質量流量計的應用以科氏力氏質量流量計(CMF)的應用(由于其具有測量準確度高、量程比寬、適用介質范圍廣、可靠性好等特點)最為廣泛,它主要是以測液體介質為主,也可用于中、高壓氣體介質的測量。目前,對一般液體介質,如汽油、煤油、柴油等的測量多采用的是油罐的人工檢尺或容積式流量計,即首先要用油尺(或儀表)測量出油罐的實際液位,根據罐表計算它的體積,再乘以密度就是油品的質量流量。這不僅要考慮到儀表本身的準確度、還要考慮溫度等參數的影響以及操作過程中的偏差。使用質量流量計則避免了后者帶來的偏差。下面對質量流量計的使用談幾點體會。
首先介紹一個應用實例,表l給出了CMF計量70#汽油、與油罐的人工檢尺的對比結果。
表1 CMF和油罐人工檢尺測量汽油的數據對比
品名 |
檢尺計量/t |
流量計計量/t |
差量/t |
差率/t |
70#汽油 |
312.96 |
312.48/ |
-0.48 |
-0.15 |
314.76 |
314.66 |
-0.10 |
+0.03 |
|
305.45 |
305.30 |
-0.15 |
-0.05 |
|
320.84 |
320.21 |
-0.63 |
-0.20 |
|
309.37 |
309.80 |
+0.53 |
+0.17 |
|
327.58 |
328.10 |
+0.52 |
+0.16 |
|
小計 |
1890.96 |
1890.55 |
-0.41 |
-0.20 |
從表1可以看出CMF與油罐的人工檢尺的計量結果相比,有一定的差異。實際上,因CMF的客觀性強于人工檢尺和容積式流量計,故采用CMF計量的可信度較高,準確度也較高。
1 做好質量流量計的選型是關鍵
一般情況下,質量流量計應選用一些國際上比較有名望的廠家,要確保流量計質量可靠,除此之外,質量流量計的使用要選擇合適的量程比.這是因為,質量流量計的精度和流量之間也存在著相對應的關系(見圖1)、從圖中可以看出,當實際流量大于額定流量的10% 以后,誤差較小,而當實際流量低于額定流量10%時,誤差急劇增大,所以選擇流量計時、最小流量一般不能低于該流量計額定流量的10%,否則誤差則會增大。以ROSEMOUNT的DS300質量流量計為例,該儀表的最大額定流量為186t/h,在使用時的儀表最小流量應不小于18t/h。在這種情況下,一般測量精度能夠保證。理論上講,越接近儀表的額定流量,儀表的測量精度越高,但實際上,隨著流量的增加,壓損增加較多而精度增加不多,是得不償失的。質量流量計的流量、精度和壓損之間的關系見圖1。
2 進行必要的溫壓補償
大多數質量流量計能對被測介質質量(體積)流量隨溫度和壓力變化自動校正,但也有部份高壓、大管徑流量計隨著工作壓力升高時會能引起一些測量誤差,這就需要進行壓力補償。這是因為、流量計的測量壓力變化時,會引起振動管剛度的輕微變化,這種變化和質量流量計振動管的幾何形狀、外觀直徑和管壁厚薄都有關系,對于口徑比較大的傳感器這種壓力效應就更加明顯。如果流量計的工作壓力在30Psi(0.2MPa)左右,誤差很小,(因為ROSEMOUNT公司質量流量計標定壓力在30Psi左右)但是偏離標定點以后,流量系數會發生微小的變化。必須進行修正。表2給出了ROSEMOUNT公司生產的各種流量計的壓力效應數值。圖2列出了ROSEMOUNT E型質量流量計壓力變化與測量誤差之問的關系。所以我們可以根據工作壓力對流量計的標定系數進行修正, ROSEMOUNT的質量流量計壓力校正公式為:
校正后的流量系數=原來的流量系數× [1-流量計的壓力效應)×(P操作-P標定)]
表2質量流量計壓力效應數值表
儀表型號 |
誤差(%Psi) |
DL100S |
-0.006 |
DL200S |
-0.008 |
DL150S DL150H |
-0.0004 |
DS300S DL300H |
-0.008 |
DS600S |
-0.005 |
CMF200M CMF200H |
-0.0008 |
CMF300M CMF300H |
-0.0006 |
為了有個數量級的概念在此舉一個ROSEMOUNT DS300質量流量計計算實例,若ROSEMOUNT質量流量計的標定壓力為30Psi(0.2MPa),流量計的工作壓力為300 Psi(2.0MPa),若原來的流量標定系數為464.52,DS300的壓力效應數據為-0.008%/Psi,把這些數據代入流量計的補償公式后得到:
校正后的流量系數=464.52×[1-(-0.008%/Psi)× (300.30)]= 474.55
計算結果使流量計的流量系數由原來的464.52變為474.55,比原來流量計的流量系數增加2.16%,也就是說誤差增加了2.16%,如果不加壓力補償,誤差就大大增加了。通常壓力補償有二種方法,分別介紹如下:
①在線壓力補償。有內置電源和外接電源二種接法,采用內置電源時.就是把壓力變送器的二根電源線接到質量流量計變送器RFT9739的P、S二端,(正接P,負接S)并對變送器進行適當設置,這樣當破測介質壓力波動時,自動進行補償。采用外接電源時、要外接24V直流電源,設置方法相同,接線方法分別見圖3所示。
② 固定壓力補償,在質量流量計入口壓力相對恒定時,可以根據ROSEMOUNT公司提供的公式對質量流量計的流量系數進行計算,把經過計算新的流量系數設置到變送器中。就等于在原有的質量流量計系數上乘以一個固定常數。
3 正確的安裝是保證質量流量計正常使用的關鍵
質量流量計是一種測量精度較高的流量計,它可以用于測量液體,也可以測量氣體,漿液等。但是不可以測量氣液二相流的流體。所以在安裝時要把握一個原則,就是要保證流量計在測量液體時測量管中不能有氣體,在測量氣體時測量管中不能有液體。測量液體,氣體和漿液的安裝方法分別見圖4、圖5和圖6所示。
(1)安裝時質量流量計安裝法蘭二端不能有應力
因為質量流量計在正常工作時是靠振動管扭曲振動來工作的,一旦振動管二端有應力,就會影響它的振動頻率和幅值,因而影響流量計量的正確性。
(2)正確地安裝管道支撐
傳感器上下游管道應牢固地安裝在同一穩周的支架上,管道支撐應盡量靠近法蘭,傳感器和管道應一直線,不要在傳感器外殼上加任何支撐(見圖7)。
(3)確保閥門的正確安裝
為了可使流量計對零,在傳感器上下游應安裝有截止閥,如果要安裝控制閥應盡量安裝在下游,防止介質在傳感器內汽化和抽空。
4 定時進行流量標定
一般在使用一段時間后,流量計的系數會有一些輕微的變化,所以應每年送到計量機構進行標定,確保計量正確。
5 使用效果
現在某大型石化企業,共有兩臺質量流量計.其中一臺達到了國際計量標準的要求,精度達到了0.2%以內,另一臺計量誤差0.35%,能滿足國內計量的要求,這對于提高企業的計量水平、自動化水平和減少工人的勞動強度,將起到積極作用。盡管質量流量計應用起步較晚,但已經有了良好的開端。質量流量計的應用前景將是美好的。