通過介紹質(zhì)量流量計的工作原理，分析可能導(dǎo)致其測量不準(zhǔn)的因素，針對介質(zhì)原因?qū)е沦|(zhì)量流量計測量不 準(zhǔn)的原因，提出相應(yīng)的解決辦法和整改措施。

0.前言

質(zhì)量流量計以其極高的精度、可靠的穩(wěn)定性,在 石化行業(yè)得到了普遍的應(yīng)用，特別是在產(chǎn)品計量和 貿(mào)易交接中，扮演著重要的角色。目前質(zhì)量流量計 在生產(chǎn)裝置和裝車平臺中應(yīng)用也很廣泛m。在儀 表保運(yùn)期間，遇到了測量液化氣質(zhì)量流量計測量不 準(zhǔn)的現(xiàn)象,針對這種現(xiàn)象對其進(jìn)行了跟蹤處理。通 過討論分析其原因，對質(zhì)量流量計的故障處理有很 重要的借鑒意義。

1.質(zhì)量流量計測量原理和結(jié)構(gòu)

截取一根支管,流體在其內(nèi)以速度V從A端流 向B端,將此管置于以角速度co旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)中。由 于管內(nèi)流體質(zhì)點(diǎn)在軸向以速度v,在徑向以角速度o 運(yùn)動,此時流體質(zhì)點(diǎn)受到一個切向Fc。這個力作用 在測量管上,在作用點(diǎn)兩邊方向相反,大小相同，為： Fc = 2ov8m。Fc就是科氏力。

質(zhì)量流量計是以科氏力為基礎(chǔ)，傳感器內(nèi)部有 兩根平行T型振管，中部裝有驅(qū)動線圈，兩端裝有 拾振線圈，變送器提供激勵電壓加到驅(qū)動線圈上時， 振動管作往復(fù)周期振動，流體介質(zhì)流經(jīng)傳感器振動 管,就會使振管上產(chǎn)生科氏力效應(yīng),使兩根振管扭轉(zhuǎn) 振動，安裝振管兩端拾振線圈將產(chǎn)生相位不同兩組 信號,這兩個信號差與流經(jīng)傳感器流體質(zhì)量流量成 比例關(guān)系。通過測量并計算這兩個信號差就可以得到質(zhì)量流量。

2.影響質(zhì)量流量計測量的因素

影響質(zhì)量流量計測量的因素有很多,如儀表的 基本誤差,零點(diǎn)穩(wěn)定度、重復(fù)性誤差，這些誤差可以 從質(zhì)量流量計的設(shè)計和制造方面來修正。質(zhì)量流量 計在安裝和使用過程中也會產(chǎn)生一定的誤差，如周 圍環(huán)境強(qiáng)烈的機(jī)械振動,液體介質(zhì)夾氣,流量計不滿 管等,都會影響質(zhì)量流量計的測量。

從質(zhì)量流量計的工作原理可知，它是基于振動 的原理進(jìn)行測量的儀表，而外界的機(jī)械振動所產(chǎn)生 的諧振波勢必會干擾儀表自有的振幅和頻率，影響 測量精度。因此在初期應(yīng)規(guī)范儀表的安裝，盡量避 免有機(jī)械振動的地方,遠(yuǎn)離泵房、機(jī)組等振動源。安裝時采用無應(yīng)力安裝，流量計前后直管段應(yīng)安裝固 定支架。

機(jī)械振動的因素通過規(guī)范安裝是可以避免的, 但在實際生產(chǎn)中，由于工藝介質(zhì)的因素導(dǎo)致質(zhì)量流 量計測量不準(zhǔn)的現(xiàn)象時有發(fā)生。以下結(jié)合中海油惠 州煉化228單元汽車裝車質(zhì)量流量計的使用情況, 分析介質(zhì)因素對質(zhì)量流量計測量的影響。

3.系統(tǒng)集成及數(shù)據(jù)采集方案

228單元液化氣汽車裝車鶴位構(gòu)成如圖1,液化 氣自灌區(qū)來，經(jīng)過兩臺泵加壓，輸送至距灌區(qū)600 m 遠(yuǎn)的228單元6個液化氣裝車鶴位。裝車過程為：

液化氣由液相管線經(jīng)流量計計量后輸送至汽車槽車 內(nèi)，在開始裝車后前3 min,批量發(fā)油控制器（批控 器）控制液相調(diào)節(jié)閥在50%開度,3 min后閥門全 開。由于槽車初始壓力低,液化氣在進(jìn)入槽車后有 氣化現(xiàn)象,槽車內(nèi)氣相由氣相線經(jīng)氣相質(zhì)量流量計 計量后返回裝置。

量流量計發(fā)出兩路信號,頻 率信號至批控器，通過RS485通訊至上位機(jī)，批控 器在判斷實際裝車量與預(yù)裝車輛一致后關(guān)閉調(diào)節(jié) 閥,停止裝車。上位機(jī)在接收到裝車停止信號后,通 過采集到的液相質(zhì)量流量計的后表值（裝車停止后 流量計數(shù)據(jù)）減去前表值（裝車前流量計數(shù)據(jù)）,即 為液相量。 氣相質(zhì)量流量計的后表值( 裝車停止后 流量計數(shù)據(jù)）減去前表值（裝車前流量計數(shù)據(jù)）為槽 車排出氣相量,所以槽車實際液相計量為液相量減 去槽車排出氣相量。槽車在出廠時再經(jīng)過地磅復(fù) 檢,流量計計量與地磅計量偏差在100 kg內(nèi)即認(rèn)為 流量計計量準(zhǔn)確可靠。

4.故障現(xiàn)象及原因分析

在實際裝車過程中，流量計一般都能夠的 計量，與地磅計量值誤差一般忘60 kg,但據(jù)操作人 員反映并查詢上位機(jī)得知，流量計計量在某些情況 下少計量，與地磅偏差甚至達(dá)到1 000 kg。維護(hù)人 員對質(zhì)量流量計進(jìn)行了檢查和標(biāo)定，發(fā)現(xiàn)儀表周圍 無振動源,儀表前后直管段均有支架支撐,排除了機(jī) 械振動的因素。技術(shù)人員判斷流量計硬件無故障。

4.1故障現(xiàn)象

由于偏差大的情況會不定時出現(xiàn)，維護(hù)人員進(jìn) 行了跟車觀察并實時記錄數(shù)據(jù)的工作。通過兩周的 連續(xù)觀察發(fā)現(xiàn)：每當(dāng)液相流量計出現(xiàn)A102報警的 時候,流量計裝車計量就會出現(xiàn)偏差,并且報警持續(xù) 的時間越短,偏差就越小；時間越長,偏差就越大;沒 有報警的情況,流量計裝車計量沒有偏差。部分記 錄數(shù)據(jù)如表1所示。

4.2原因分析

通過綜合判斷，流量計出現(xiàn)A102報警是導(dǎo)致 流量計測量不準(zhǔn)的主要原因。查詢資料得知A102 報警代表流量計驅(qū)動增益超限，而驅(qū)動增益超限往 往是液相帶氣引起的。并且在出現(xiàn)A102報警時, 變送器顯示介質(zhì)密度異常，變送器正常測量液化氣 密度為523 kg/m3,在出現(xiàn)報警時顯示密度200 ~ 300 kg/m3波動，直至報警消失時，密度顯示正常。據(jù)此判斷液化氣介質(zhì)夾氣是造成質(zhì)量流量計測量不 準(zhǔn)的主要原因。而造成介質(zhì)夾氣的原因是氣蝕，而

氣蝕恰恰會導(dǎo)致質(zhì)量流量計測量不準(zhǔn)。

氣蝕是指液體在一定溫度下低于該介質(zhì)的飽和 蒸氣壓而產(chǎn)生氣化的現(xiàn)象。液化氣在流量計內(nèi)發(fā)生 氣蝕時,液化氣由液相變成氣相，體積急劇增大，氣 蝕形成的氣泡破裂后形成強(qiáng)大的沖擊力作用在測量 管上,造成測量管異常振動。質(zhì)量流量計是基于振 動原理進(jìn)行測量的儀表，這種異常振動導(dǎo)致了流量 計測量不準(zhǔn),甚至不能正常工作。氣蝕不僅造成測 量管異常振動,氣泡破裂形成的沖擊波還會造成測 量管疲勞而損壞。氣蝕形成的氣泡還會導(dǎo)致流量計 測量管不滿管,而質(zhì)量流量計只有在滿管狀態(tài)下才 能正常工作,氣蝕造成的不滿管也會導(dǎo)致流量計不 能正常測量。

經(jīng)現(xiàn)場觀察并與工藝人員溝通，分析主要有設(shè) 備因素和操作原因。

4.2.1設(shè)備因素

228單元液化氣裝車是由產(chǎn)品罐區(qū)2臺泵提供 壓力，經(jīng)管道輸送至228單元6個裝車鶴位,距離約 600 m,在車少的情況下開1臺泵，臺車以上開2 臺泵。在跟車過程中發(fā)現(xiàn),2輛車同時裝車，在開1 臺泵的情況下,流量計沒有出現(xiàn)A102報警，但3輛 車或3輛以上同時裝車時,液相就會出現(xiàn)帶氣現(xiàn)象, 流量計出現(xiàn)A102報警。分析是由于動力泵功率 小、數(shù)量少,管道輸送距離遠(yuǎn)，輸送過程中有壓損導(dǎo) 致液化氣壓力不足出現(xiàn)氣化的現(xiàn)象。在南方夏季氣 溫較高，輸送管道長時間暴露在陽光下暴曬，介質(zhì)溫 度升高,也有可能導(dǎo)致液化氣氣化現(xiàn)象的發(fā)生。

4.2. 2操作原因

如果正在裝車時,又有車輛加入裝車,也會導(dǎo)致 液相流量計出現(xiàn)A102報警的發(fā)生。分析原因是新 加入車輛槽車壓力小,通常都在0.2 ~ 0.4 MPa,而 液化氣在20 ~ 30 °C時飽和蒸氣壓是0. 21 ~ 0. 38MPa,降低了管網(wǎng)壓力，液化氣介質(zhì)出現(xiàn)氣蝕。

液相計量不準(zhǔn)易造成裝車不準(zhǔn)，而實際計量是 由液相計量值減去氣相計量值,如果氣相計量不準(zhǔn) 也會造成實際計量偏少。氣相流量計測量不準(zhǔn)是由 于不滿管引起流量計零漂造成的，原因是操作人員 在裝車結(jié)束后沒有關(guān)閉氣相后手閥，造成在沒有開 氣相時,氣相流量計已經(jīng)開始計量,現(xiàn)場觀察到零漂 累積量可達(dá)到160 kg,這樣裝車至少多裝160 kg。

5.改進(jìn)措施

針對上述因素，增加一臺動力泵，提高介質(zhì)壓 力,對輸送管道包裏保溫,減少環(huán)境溫度對介質(zhì)的影 響。但考慮到成本因素，流量計組態(tài)內(nèi)容中有_項 開啟“夾氣處理”實施后只能在介質(zhì)帶氣時消除報 警,對流量計測量不準(zhǔn)的問題沒有明顯改觀，因此主 要從以下幾條措施減小液化氣介質(zhì)帶氣對流量計測 量的影響。

5.1合理安排裝車

在出現(xiàn)3輛車以上同時裝車的情況下，開2臺 泵,盡量避免6個鶴位同時裝車,6個鶴位裝車時, 雖然每輛車都能裝,但每個鶴位的流速都降低了,每 臺次需要4 h,延長了裝車時間，理論上每天能裝36 車。綜合考慮每次***多安排5個鶴位同時裝車，每 臺次需要3.5 h,理論上每天能裝34車,既***大限度 避免了裝車效率的降低,又避免了計量不準(zhǔn)的情況。

5. 2增加流量計后背壓

***小背壓根據(jù)公式:p = 2\p + 1. 25pc,式中, 為流量計***小背壓;Ap,***大流量時流量計壓降;Pc液化氣飽和蒸氣壓。

在批控器里組態(tài)，增加液相調(diào)節(jié)閥小開度時間 以增加背壓,50%開度時間由原來的3 min提高到 10 min,同時關(guān)小液相后手閥的開度，以提高背壓， 待槽車內(nèi)壓力升高后,再全開液相后手閥。

5.3防止低拉低管網(wǎng)壓力情況

在其他鶴位正在裝車,又有車輛加入裝車時,關(guān) 小新加入車輛鶴位的液相后手閥，防止新加入槽車 壓力低拉低管網(wǎng)壓力情況的發(fā)生。

5.4及時關(guān)閉氣相后手閥

在每次裝車結(jié)束后,及時關(guān)閉氣相后手閥，防止 氣相流量計零漂現(xiàn)象的產(chǎn)生。在開氣相時，先開鶴 管手閥，再打開氣相后手閥。

5.5定期對流量計進(jìn)行標(biāo)零

措施實施后部分跟蹤數(shù)據(jù)如表2所示。

在實施條措施后沒有再出現(xiàn)少計量的情 況。由于生產(chǎn)實際，不能避免6個鶴位同時裝車的 情況，雖然提高壓力的源頭一動力泵沒有得到解決， 液化氣介質(zhì)帶氣沒有得到根本消除,但實施了上述 改進(jìn)措施后，流量計出現(xiàn)計量不準(zhǔn)的現(xiàn)象大大改觀， 出現(xiàn)偏差時,偏差值也大大降低,滿足了生產(chǎn)要求。

6.總結(jié)

對液化氣介質(zhì)氣蝕以及由于液化氣介質(zhì)氣蝕導(dǎo) 致介質(zhì)夾氣導(dǎo)致的質(zhì)量流量計測量不準(zhǔn)的原因進(jìn)行 了分析。在實際使用中，介質(zhì)對質(zhì)量流量計影響因素還有很多,如介質(zhì)壓力過高。質(zhì)量流量計是在一 定壓力下標(biāo)定的，通常是0.45 MPa,而實際生產(chǎn)中 往往高于標(biāo)定壓力，高時甚至達(dá)到1.0 MPa以上。 壓力高時,傳感器測量管材質(zhì)變硬,而測量管剛度的 輕微變化會引起測量產(chǎn)生一個負(fù)向偏差，導(dǎo)致質(zhì)量 流量計測量不準(zhǔn)。因此質(zhì)量流量計在使用過程中， 特別是在故障處理中，要充分考慮介質(zhì)狀態(tài)的變化， 與生產(chǎn)密切溝通,使工藝介質(zhì)滿足質(zhì)量流量計的使 用條件，已達(dá)到質(zhì)量流量計正常測量的目的。