质量流量计量误差分析

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1工作原理

由于流量管的扭曲，使入口侧与出口侧的运动不同，因此检测组件上产生的正弦波便出现了不同步的现象，即两个正弦波出现了时间延迟（相位差）。相位差与质量流量成正比。科里奥利力越大，产生的相位差也越大，质量流量也越大。介质质量、管材刚性和振动频率之间的关系是科里奥利流量计进行密度测量的基础。以弹簧系统为例：当质量增加时，系统的振动频率则会下降。当质量减少时，系统的振动频率则会提高。振动频率的单位是Hz。流量管的振动周期则是振动频率的倒数。科里奥利流量计通过测量流量管振动周期来计算密度。介质密度与所测得的流量管振动周期成正比。

2安装

2.1方向科里奥利质量流量计是直接的质量流量测量。其测量的准确度与介质的流态无关，因此没有直管段的需要，可以因地制宜的安装传感器。

2.2施工要求四不要(图5)：（1）不要使用传感器对中管线；（2）不要使用传感器支撑管线；（3）不要直接支撑在传感器上；（4）不要使用传感器顶拉管段距离。质量流量计的安装状态应该是无应力影响的状态。现场安装后的传感器如果受到外来应力的冲击会直接影响到流量计的计量准确度。

2.3其它注意事项（1）流量调节阀应该安装在传感器的出口端；（2）传感器的两侧应该安装截止阀，便于调零；（3）设置旁路管线，便于流量计的拆装维护；（4）新投用的管线应该在管线吹扫完毕后再安装传感器；

3导致计量误差的关键因素

3.1操作因素影响（1）仪表参数。组态了错误的流量系数、仪表系数。(流量计检定过程中出现了问题，如：标准秤准确度下降、测量介质含气、阀门漏量等)，输出信号与量程设置不匹配（远程显示时）。（2）量值与修正。组态了不适用的计量单位、小流量切除值。（3）零点。流量计调零不正确。（调零时测量管介质不满管、介质处于流动状态、介质处于两相状态）

3.2性能影响（1）传感器。流量计传感器腐蚀、磨损等导致性能下降。（2）变送器。流量计变送器器件老化。（3）接线端。电缆进线孔密封不严,导致水汽进入(造成零点漂移或设备损坏)。

3.3工艺因素影响（1）气液两相。（2）阀门泄漏。（3）压力低导致气化。（4）操作流量变化过大。

3.4温度对传感器的影响（1）对流量管的影响,金属的弹性会随温度的变化而变化。（2）对传感器零点的影响,所有机械结构都会受到温度影响，由于几何形状和结构的不对称，温度的变化扩大了这种影响。这个影响的定义是当介质温度与调零温度不一致时所可能产生的最大偏差［3］。（3）不同材质、形状、壁厚的流量管的修正系数也不同。

3.5温度对变送器的影响环境温度对模拟输出的影响定义是每偏离校准温度1℃,变化为量程的±0.005%。3.6压力对传感器的影响可以增加流量管的壁厚来降低压力影响，增加壁厚会降低灵敏度，灵敏度的降低会降低计量准确度。流量管壁厚必须加以优化来保证最佳性能。

4解决措施

4.1流动性（1）为避免测量介质在通过流量计时掺入气体造成气液两相，建议在流量计上游安装消气器[4]。（2）有些生产装置产出的产品易带有杂质，这些杂质在通过流量计时会堵塞测量管，建议在流量计上游安装过滤器[4]。（3）测量时，液体介质中带有大团的气体或气体介质中带有大的液滴时，需要开启团状流(SlugFlow)功能，团状流功能使仪表测量及输出不受流体状态短暂变化的影响。（4）通过检测流量计的驱动增益判断流量计运行情况，一般情况下，驱动增益超过8%的时候可视为出现异常。流量计测量管气液两项的时候，驱动增益一般在40%左右；流量计测量管固液两项的时候，驱动增益一般在20%左右（以上是参考值，因流量计型号及管径不同实际值会有所偏差）。

4.2安装流量计的安装地点应该远离油泵、压缩机、变压器、高频开关。这些设施会使流量计与管路发生共振及产生电信号叠加导致流量计失准［5］。另外，流量计的安装方向应该由被测介质的流体状态决定。

4.3电伴热有些地区冬季寒冷，为了满足油品正常输送与计量，要求油品温度保持在一定范围内，这时需要使用电伴热来解决这一问题。如果电伴热的温度过高，产品会出现汽化现象，导致驱动增益超限，流量计报警。原因是气液两相使得谐振频率与驱动频率相差过大，核心处理器为了保护电路强行关闭驱动电压。解决办法为控制电伴热的温度上限，以满足被测介质计量需求为佳。

4.4量程选择流量计的最低使用流量不能低于量程的10%，常用流量应该为量程的50%~75%之间，这样可以减少零点漂移和流量计线性误差的影响。

4.5双向计量流量计在现场使用时，由于地势高低、管道压力及操作失误，经常使得流量计中的被测介质发生倒流现象，为了避免这种情况我们要对流量计进行双向计量设置，防止流量计丢量计量[2]。

4.6零点设置流量计调零的条件（1）被测介质通过传感器预热20min以上；（2）传感器的温度与被测介质接近一致；（3）测量管中被测介质完全充满；（4）关闭流量计的前后阀门使被测介质处于相对静止状态。导致零点漂移的因素很多，如：温度、压力、测量管壁变薄、两相流、不满管、振动、电磁干扰。解决办法为定期到现场进行零点调试、设定流量切除值[4]，建议为量程的0.5%~1.0%。（注：由于应力导致的零点漂移是不能通过零点调试根本解决的，因为管线热胀冷缩的必然性会导致应力再次变化进而影响零点。解决办法为校准质量流量计与管线的安装位置，使其在同一轴线上。）

4.7背压轻烃是石化行业的重要产品，它包括：乙烯、丙烯、丁烯、甲烷、乙烷、丁烷等。正常状态下它们为气态，实际计量中多以测量液相为主。在测量液相轻烃时，如果流量计的背压低于其饱和蒸汽压时，测量管就会出现气液两相情况，导致计量准确度大幅度下降[1]。实际生产中，多数企业选用的是316L不锈钢振荡管的流量计，其实更为理想的是选用哈氏合金振荡管的流量计，以提高计量稳定性。因为造价昂贵，目前使用哈氏合金流量计的企业较少。

5结束语

综上所述，如何做好质量流量计量并不是一件难事，关键在于我们一定要搞清楚其工作原理，要学会正确安装、调试并使用它，这样才能发挥它高准确度高稳定性的优势，避免计量纠纷的出现，为企业的经济效益保驾护航。

作者：汪楚尧 单位：中国石油抚顺石化公司