影響質量流量計準確性的外在因素分析

上海自動化儀表有限公司結合實際案例進行分析，闡述影響計量準確性的幾個外在因素，同時提出解決方案。

一、影響質量流量計準確性的外在因素分析及處理方法

    1.震動。質量流量計正常工作時，測量管處于震動狀態，對外來震動非常敏感，如果在流量計安裝區域存在其他震動源，震動源的震動頻率會影響質量流量計測量管的震動頻率，引起流量計的異常震動和零點漂移，造成流量計量誤差。

    處理方法： 流量計本身應加堅實的支撐或減振板，隔離管道振動；同時做好小流量切除。

    2.電磁干擾。由于傳感器是通過激勵線圈使測量管產生震動的，如果流量計工作區域附近有較大的磁場干擾，會對測量結果造成影響。

    處理方法：泵、電機等能產生電磁干擾的設備與流量計間隔至少3米以上， 儀表走線要避開可能產生電磁干擾的設備。

    3.安裝應力。在流量計安裝過程中，如果流量計的傳感器法蘭與管道的中心軸沒有對準，管道所產生的應力會作用到質量流量計的測量管上，引起檢測探頭的不對稱或變形，從而導致零點漂移，造成計量誤差。

    處理方法：

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

    （2）流量計安裝完畢后，用手操器或在變送器界面調出“調零菜單”并記錄出廠零點預設值，調零完畢后再觀察此時零點值， 前后兩值要保證在一個數量級。如果兩值之間差異較大，則說明安裝應力太大，應重新安裝。

    4.兩相流。目前生產的流量計只能做到準確測量單相流，而在實際測量過程中，當工況條件發生變化時，物料容易汽化， N_3 -形成兩相流，而兩相流往往是人們容易忽略的問題。氣液的結合雖然緩沖了儀表的震動，但要求驅動線路輸出更多的能量以保持流量管的震動。由于流量管對驅動電流本身有限制，一旦為了保持流量管的震動而使輸出的電流超出范圍，流量計將無法準確測量。

    處理方法：（1）改善物料發運的工況條件，使其含有的氣泡盡可能均勻分布，達到流量計正常計量的要求；（2）質量流量計上游安裝消氣器，盡量減少氣液混合現象；（3）嚴格按照質量流量計安裝規范安裝，測量液體物料的流量管朝下安裝。

二、案例分析

    震動、電磁干擾、安裝應力這三個因素，往往在流量計正式投用前的器具認可環節就被逐一確認，并消除隱患，筆者就不再做詳細分析。然而兩相流的產生往往需要結合物料性質以及發運工況等多因素共同分析，實際排查中存在一定難度。筆者就兩相流問題以固液兩相、氣液兩項以及特殊的氣液兩相三個案例進行分析。

    1.固液兩相———瀝青海運出廠

    瀝青在正常溫度下呈半固態。公司瀝青海運將瀝青出廠后， 由儲運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。目前海運出廠的瀝青管線分三段進行伴熱保溫，但因傳送距離長，保溫措施并不能使管道內瀝青達到符合計量要求的特性。加之傳輸初期，管道內還留存上次發料剩余的瀝青，此瀝青由于管道溫度的影響，黏度下降，部分物料從液態變為固態，而管道后端的背壓不足以保持管內物料的均勻狀態，所以經過流量計的瀝青為固液混合狀態，直接引發計量誤差。

    針對以上分析結果，計量人員提出了瀝青海運出廠采用流量計計量時，必須保證瀝青管道內溫度不低于130℃的要求， 并建議完善保溫措施， 提高伴熱效率。采用打循環的方式對管道進行預熱，即在流量計下游增加循環管線，發料前先打循環，用罐內熱油將管線內瀝青ding掉， 以此保證瀝青保持液體的工作狀態。另一方面，溶劑脫瀝青裝置生產瀝青時加入了碳四溶劑，因此瀝青中含有少量碳四輕烴組分，在高溫、低壓時氣化，造成氣液兩相。質量流量計的運行背壓偏低，低于液體的飽和蒸汽壓，會造成液體汽化，尤其對于輕烴類液體和液化氣等易揮發物質，因此需要增加背壓的要求。

    根據瀝青的工藝和產品特性， 溫度需不低于130℃，壓力不低于0.3MPa，則能保證計量的準確度要求。

    2.氣液兩相———環氧乙烷公路出廠

    環氧乙烷易燃、易爆、易自聚，有毒，裝車過程存在一定的危險性。公司經公路將環氧乙烷出廠，現具有五條環氧乙烷裝車線，每條裝車線上均裝有準確度為0.2%的質量流量計，現以流量計數作為結算數據，并通過汽車衡稱重數據進行監督比對。環氧乙烷灌裝時壓力必須大于其飽和蒸汽壓，以防止環氧乙烷氣化，才能保證質量流量計計量準確。然而在灌裝過程中壓力超壓時，會通過罐裝車的泄壓閥釋放壓力，這也會造成部分經罐車內氣化的環氧乙烷通過泄壓閥排出，從而造成按流量計計量失準的情況。

    以流量計結算的前提就需要解決這兩處的環氧乙烷氣化問題。針對這兩點， 提出了相對應的解決方案，均在輸送工藝上進行解決。首先是可以在罐裝間隙，始終讓環氧乙烷以打循環的方式充滿流量計，以確保流量計中的環氧乙烷一直處于液相，避免由于氣液兩相造成流量計失準。再就是裝車結束后，用氮氣將流量計管線后的所有環氧乙烷吹掃至罐車內， 以確保所有經過流量計計量的環氧乙烷都裝進了客戶罐車中，使客戶利益得到保護。為防止環氧乙烷氣化，裝車前用氮氣將裝車前壓力控制在0.3MPa，輸送泵出口壓力控制在0.7MPa， 對灌裝過程中泄壓閥的壓力控制在0.35MPa，并將環氧乙烷的溫度控制在0℃以下，這樣環氧乙烷因氣相流失的量可忽略不計。

    3.特殊的氣液兩相———PX（對二甲苯）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。有一段時間，出現過每天第一車裝料時，有嚴重超差的情況，且無規律地在多個PX裝貨架上發生。針對這一情況，對流量各方面進行檢查都無法找到原因。通過實時數據，分析其流量、密度、溫度情況，發現第一車出現超差時都會有密度明顯異常的情況。然而根據PX的物理特性以及當時的溫度、壓力狀況，不足以造成PX的氣化。那么經過流量計的氣體又是什么呢？

    通過與現場工藝員對整個發運流程一步步分析，終于發現造成密度異常是因為吹掃的氮氣進入了管線。每天裝料完畢后，氮氣閥門未被關閉，氮氣壓力又比較高，就會通過控制閥門泄漏進管線，在管線中聚集成氣泡，從而造成流量計計量失準。通過提高對氮氣閥門的操作要求，針對氮氣泄漏進行控制，公路灌裝PX第一車超差的問題得以解決。

三、結論

    從對質量流量計影響因素分析來看，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。而被測介質的兩相流雖然目前可以通過實時數據快速查出，但是如何解決兩相流問題，需要對物料的物理特性、儀表本身、工況條件等都要有全方位的了解和掌握，才能根據出現的問題對癥下藥，解決兩相流造成的計量失準問題。

    在解決計量糾紛的時候， 不光要關注流量計本身，上海自動化儀表有限公司同時也要注意外在因素對流量計正常工作的影響。