc。這個力作用在測量管上,在作用點兩邊方向相反,大小相同,為:
Fc = 2ωvδm。Fc 就是科氏力 。質量流量計廠家是以科氏力為基礎,傳感器內(nèi)部有兩根平行 T 型振管,中部裝有驅動線圈,兩端裝有拾振線圈,變送器提供激勵電壓加到驅動線圈上時,振動管作往復周期振動,流體介質流經(jīng)傳感器振動管,就會使振管上產(chǎn)生科氏力效應,使兩根振管扭轉振動,安裝振管兩端拾振線圈將產(chǎn)生相位不同兩組信號,這兩個信號差與流經(jīng)傳感器流體質量流量成比例關系。通過測量并計算這兩個信號差就可以得到質量流量。
2、影響質量流量計廠家測量的因素:
影響質量流量計廠家測量的因素有很多,如儀表的基本誤差,零點穩(wěn)定度、重復性誤差,這些誤差可以從質量流量計廠家的設計和制造方面來修正。質量流量計廠家在安裝和使用過程中也會產(chǎn)生一定的誤差,如周圍環(huán)境強烈的機械振動,液體介質夾氣,流量計不滿管等,都會影響質量流量計廠家的測量。
從質量流量計廠家的工作原理可知,它是基于振動的原理進行測量的儀表,而外界的機械振動所產(chǎn)生的諧振波勢必會干擾儀表自有的振幅和頻率,影響測量精度。因此在初期應規(guī)范儀表的安裝,盡量避免有機械振動的地方,遠離泵房、機組等振動源。安裝時采用無應力安裝,流量計前后直管段應安裝固定支架。
機械振動的因素通過規(guī)范安裝是可以避免的,但在實際生產(chǎn)中,由于工藝介質的因素導致質量流量計廠家測量不準的現(xiàn)象時有發(fā)生。以下結合中海油惠州煉化 228 單元汽車裝車質量流量計廠家的使用情況,分析介質因素對質量流量計廠家測量的影響。
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成如圖 1,液化氣自灌區(qū)來,經(jīng)過兩臺泵加壓,輸送至距灌區(qū) 600 m遠的 228 單元 6 個液化氣裝車鶴位。裝車過程為:
液化氣由液相管線經(jīng)流量計計量后輸送至汽車槽車內(nèi),在開始裝車后前 3 min,批量發(fā)油控制器( 批控器) 控制液相調節(jié)閥在 50% 開度,3 min 后閥門全開。由于槽車初始壓力低,液化氣在進入槽車后有氣化現(xiàn)象,槽車內(nèi)氣相由氣相線經(jīng)氣相質量流量計廠家計量后返回裝置。
圖 1 裝車鶴位結構圖
數(shù)據(jù)采集方案為: 質量流量計廠家發(fā)出兩路信號,頻率信號至批控器,通過 RS485 通訊至上位機,批控器在判斷實際裝車量與預裝車輛一致后關閉調節(jié)閥,停止裝車。上位機在接收到裝車停止信號后,通過采集到的液相質量流量計廠家的后表值( 裝車停止后流量計數(shù)據(jù)) 減去前表值( 裝車前流量計數(shù)據(jù)) ,即為液相量。氣相質量流量計廠家的后表值( 裝車停止后流量計數(shù)據(jù)) 減去前表值( 裝車前流量計數(shù)據(jù)) 為槽車排出氣相量,所以槽車實際液相計量為液相量減去槽車排出氣相量。槽車在出廠時再經(jīng)過地磅復檢,流量計計量與地磅計量偏差在 100 kg 內(nèi)即認為流量計計量準確可靠。
4、故障現(xiàn)象及原因分析:
在實際裝車過程中,流量計一般都能夠的計量,與地磅計量值誤差一般≤60 kg,但據(jù)操作人員反映并查詢上位機得知,流量計計量在某些情況下少計量,與地磅偏差甚至達到 1 000 kg。維護人員對質量流量計廠家進行了檢查和標定,發(fā)現(xiàn)儀表周圍無振動源,儀表前后直管段均有支架支撐,排除了機械振動的因素。技術人員判斷流量計硬件無故障。
4.1、故障現(xiàn)象 :
由于偏差大的情況會不定時出現(xiàn),維護人員進行了跟車觀察并實時記錄數(shù)據(jù)的工作。通過兩周的連續(xù)觀察發(fā)現(xiàn): 每當液相流量計出現(xiàn) A102 報警的時候,流量計裝車計量就會出現(xiàn)偏差,并且報警持續(xù)的時間越短,偏差就越小; 時間越長,偏差就越大; 沒有報警的情況,流量計裝車計量沒有偏差。部分記錄數(shù)據(jù)如表 1 所示。
表 1
實時數(shù)據(jù)記錄
液相前表值
液相后表值
計量
報警
氣相前表值
氣相后表值
計量
報警
地磅計量 實裝計量 偏差
報警時間
kg
kg
kg
kg
kg
min
14735556
14755587
20 031
無
163034
163070
36
無
20 000
19 995
- 5
0
14755587
14780170
24 583
無
163070
163150
80
無
24 520
24 503
- 17
0
14780170
14804581
24 411
A102
163150
163556
406
無
24 720
24 005
- 715
30
14804581
14829507
24 926
A102
163976
164396
420
無
25 180
24 505
- 675
25
14925817
14950190
24 373
A102
162577
165668
391
無
24 620
23 982
- 638
21
14950190
14970123
19 933
A102
165668
166076
408
無
20 060
19 525
- 535
18
14970123
14994788
24 665
無
166076
166335
259
無
24 440
24 406
- 34
0
15066752
15091437
24 685
無
166667
166846
179
無
24 505
24 480
25
0
15091437
15116080
24 643
無
166846
167087
241
無
24 423
24 403
- 20
0
4.2 、原因分析 :
通過綜合判斷,流量計出現(xiàn) A102 報警是導致流量計測量不準的主要原因。查詢資料得知 A102報警代表流量計驅動增益超限,而驅動增益超限往往是液相帶氣引起的。并且在出現(xiàn) A102 報警時,變送器顯示介質密度異常,變送器正常測量液化氣密度為 523 kg /m3 ,在出現(xiàn)報警時顯示密度 200 ~300 kg /m3 波動,直至報警消失時,密度顯示正常。
據(jù)此判斷液化氣介質夾氣是造成質量流量計廠家測量不準的主要原因。而造成介質夾氣的原因是氣蝕,而氣蝕恰恰會導致質量流量計廠家測量不準。
氣蝕是指液體在一定溫度下低于該介質的飽和蒸氣壓而產(chǎn)生氣化的現(xiàn)象。液化氣在流量計內(nèi)發(fā)生氣蝕時,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大的沖擊力作用在測量管上,造成測量管異常振動。質量流量計廠家是基于振動原理進行測量的儀表,這種異常振動導致了流量計測量不準,甚至不能正常工作。氣蝕不僅造成測量管異常振動,氣泡破裂形成的沖擊波還會造成測量管疲勞而損壞。氣蝕形成的氣泡還會導致流量計測量管不滿管,而質量流量計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導致流量計不能正常測量。經(jīng)現(xiàn)場觀察并與工藝人員溝通,分析主要有設備因素和操作原因。
4. 2. 1、設備因素:
228 單元液化氣裝車是由產(chǎn)品罐區(qū) 2 臺泵提供壓力,經(jīng)管道輸送至 228 單元 6 個裝車鶴位,距離約600 m,在車少的情況下開 1 臺泵,3 臺車以上開 2臺泵。在跟車過程中發(fā)現(xiàn),2 輛車同時裝車,在開 1臺泵的情況下,流量計沒有出現(xiàn) A102 報警,但 3 輛車或 3 輛以上同時裝車時,液相就會出現(xiàn)帶氣現(xiàn)象,流量計出現(xiàn) A102 報警。分析是由于動力泵功率小、數(shù)量少,管道輸送距離遠,輸送過程中有壓損導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,輸送管道長時間暴露在陽光下暴曬,介質溫度升高,也有可能導致液化氣氣化現(xiàn)象的發(fā)生。
4. 2. 2、 操作原因:
如果正在裝車時,又有車輛加入裝車,也會導致液相流量計出現(xiàn) A102 報警的發(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 ℃ 時飽和蒸氣壓是 0. 21 ~ 0. 38 MPa,降低了管網(wǎng)壓力,液化氣介質出現(xiàn)氣蝕。
液相計量不準易造成裝車不準,而實際計量是由液相計量值減去氣相計量值,如果氣相計量不準也會造成實際計量偏少。氣相流量計測量不準是由于不滿管引起流量計零漂造成的,原因是操作人員在裝車結束后沒有關閉氣相后手閥,造成在沒有開氣相時,氣相流量計已經(jīng)開始計量,現(xiàn)場觀察到零漂累積量可達到 160 kg,這樣裝車至少多裝 160 kg。
5、改進措施:
針對上述因素,增加一臺動力泵,提高介質壓力,對輸送管道包裹保溫,減少環(huán)境溫度對介質的影響。但考慮到成本因素,流量計組態(tài)內(nèi)容中有一項開啟“夾氣處理”,實施后只能在介質帶氣時消除報警,對流量計測量不準的問題沒有明顯改觀,因此主要從以下幾條措施減小液化氣介質帶氣對流量計測量的影響。 5. 1、合理安排裝車 : 在出現(xiàn) 3 輛車以上同時裝車的情況下,開 2 臺泵,盡量避免 6 個鶴位同時裝車,6 個鶴位裝車時,雖然每輛車都能裝,但每個鶴位的流速都降低了,每臺次需要 4 h,延長了裝車時間,理論上每天能裝 36車。綜合考慮每次***多安排 5 個鶴位同時裝車,每臺次需要 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,又避免了計量不準的情況。
5. 2、增加流量計后背壓: ***小背壓根據(jù)公式: p = 2 p + 1. 25pc ,式中,p為流量計***小背壓; p,***大流量時流量計壓降; pc 液化氣飽和蒸氣壓。在批控器里組態(tài),增加液相調節(jié)閥小開度時間以增加背壓,50% 開度時間由原來的 3 min 提高到10 min,同時關小液相后手閥的開度,以提高背壓,待槽車內(nèi)壓力升高后,再全開液相后手閥。
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,關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、及時關閉氣相后手閥: 在每次裝車結束后,及時關閉氣相后手閥,防止氣相流量計零漂現(xiàn)象的產(chǎn)生。在開氣相時,先開鶴管手閥,再打開氣相后手閥。
5. 5、定期對流量計進行標零: 措施實施后部分跟蹤數(shù)據(jù)如表 2 所示。 在實施條措施后沒有再出現(xiàn)少計量的情況。由于生產(chǎn)實際,不能避免 6 個鶴位同時裝車的情況,雖然提高壓力的源頭—動力泵沒有得到解決,液化氣介質帶氣沒有得到根本消除,但實施了上述改進措施后,流量計出現(xiàn)計量不準的現(xiàn)象大大改觀,出現(xiàn)偏差時,偏差值也大大降低,滿足了生產(chǎn)要求。 6、總結: 對液化氣介質氣蝕以及由于液化氣介質氣蝕導致介質夾氣導致的質量流量計廠家測量不準的原因進行了分析。在實際使用中,介質對質量流量計廠家影響因
表 2 措施實施后部分跟蹤數(shù)據(jù)
液相前表值
液相后表值
計量
報警
氣相前表值
氣相后表值
計量
報警
地磅計量 實裝計量 偏差
報警時間
kg
kg
kg
kg
kg
min
18928428
18952878
24 466
A102
205214
205275
61
無
24 560
24 404
- 156
3
19074352
19099150
24 798
A102
205545
205841
296
無
24 580
24 503
- 77
2
19099150
19121310
22 160
無
205841
205999
157
無
22 060
22 002
- 58
0
19145084
19169748
24 664
無
206272
206533
260
無
24 400
24 403
3
0
19548870
19568878
20 008
無
208673
208673
0
無
20 040
20 008
- 32
0
0
24586
24 586
無
208673
208780
106
無
24 480
24 480
0
0
24578
47750
23 171
無
208780
208949
169
無
23 040
23 003
- 37
0
121431
145837
24 406
無
209317
209317
0
無
24 440
24 406
- 34
0
素還有很多,如介質壓力過高。質量流量計廠家是在一定壓力下標定的,通常是 0. 45MPa,而實際生產(chǎn)中往往高于標定壓力,高時甚至達到 1. 0 MPa 以上。
壓力高時,傳感器測量管材質變硬,而測量管剛度的輕微變化會引起測量產(chǎn)生一個負向偏差,導致質量流量計測量不準。因此質量流量計廠家在使用過程中,特別是在故障處理中,要充分考慮介質狀態(tài)的變化,與生產(chǎn)密切溝通,使工藝介質滿足質量流量計廠家的使用條件,已達到質量流量計廠家正常測量的目的。