影響質(zhì)量流量計(jì)準(zhǔn)確性的外在因素分析

上海自動(dòng)化儀表有限公司結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行分析，闡述影響計(jì)量準(zhǔn)確性的幾個(gè)外在因素，同時(shí)提出解決方案。

一、影響質(zhì)量流量計(jì)準(zhǔn)確性的外在因素分析及處理方法

    1.震動(dòng)。質(zhì)量流量計(jì)正常工作時(shí)，測量管處于震動(dòng)狀態(tài)，對(duì)外來震動(dòng)非常敏感，如果在流量計(jì)安裝區(qū)域存在其他震動(dòng)源，震動(dòng)源的震動(dòng)頻率會(huì)影響質(zhì)量流量計(jì)測量管的震動(dòng)頻率，引起流量計(jì)的異常震動(dòng)和零點(diǎn)漂移，造成流量計(jì)量誤差。

    處理方法： 流量計(jì)本身應(yīng)加堅(jiān)實(shí)的支撐或減振板，隔離管道振動(dòng)；同時(shí)做好小流量切除。

    2.電磁干擾。由于傳感器是通過激勵(lì)線圈使測量管產(chǎn)生震動(dòng)的，如果流量計(jì)工作區(qū)域附近有較大的磁場干擾，會(huì)對(duì)測量結(jié)果造成影響。

    處理方法：泵、電機(jī)等能產(chǎn)生電磁干擾的設(shè)備與流量計(jì)間隔至少3米以上， 儀表走線要避開可能產(chǎn)生電磁干擾的設(shè)備。

    3.安裝應(yīng)力。在流量計(jì)安裝過程中，如果流量計(jì)的傳感器法蘭與管道的中心軸沒有對(duì)準(zhǔn)，管道所產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)作用到質(zhì)量流量計(jì)的測量管上，引起檢測探頭的不對(duì)稱或變形，從而導(dǎo)致零點(diǎn)漂移，造成計(jì)量誤差。

    處理方法：

    （1）流量計(jì)安裝前，先將法蘭焊接在工藝管道上，先用直管段代替流量計(jì)傳感器，安裝到管道上，然后拆下直管段，再安裝流量計(jì)，可減小安裝應(yīng)力。

    （2）流量計(jì)安裝完畢后，用手操器或在變送器界面調(diào)出“調(diào)零菜單”并記錄出廠零點(diǎn)預(yù)設(shè)值，調(diào)零完畢后再觀察此時(shí)零點(diǎn)值， 前后兩值要保證在一個(gè)數(shù)量級(jí)。如果兩值之間差異較大，則說明安裝應(yīng)力太大，應(yīng)重新安裝。

    4.兩相流。目前生產(chǎn)的流量計(jì)只能做到準(zhǔn)確測量單相流，而在實(shí)際測量過程中，當(dāng)工況條件發(fā)生變化時(shí)，物料容易汽化， N_3 -形成兩相流，而兩相流往往是人們?nèi)菀缀雎缘膯栴}。氣液的結(jié)合雖然緩沖了儀表的震動(dòng)，但要求驅(qū)動(dòng)線路輸出更多的能量以保持流量管的震動(dòng)。由于流量管對(duì)驅(qū)動(dòng)電流本身有限制，一旦為了保持流量管的震動(dòng)而使輸出的電流超出范圍，流量計(jì)將無法準(zhǔn)確測量。

    處理方法：（1）改善物料發(fā)運(yùn)的工況條件，使其含有的氣泡盡可能均勻分布，達(dá)到流量計(jì)正常計(jì)量的要求；（2）質(zhì)量流量計(jì)上游安裝消氣器，盡量減少氣液混合現(xiàn)象；（3）嚴(yán)格按照質(zhì)量流量計(jì)安裝規(guī)范安裝，測量液體物料的流量管朝下安裝。

二、案例分析

    震動(dòng)、電磁干擾、安裝應(yīng)力這三個(gè)因素，往往在流量計(jì)正式投用前的器具認(rèn)可環(huán)節(jié)就被逐一確認(rèn)，并消除隱患，筆者就不再做詳細(xì)分析。然而兩相流的產(chǎn)生往往需要結(jié)合物料性質(zhì)以及發(fā)運(yùn)工況等多因素共同分析，實(shí)際排查中存在一定難度。筆者就兩相流問題以固液兩相、氣液兩項(xiàng)以及特殊的氣液兩相三個(gè)案例進(jìn)行分析。

    1.固液兩相———瀝青海運(yùn)出廠

    瀝青在正常溫度下呈半固態(tài)。公司瀝青海運(yùn)將瀝青出廠后， 由儲(chǔ)運(yùn)部二車間瀝青罐通過泵輸送至泊位，距離為（2~3）km。瀝青罐溫度為130℃～140℃，管道溫度為100℃左右。目前海運(yùn)出廠的瀝青管線分三段進(jìn)行伴熱保溫，但因傳送距離長，保溫措施并不能使管道內(nèi)瀝青達(dá)到符合計(jì)量要求的特性。加之傳輸初期，管道內(nèi)還留存上次發(fā)料剩余的瀝青，此瀝青由于管道溫度的影響，黏度下降，部分物料從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，而管道后端的背壓不足以保持管內(nèi)物料的均勻狀態(tài)，所以經(jīng)過流量計(jì)的瀝青為固液混合狀態(tài)，直接引發(fā)計(jì)量誤差。

    針對(duì)以上分析結(jié)果，計(jì)量人員提出了瀝青海運(yùn)出廠采用流量計(jì)計(jì)量時(shí)，必須保證瀝青管道內(nèi)溫度不低于130℃的要求， 并建議完善保溫措施， 提高伴熱效率。采用打循環(huán)的方式對(duì)管道進(jìn)行預(yù)熱，即在流量計(jì)下游增加循環(huán)管線，發(fā)料前先打循環(huán)，用罐內(nèi)熱油將管線內(nèi)瀝青ding掉， 以此保證瀝青保持液體的工作狀態(tài)。另一方面，溶劑脫瀝青裝置生產(chǎn)瀝青時(shí)加入了碳四溶劑，因此瀝青中含有少量碳四輕烴組分，在高溫、低壓時(shí)氣化，造成氣液兩相。質(zhì)量流量計(jì)的運(yùn)行背壓偏低，低于液體的飽和蒸汽壓，會(huì)造成液體汽化，尤其對(duì)于輕烴類液體和液化氣等易揮發(fā)物質(zhì)，因此需要增加背壓的要求。

    根據(jù)瀝青的工藝和產(chǎn)品特性， 溫度需不低于130℃，壓力不低于0.3MPa，則能保證計(jì)量的準(zhǔn)確度要求。

    2.氣液兩相———環(huán)氧乙烷公路出廠

    環(huán)氧乙烷易燃、易爆、易自聚，有毒，裝車過程存在一定的危險(xiǎn)性。公司經(jīng)公路將環(huán)氧乙烷出廠，現(xiàn)具有五條環(huán)氧乙烷裝車線，每條裝車線上均裝有準(zhǔn)確度為0.2%的質(zhì)量流量計(jì)，現(xiàn)以流量計(jì)數(shù)作為結(jié)算數(shù)據(jù)，并通過汽車衡稱重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)督比對(duì)。環(huán)氧乙烷灌裝時(shí)壓力必須大于其飽和蒸汽壓，以防止環(huán)氧乙烷氣化，才能保證質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量準(zhǔn)確。然而在灌裝過程中壓力超壓時(shí)，會(huì)通過罐裝車的泄壓閥釋放壓力，這也會(huì)造成部分經(jīng)罐車內(nèi)氣化的環(huán)氧乙烷通過泄壓閥排出，從而造成按流量計(jì)計(jì)量失準(zhǔn)的情況。

    以流量計(jì)結(jié)算的前提就需要解決這兩處的環(huán)氧乙烷氣化問題。針對(duì)這兩點(diǎn)， 提出了相對(duì)應(yīng)的解決方案，均在輸送工藝上進(jìn)行解決。首先是可以在罐裝間隙，始終讓環(huán)氧乙烷以打循環(huán)的方式充滿流量計(jì)，以確保流量計(jì)中的環(huán)氧乙烷一直處于液相，避免由于氣液兩相造成流量計(jì)失準(zhǔn)。再就是裝車結(jié)束后，用氮?dú)鈱⒘髁坑?jì)管線后的所有環(huán)氧乙烷吹掃至罐車內(nèi)， 以確保所有經(jīng)過流量計(jì)計(jì)量的環(huán)氧乙烷都裝進(jìn)了客戶罐車中，使客戶利益得到保護(hù)。為防止環(huán)氧乙烷氣化，裝車前用氮?dú)鈱⒀b車前壓力控制在0.3MPa，輸送泵出口壓力控制在0.7MPa， 對(duì)灌裝過程中泄壓閥的壓力控制在0.35MPa，并將環(huán)氧乙烷的溫度控制在0℃以下，這樣環(huán)氧乙烷因氣相流失的量可忽略不計(jì)。

    3.特殊的氣液兩相———PX（對(duì)二甲苯）公路出廠PX為無色透明液體， 公司通過公路出廠銷售給客戶。有一段時(shí)間，出現(xiàn)過每天第一車裝料時(shí)，有嚴(yán)重超差的情況，且無規(guī)律地在多個(gè)PX裝貨架上發(fā)生。針對(duì)這一情況，對(duì)流量各方面進(jìn)行檢查都無法找到原因。通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，分析其流量、密度、溫度情況，發(fā)現(xiàn)第一車出現(xiàn)超差時(shí)都會(huì)有密度明顯異常的情況。然而根據(jù)PX的物理特性以及當(dāng)時(shí)的溫度、壓力狀況，不足以造成PX的氣化。那么經(jīng)過流量計(jì)的氣體又是什么呢？

    通過與現(xiàn)場工藝員對(duì)整個(gè)發(fā)運(yùn)流程一步步分析，終于發(fā)現(xiàn)造成密度異常是因?yàn)榇祾叩牡獨(dú)膺M(jìn)入了管線。每天裝料完畢后，氮?dú)忾y門未被關(guān)閉，氮?dú)鈮毫τ直容^高，就會(huì)通過控制閥門泄漏進(jìn)管線，在管線中聚集成氣泡，從而造成流量計(jì)計(jì)量失準(zhǔn)。通過提高對(duì)氮?dú)忾y門的操作要求，針對(duì)氮?dú)庑孤┻M(jìn)行控制，公路灌裝PX第一車超差的問題得以解決。

三、結(jié)論

    從對(duì)質(zhì)量流量計(jì)影響因素分析來看，儀表自身因素造成的影響比較容易分析與查找，解決起來也較為方便。而被測介質(zhì)的兩相流雖然目前可以通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)快速查出，但是如何解決兩相流問題，需要對(duì)物料的物理特性、儀表本身、工況條件等都要有全方位的了解和掌握，才能根據(jù)出現(xiàn)的問題對(duì)癥下藥，解決兩相流造成的計(jì)量失準(zhǔn)問題。

    在解決計(jì)量糾紛的時(shí)候， 不光要關(guān)注流量計(jì)本身，上海自動(dòng)化儀表有限公司同時(shí)也要注意外在因素對(duì)流量計(jì)正常工作的影響。