影响质量流量计准确性的外在因素分析

本文结合实际案例进行分析, 阐述影响计量准确性的几个外在因素, 同时提出解决方案。

质量流量计正常工作时, 测量管处于震动状态, 对外来震动非常敏感, 如果在流量计安装区域存在其他震动源, 震动源的震动频率会影响质量流量计测量管的震动频率, 引起流量计的异常震动和零点漂移, 造成流量计量误差。

处理方法:流量计本身应加坚实的支撑或减振板, 隔离管道振动;同时做好小流量切除。

由于传感器是通过激励线圈使测量管产生震动的, 如果流量计工作区域附近有较大的磁场干扰, 会对测量结果造成影响。

处理方法:泵、电机等能产生电磁干扰的设备与流量计间隔至少3米以上, 仪表走线要避开可能产生电磁干扰的设备。

在流量计安装过程中, 如果流量计的传感器法兰与管道的中心轴没有对准, 管道所产生的应力会作用到质量流量计的测量管上, 引起检测探头的不对称或变形, 从而导致零点漂移, 造成计量误差。

处理方法:

(1) 流量计安装前, 先将法兰焊接在工艺管道上, 先用直管段代替流量计传感器, 安装到管道上, 然后拆下直管段, 再安装流量计, 可减小安装应力。

(2) 流量计安装完毕后, 用手操器或在变送器界面调出“调零菜单”并记录出厂零点预设值, 调零完毕后再观察此时零点值, 前后两值要保证在一个数量级。如果两值之间差异较大, 则说明安装应力太大, 应重新安装。

目前生产的流量计只能做到准确测量单相流, 而在实际测量过程中, 当工况条件发生变化时, 物料容易汽化, 形成两相流, 而两相流往往是人们容易忽略的问题。气液的结合虽然缓冲了仪表的震动, 但要求驱动线路输出更多的能量以保持流量管的震动。由于流量管对驱动电流本身有限制, 一旦为了保持流量管的震动而使输出的电流超出范围, 流量计将无法准确测量。

处理方法: (1) 改善物料发运的工况条件, 使其含有的气泡尽可能均匀分布, 达到流量计正常计量的要求; (2) 质量流量计上游安装消气器, 尽量减少气液混合现象; (3) 严格按照质量流量计安装规范安装, 测量液体物料的流量管朝下安装。

震动、电磁干扰、安装应力这三个因素, 往往在流量计正式投用前的器具认可环节就被逐一确认, 并消除隐患, 笔者就不再做详细分析。然而两相流的产生往往需要结合物料性质以及发运工况等多因素共同分析, 实际排查中存在一定难度。笔者就两相流问题以固液两相、气液两项以及特殊的气液两相三个案例进行分析。

沥青在正常温度下呈半固态。公司沥青海运将沥青出厂后, 由储运部二车间沥青罐通过泵输送至泊位, 距离为 (2~3) km。沥青罐温度为130℃~140℃, 管道温度为100℃左右。目前海运出厂的沥青管线分三段进行伴热保温, 但因传送距离长, 保温措施并不能使管道内沥青达到符合计量要求的特性。加之传输初期, 管道内还留存上次发料剩余的沥青, 此沥青由于管道温度的影响, 黏度下降, 部分物料从液态变为固态, 而管道后端的背压不足以保持管内物料的均匀状态, 所以经过流量计的沥青为固液混合状态, 直接引发计量误差。

针对以上分析结果, 计量人员提出了沥青海运出厂采用流量计计量时, 必须保证沥青管道内温度不低于130℃的要求, 并建议完善保温措施, 提高伴热效率。采用打循环的方式对管道进行预热, 即在流量计下游增加循环管线, 发料前先打循环, 用罐内热油将管线内沥青顶掉, 以此保证沥青保持液体的工作状态。另一方面, 溶剂脱沥青装置生产沥青时加入了碳四溶剂, 因此沥青中含有少量碳四轻烃组分, 在高温、低压时气化, 造成气液两相。质量流量计的运行背压偏低, 低于液体的饱和蒸汽压, 会造成液体汽化, 尤其对于轻烃类液体和液化气等易挥发物质, 因此需要增加背压的要求。

根据沥青的工艺和产品特性, 温度需不低于130℃, 压力不低于0.3MPa, 则能保证计量的准确度要求。

环氧乙烷易燃、易爆、易自聚, 有毒, 装车过程存在一定的危险性。公司经公路将环氧乙烷出厂, 现具有五条环氧乙烷装车线, 每条装车线上均装有准确度为0.2%的质量流量计, 现以流量计数作为结算数据, 并通过汽车衡称重数据进行监督比对。环氧乙烷灌装时压力必须大于其饱和蒸汽压, 以防止环氧乙烷气化, 才能保证质量流量计计量准确。然而在灌装过程中压力超压时, 会通过罐装车的泄压阀释放压力, 这也会造成部分经罐车内气化的环氧乙烷通过泄压阀排出, 从而造成按流量计计量失准的情况。

以流量计结算的前提就需要解决这两处的环氧乙烷气化问题。针对这两点, 提出了相对应的解决方案, 均在输送工艺上进行解决。首先是可以在罐装间隙, 始终让环氧乙烷以打循环的方式充满流量计, 以确保流量计中的环氧乙烷一直处于液相, 避免由于气液两相造成流量计失准。再就是装车结束后, 用氮气将流量计管线后的所有环氧乙烷吹扫至罐车内, 以确保所有经过流量计计量的环氧乙烷都装进了客户罐车中, 使客户利益得到保护。为防止环氧乙烷气化, 装车前用氮气将装车前压力控制在0.3MPa, 输送泵出口压力控制在0.7MPa, 对灌装过程中泄压阀的压力控制在0.35MPa, 并将环氧乙烷的温度控制在0℃以下, 这样环氧乙烷因气相流失的量可忽略不计。

PX为无色透明液体, 公司通过公路出厂销售给客户。有一段时间, 出现过每天车装料时, 有严重超差的情况, 且无规律地在多个PX装货架上发生。针对这一情况, 对流量各方面进行检查都无法找到原因。通过实时数据, 分析其流量、密度、温度情况, 发现车出现超差时都会有密度明显异常的情况。然而根据PX的物理特性以及当时的温度、压力状况, 不足以造成PX的气化。那么经过流量计的气体又是什么呢?

通过与现场工艺员对整个发运流程一步步分析, 终于发现造成密度异常是因为吹扫的氮气进入了管线。每天装料完毕后, 氮气阀门未被关闭, 氮气压力又比较高, 就会通过控制阀门泄漏进管线, 在管线中聚集成气泡, 从而造成流量计计量失准。通过提高对氮气阀门的操作要求, 针对氮气泄漏进行控制, 公路灌装PX车超差的问题得以解决。

从对质量流量计影响因素分析来看, 仪表自身因素造成的影响比较容易分析与查找, 解决起来也较为方便。而被测介质的两相流虽然目前可以通过实时数据快速查出, 但是如何解决两相流问题, 需要对物料的物理特性、仪表本身、工况条件等都要有全方位的了解和掌握, 才能根据出现的问题对症下药, 解决两相流造成的计量失准问题。

在解决计量纠纷的时候, 不光要关注流量计本身, 同时也要注意外在因素对流量计正常工作的影响。