质量流量计在液化气流量测量中的应用,流量计性能特点

第四届全国冶金、电力、石油和化工行业自动化技术交流论文集

【摘要】本文介绍了质量流量计的工作试验方法及其在液化气流量测量中出现的问题及其解决方法，问题典型，方法实用可靠，可供设计及维护、操作人员参考。

关键词：质量流量计；试验方法；液化气；气体；压力

1 质量流量计简介

流体在旋转的管内流动时会对管壁产生一个力，它是科里奥利在1832年研究水轮机时发现的，简称科氏力。质量流量计以科氏力为基础，在传感器内部有两根平行的T型振管，中部装有驱动线圈，两端装有拾振线圈，变送器提供的激励电压加到驱动线圈上时，振动管作往复周期振动，工业过程的流体介质流经传感器的振动管，就会在振管上产生科氏力效应，使两根振管扭转振动，安装在振管两端的拾振线圈将产生相位不同的两组信号，这两个信号差与流经传感器的流体质量流量成比例关系。计算机解算出流经振管的质量流量。不同的介质流经传感器时，振管的主振频率不同，据此解算出介质密度。安装在传感器器振管上的铂电阻可间接测量介质的温度。

质量流量计直接测量通过流量计的介质的质量流量,还可测量介质的密度及间接测量介质的温度。由于变送器是以单片机为核心的智能仪表，因此可根据上述三个基本量而导出十几种参数供用户使用。质量流量计组态灵活，功能强大,性能价格比高，是新一代流量仪表。

质量流量计的主要技术指标
(1) 主要参数:
质量流量精度: ±0.002×流量±零点漂移
密度测量精度: ±0.003g／cm3
密度测量范围: 0.5~1.5g／cm3
温度测量范围: ±1°C
(2) 传感器相关数据:
环境温度: －40~60°C
介质温度: －50~200°C
防爆类型: iBⅡBT3
关联设备: 配套变送器
(3) 变送器相关数据:
工作温度: 0~60°C
相对湿度: 95%以下
电 源: 220±10%VAC,50Hz或24±5%VDC,40W

2质量流量计安装使用

实例一
为了配合本公司气体分馏装置的扩容改造，我公司于1998年初进行了丙烯装车系统的设计、施工，其中丙烯流量表采用了太行仪表厂流量计生产的质量流量计，装置开工后，流量计工作一直正常，但其累积量与电子磅计量数据有较大偏差。原因分析:
(1) 通过与工艺人员共同探讨，排除了液化气中干气量超标（5%）引起仪表失准的可能。
(2) 从气体分馏装置拆来一套规格相同的仪表换上观察,现象不变，排除了流量计损坏的可能。
(3) 为此我们派人去中原油田炼化公司考察，该厂液化气装车系统流量仪表均采用质量流量计，投用两年多来，工作一直正常，示值准确。其工艺流程及仪表安装与我厂近似，流程图

该厂特别强调操作步骤：装车开始后，先开装车线上的手阀d，待压力表c、f示值相等时，再开气相返回线上的手阀g，而我们原来装车是，开始就将手阀d、g全部打开，这时装车线上的压力比罐车内的压力高许多，这样就很容易将罐车内残存的一部分丙烯冲回到丙烯罐内，从而产生计量误差。经过改进操作方法，该系统工作正常，达到了准确定量装车，提高工作效率的目的。

实例二

为了配合本公司气体分馏装置的改造,我公司于1998年初进行了液化气脱硫装置的设计、施工，其中液化气出脱硫醇装置流量表采用了太行仪表厂流量计分厂生产的质量流量计装置开工后，流量计工作一直不正常，具体表现为瞬时流量频繁回零，同时还显示夹带气体告警码。原因分析:
(1)通过仪表生产厂家和工艺人员共同探讨，排除了液化气中干气量超标（5%）引起仪表失准的可能。
(2)气体分馏装置拆来一套规格相同的仪表换上观察,现象不变，排除了流量计损坏的可能。
(3)又据观察，仪表的回零与介质压力有关。
为此，我们派人去洛阳石化工程公司实验厂考察，该厂两套催化装置液化气出装置仪表均采用质量流量计，投用两年多来，工作一直正常，示值准确。其中一套仪表所测介质压力为1.0MPa,另一套仪表所测介质压力为2.0MPa。其它方面与我厂近似。

我厂液化气脱硫醇装置液化气出装置压力为0.6~0.9MPa,经观察,介质压力低于0.75MPa时,仪表瞬时值回零。据此判断，0.75MPa即本公司所产液化气的饱和蒸气压(由于数据不全,根据色谱化验结果难以计算),在此压力下,液化气蒸发出的气体量超出了5%(M／M),致使质量流量计所显示的瞬时流量回零。
经与工艺、操作人员商讨，将质量流量计的传感器安装于脱硫醇装置的液化气进料泵出口，此处介质压力不低于1.3MPa,且压力稳定。改造后，质量流量计工作稳定，计量准确，达到了预期的效果。
电磁流量计维护规范进行检查和维修

　　电磁流量计的安装和投入使用过程中也会遇到各种情况，使测量产生较大的误差，甚至无法进行。这就要求仪表安装和操作人员，能够按照仪表设备的标准使用与维护规范进行检查和维修。　　电磁流量计作为精密的流量测量仪表，在安装时有较为严格的要求，比如对于外界电磁干扰的影响，对于接地的要求，还有就是对于前端和后端直管的要求都很重要，不过有时候限于现场的条件限制，导致安装无法达到理想的状态，就需要仪表安装人员能够采取相应的措施，对于现场的安装情况进行调整和优化，*终仪表的运行达到设计的要求。电磁流量计的安装和投入使用过程中也会遇到各种情况，使测量产生较大的误差，甚至无法进行。这就要求仪表安装和操作人员，能够按照仪表设备的标准使用与维护规范进行检查和维修。

　　一、流量测量值与实际值不符的检查和采取措施　　4.1故障原因　　1)转换器设定值不正确．　　2)传感器安装位置不妥，未满管或液体中含有气泡．　　3)未处理好信号电缆或使用过程中电缆绝缘下降．　　4)传感器上游流动状况不符合要求．　　5)传感器极间电阻变化或电极绝缘下降．　　4.2故障检查和采取措施　　1)复核转换器设定值和检查零点、满度值．首先检查相配套传感器和转换器的编号是否对号．当代大部分污水流量计在制造厂实流校准后在传感器名牌(或随表附《使用说明书》)标明校准的仪表常数，并在所配套的转换器内设定好．因此新安装仪表调试前首先要复核仪表常数，传感器编号和转换器编号是否配对．因为这类失配的事件时有发生，还需复核口径、量程和计量单位等设定值．　　2)查管道液状况和是否含有气泡．　　本类故障主要是管网工程设计不良或相关设备不完善所引起的，可参阅管道未充满液体或液体含有少许气泡的内容．　　3)检查信号电缆系统;　　查连接电缆匹配是否适当?连接是否正确?绝缘是否下降?　　通常人们检查污水流量计测量流量不符的故障原因，往往忽视连接传感器和转换器之间的电缆系统，经常遇到以下事例:　　a)将所附整根电缆割断后重新连接，使用一阶段后连接处吸入潮气，绝缘下降;　　b)信号线末端未处理好，内屏蔽层、外屏蔽层和信号芯相互间有短接，或与外壳短接;　　c)不用规定型号(或所附)的电缆;　　d)电缆长度超过受液体电导率制约的长度上限;　　e)液体电导率较低而传感器和转换器相距较远，　　4)调查传感器上游流动状况．　　传感器上游流动状况常因受安装空间限制，偏离规定要求，如接近产生扰流的阻流件而无足够长度的直管段，这些会引入影响测量准确的因素．特别是接近传感器上游设置调节阀或未全开的闸阀，能圆满解决的*办法是改动传感器的安装位置;在上游直管段长度不足的情况下，调整安装位置．　　5)检测电极与液体间接触电阻和电极绝缘;　　电极与液体接触电阻值主要取决于接触面积和液体电导率．　　充满电导率为150×10－6s/cm的生活和工业用水时，电极与液体接触电阻约为15kΩ．电极绝缘电阻应大于100MΩ．　　二、无流量信号输出检查和采取措施　　1.1故障原因　　1)电源方面故障．　　2)连接电缆(激磁回路，信号回路)故障．　　3)液体流动状况方面故障．　　4)传感器零部件损坏故障．　　5)转换器元器件损坏故障．　　1.2故障检查和采取措施　　1)查电源方面故障．　　首先查主电源和激磁电流熔丝，若接入符合规定电流值新熔丝再通电而又熔断，必须找出故障所在点．查电源线路板输出各路电压是否正常，或置换整个电源线路板．　　2)查连接电缆系统方面故障．分别检查连接激磁系统和信号系统的电缆是否通，连接是否正确．　　3)查液体流动方向和管内液体充满性．　　液体流动方向必须与传感器壳体上箭头方向一致．对于能正反向测量的污水流量计，若方向不一致虽仍可测量，但设定的显示流动正反方向不符，必须改正之．若管道未充满液体，主要是管网工程设计或传感器安装位置不妥．若传感器安装在a、e位置和虚线管排放b位置，应将其改装到c，d位置。　　4)查传感器完好性．　　主要检查各接线端子和激磁线圈完好性．激磁线圈及其系统出现的故障常有:a)线圈断开;b)线圈或其端子绝缘下降．二类故障中以绝缘下降出现的频度相对较高．线圈断开和绝缘下降可方便地使用万用电表和兆欧表检查．　　5)查转换器的故障．　　污水流量计转换器检查方法常采用以线路板备件替代法试排除故障．　　三、输出晃动故障原因、检查和采取措施　　2.1故障原因　　1)流动本身是波动或脉动的，实质上不是污水流量计的故障，仅如实反映流动状况．　　2)管道未充满液体或液体中含有气泡．　　3)外界杂散电流等电、磁干扰．　　4．2．2故障检查和采取措施　　1)流动本身的波动．　　若流动本身波动，仪表输出晃动则是如实反映波动状况．检查方法可在使用现场向操作人员和流程工艺人员询问或巡视有否波动源．污水流量计上游管道中有否阻流件产生旋涡．在有脉动流动源的管线上，要减缓其对流量仪表测量的影响，通常采取流量传感器远离脉动源，利用管流流阻衰减脉动;或在管线适当位置装上称作被动式滤波器的气室缓冲器，吸收脉动．　　2)管道未充满液体或液体中含有气泡　　本类故障主要是管网工程设计不良使传感器的测量管未充满液体或传感器安装不妥所致．传感器下游无背压或背压不足，如装在位置e，液流经下游很短一段管段即排人大气，若阀门2全开，传感器测量管内有可能未充满液体．有时候流体的流量较大能充满则仪表运行正常，流量减小就有可能液体充不满而使仪表失常．液体中含有气体，输出信号晃动更大．而液体中含有微小气泡，在流动过程中会逐渐在高点或死角积聚，遮盖电极而造成输出晃动．　　3)外界电磁干扰．　　污水流量计由于流量信号小易受外界干扰影响，干扰源主要有管道杂散电流、静电、电磁波和磁场．管道杂散电流主要靠污水流量计良好接地保护，通常接地电阻要小于10Ω，不要和其他电机和电器共用接地．　　四、零点不稳定检查和采取措施　　3.1故障原因　　1)管道未充满液体或液体中含有气泡．　　2)主观上认为管系液体无流动而实际上存在微小流动;其实不是污水流量计故障，而是如实反映流动状况的误解．　　3)传感器按地不完善受杂散电流等外界干扰．　　4)液体方面(如液体电导率均匀性，电极污染等问题)的原因．　　5)信号回路绝缘下降．　　3.2故障检查和采取措施　　1)管道未充满液体或液体中含有气泡．　　可参阅管道未充满液体或液体小有含有气泡的内容．　　2)管道有微量流动．　　本类故障主要是管线的截止阀密闭性差，污水流量计所检测到的微小泄漏量，误解为零点变动或零点不稳定．　　3)接地不完善受外界干扰影响和接地电位变动影响．　　管道杂散电流等外界干扰影响主要靠污水流量计良好的接地保护，通常要求接地电阻小于10Ω，不要和其他电机电器共用接地．　　4)检查液体物性．　　液体电导率变化或不均匀，在静止时会使零点变动，流动时使输出晃动．　　液体若含有杂质，或杂质沉积测量管内壁，或在测量管内壁结垢，或电极被油脂等污秽等等，均有可能出现零点变动．措施是清除污秽和沉积垢层;若零位变动大也可尝试重新调零．　　5)检查信号线路绝缘．　　信号回路绝缘下降会形成零点不稳．信号回路绝缘下降的主要原因是电极部位绝缘下降所引起的，但也不能排除信号电缆及其接线端子绝缘下降或破坏．因为有时候现场环境十分严酷，且仪表盖、导线连接处密封不慎，弥漫着潮气酸雾或粉粒尘埃侵入仪表接线盒或电缆保护层，使绝缘下降．信号回路绝缘电阻检查分别按电缆侧和流量传感器侧两部分进行，用兆欧表测试．分两次进行．　　a)充满液体测量电极表面液体接触电阻流量传感器信号线，用万用表分测量每电极与接地点间的电阻，两电极对地电阻值之间应在10!～20!．　　b)空管测量电极绝缘放空测量管，用干布揩于内表面，待完全干燥后，用H500VDC兆欧表测量各电极与地间的电阻值，阻值必须在100MΩ以上．