1、科氏質(zhì)量流量計(jì)的工作原理

科里奧利力質(zhì)量流量計(jì)(簡(jiǎn)稱(chēng)CMF)是利用流體在直線運(yùn)動(dòng)的同時(shí)處于一旋轉(zhuǎn)系中,產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力原理制成的,以質(zhì)量流量測(cè)量為目的的質(zhì)量流量計(jì)。一般由傳感器和變送器組成。直接或間接測(cè)量在旋轉(zhuǎn)管道中流動(dòng)的流體所產(chǎn)生的科氏力就可以測(cè)得質(zhì)量流量這就是科里奧利力質(zhì)量流量計(jì)的基本原理。

2、作業(yè)環(huán)境對(duì)科氏質(zhì)量流量計(jì)的影響

2.1、溫度的影響

在實(shí)際工作中,質(zhì)量流量計(jì)溫度的主要影響是來(lái)自于過(guò)程溫度對(duì)零點(diǎn)的影響。過(guò)程溫度的影響被定義為:對(duì)于流量而言,是指過(guò)程流體溫度偏離零位調(diào)整溫度而引起的zui大零位偏差。

2.2、壓力的影響

壓力影響定義為因?yàn)檫^(guò)程壓力偏離標(biāo)定壓力而引起的傳感器流量靈敏度的變化。流體過(guò)程壓力增大會(huì)使測(cè)量振動(dòng)管呈繃緊現(xiàn)象,這種壓力效應(yīng)雖然影響量很小。但是使用時(shí)過(guò)程壓力與標(biāo)定壓力相差甚大時(shí),對(duì)于高精度質(zhì)量流量計(jì)精度的影響還是不容忽視的。壓力影響量還取決于測(cè)量管管徑、壁厚和形狀。在實(shí)際工作中,質(zhì)量流量計(jì)對(duì)介質(zhì)流量的測(cè)定時(shí),不同的流量計(jì)產(chǎn)生的壓力對(duì)于同一型號(hào)流量計(jì)本身流量精度會(huì)有一定的影響。另外,不同型號(hào)的流量計(jì)在實(shí)際工作中所產(chǎn)生的壓力對(duì)其本身的精度影響也有所不同的。

2.2.1、不同過(guò)程壓力條件下對(duì)同一型號(hào)的質(zhì)量流量計(jì)的影響

質(zhì)量流量計(jì)在出廠時(shí)都會(huì)標(biāo)定自身的工作壓力,以羅斯蒙特公司的D300為例,其標(biāo)定的工作壓力在20Psi(0.14Mpa)左右。首先,通過(guò)天津石化公司計(jì)量處對(duì)羅斯蒙特D300型號(hào)的傳感器,在不同檢定壓力下的測(cè)試數(shù)據(jù)表,先了解一下過(guò)程壓力在偏離了標(biāo)定壓力的時(shí)候?qū)剖腺|(zhì)量流量計(jì)自身的影響。實(shí)驗(yàn)方法:按照正常的檢定操作安裝好流量計(jì),設(shè)定好檢定壓力,調(diào)整流量計(jì)的零點(diǎn)后,進(jìn)行檢定操作。完成一次檢定過(guò)程后,重新設(shè)定檢定壓力,在新的檢定壓力下再次進(jìn)行檢定操作,直到完成全部實(shí)驗(yàn)壓力點(diǎn)的測(cè)試。

從表1中可以發(fā)現(xiàn)D300型號(hào)流量計(jì)的過(guò)程壓力有0.1Mpa變化的時(shí)候流量計(jì)會(huì)產(chǎn)生±0.12~±0.17%的附加誤差。換言之:在流量一定的前提下(額定流量范圍內(nèi)),越接近20Psi(0.14Mpa)這個(gè)工作標(biāo)定壓力值,對(duì)流量計(jì)精度影響越小,越偏離工作壓力標(biāo)定值20Psi(0.14Mpa),對(duì)流量計(jì)精度影響越大。

2.22、不同型號(hào)的流量計(jì)在偏離標(biāo)定壓力時(shí),對(duì)其精度的影響

從羅期蒙特公司提供的各種型號(hào)傳感器的工作壓力對(duì)其流量精度、密度精度的影響表,可以得出這個(gè)結(jié)論。如表2如示

從上表得出,壓力對(duì)于流量精度的影響雖然沒(méi)有越過(guò),國(guó)家JJG897-95《質(zhì)量流量計(jì)檢定規(guī)程》。但是,條件變化的時(shí)候還是不可小視的,因此對(duì)于質(zhì)量流量計(jì)日常的標(biāo)定工作是非常有必要的。

2.2.3、日常工作中的壓力補(bǔ)償方法

下面以羅斯蒙特質(zhì)量流量計(jì)(D300,CMF300)壓力補(bǔ)償為例,進(jìn)行一下壓力補(bǔ)償方法的闡述

2.2.3.1、流量系數(shù)標(biāo)定法。

可以根據(jù)工作壓力對(duì)流量計(jì)標(biāo)定的系數(shù)進(jìn)行重新修正。壓力修正公式如下:

修正后流量系數(shù)=原有流量系數(shù)*[1-對(duì)流量計(jì)影響精度*(工作壓力-標(biāo)定壓力)]

舉例說(shuō)明:比如D300型號(hào)的傳感器標(biāo)定壓力20Psi,而在實(shí)際工作中流量計(jì)工作壓力處于較為衡定的10Ps(實(shí)際中不可能存在)。原來(lái)的流量系數(shù)為448.22;D300型號(hào)的傳感器受壓力影響為-0.009R%/Psi(上表2所示),把數(shù)據(jù)帶入流量計(jì)補(bǔ)償公式后得到:

修正后流量系數(shù)=448.22*[1-(-0.009%)*(100-20)]=451.45

計(jì)算結(jié)果使流量計(jì)的流量系數(shù)由原來(lái)的448.22變成451.45,比原來(lái)的流量計(jì)的流量系數(shù)增加了0.72%通過(guò)Prolinkll件或者HART抄器把修正流量系數(shù)寫(xiě)入流量計(jì),就相當(dāng)于在原有流量系數(shù)上乘以了一個(gè)固定常數(shù)1.0072。也就是在壓力衡定的情況下進(jìn)行修正了,但是由于流量計(jì)這個(gè)流量系數(shù)是一個(gè)比較敏感的系數(shù),質(zhì)量計(jì)量技術(shù)監(jiān)督部門(mén)對(duì)于這個(gè)系數(shù)的改動(dòng)十分重視,一般不允許以企業(yè)行為對(duì)此參數(shù)更行在線標(biāo)定。因此,此系數(shù)不適合以油庫(kù)的行為進(jìn)行修正,上面論述只是一種補(bǔ)償方法,不適合石油行業(yè)使用。

2.2.3.2、靜態(tài)壓力補(bǔ)償法。

通過(guò)對(duì)壓力流量系數(shù)、壓力密度系數(shù)的修正以及流量壓力的測(cè)量,來(lái)解決壓力補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題。此方法就是直接針對(duì)流量系數(shù)和密度系數(shù)及流體的壓力的修正,來(lái)補(bǔ)償由于過(guò)程壓力偏離標(biāo)定壓力而對(duì)流量和密度造成的影響。在實(shí)際工作中,首先,要看流體壓力對(duì)傳感器有沒(méi)有影響,其次,要看實(shí)際工作中的過(guò)程壓力是否偏離了標(biāo)定壓力,而且實(shí)際工作中的過(guò)程壓力偏離的程度是比較衡定的,在這個(gè)時(shí)候就需要進(jìn)行此方法補(bǔ)償了。根據(jù)羅斯猛特公司提供的流量計(jì)產(chǎn)品樣本,可以查閱到需要進(jìn)行靜態(tài)壓力補(bǔ)償?shù)牧髁坑?jì)型號(hào),并且分別找出壓力對(duì)流量和密度的影響的系數(shù)(上表2),然后用HART手抄器或ProLink112.0軟件寫(xiě)入流量計(jì)。

2.2.3.3、動(dòng)態(tài)壓力補(bǔ)償法。

就是按裝壓差變送器進(jìn)行在線的壓力補(bǔ)償,此種方法的補(bǔ)償根據(jù)壓力變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償,此方法適用于流體壓力變化十分明顯,并且偏離標(biāo)定工作壓力較大的情況。

壓差變送器在線補(bǔ)償有內(nèi)置電源(變送器供電)和外接電源兩種接線方法,采用內(nèi)置電源時(shí),就是把壓力變送器的兩根電源線接到變送器的PS端(正接P,負(fù)接S),并對(duì)變送器進(jìn)行適當(dāng)設(shè)置,這樣當(dāng)被測(cè)油品壓力波動(dòng)時(shí),可以在線進(jìn)行實(shí)時(shí)的補(bǔ)償。采用外接電源時(shí),由外接24V直流電源供電,設(shè)置方法無(wú)異。采用這兩種方法也需要用ProLinkn傳感器進(jìn)行配置事實(shí)上,在實(shí)際工作中。傳感器在壓力的作用下一定會(huì)對(duì)流量有影響,在作業(yè)時(shí),如果存在流量的實(shí)時(shí)波動(dòng),壓力的變化,就應(yīng)該把壓力因素考慮進(jìn)去,筆者建議使用后兩者的補(bǔ)償方法,zui好選用外接壓差變送器的方法進(jìn)行補(bǔ)償。以達(dá)到每次計(jì)量工作更加精確的目的,也盡可能的減少了在交接中的計(jì)量糾分

上面所闡述的方法和建議只是有針對(duì)性對(duì)羅斯蒙特的質(zhì)量流量計(jì)和油庫(kù)實(shí)際的情況進(jìn)行的,其它地區(qū)由于庫(kù)區(qū)設(shè)計(jì)和管道工藝的流程的不同而有所區(qū)別。