罗斯蒙特科氏力(CMF)纯水质量流量计故障分析

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摘要：天业化工公司聚氯乙烯生产工艺中，纯水及氯乙烯的计量是一项重要、精确的工作，是保障成品为合格品的重要环节，其目的是保证纯水与氯乙烯按照工艺要求比例进行配比，满足工艺要求，保证成品合格率。在2004年化工公司筹建时引进了美国Micro Motion公司生产的高准1000系列1700型质量流量计。

关键词：cmf质量流量计；测量原理；故障分析

中图分类号：TM930.11文献标识码：A文章编号：

前言：天业化工公司聚氯乙烯生产工艺中，纯水及氯乙烯的计量是一项重要、精确的工作，是保障成品为合格品的重要环节，其目的是保证纯水与氯乙烯按照工艺要求比例进行配比，满足工艺要求，保证成品合格率。在2004年化工公司筹建时引进了美国Micro Motion公司生产的高准1000系列1700型质量流量计。

1.质量流量计测量原理

化公司使用的质量流量计为单直管形质量流量计这种流量计的结构如图1所示，测量系统由一两端固定(法兰)的直管及其上的振动驱动器组成。

图1 单直管质量流量计结构

在管中流体不流动时，驱动器使管子振动，管中流体不产生科氏力，A、B两点受力相等，变化速度相同，如图2所示。

图2 单直管质量流量计工作原理

当测量管中流体以速度V在管中流动时，由于受到C点振动力的影响(此时的振动力是向上的)，流体质点从A点运动到C点时被加速，质点产生反作用力F1，使管子向上运动速度减慢；而在C点到B点之间，流体质点被减速，使管子向上的运动速度加快。结果在C点两边的这两个方向相反的力使管子产生一个变形，这个变形的相位差与测管中流体流过的质量流量成正比。

2. CMF质量流量计故障分析

天业化工聚合车间工位号FI-WA02软水CMF质量流量计自2013年1月初开始就出现不明原因的流量曲线的波动，经天业化工公司仪控部先后对三台流量计的更换后该故障依然存在。此三台质量流量计在天业计量中心检定均为合格。但是安装到现场后就出现波动，尤其是在进水的一瞬间，波动特别大。我部门采取故障排除法对该波动的原因进行查找。

2.1 查找电源故障

首先排除24VDC电源的故障。将现场和中控端子板电源线均拆除，用电气专用摇表进行该电源线的接地测试，检查结果为该电源线正常。再检查端子板电源保险，依然正常。该电源从端子板测量为24.5VDC，将中控端仪表线接上后从现场测得电压为23.8VDC，电源正常，排除了电源故障引起的该流量计的波动。同时我们将01流量计的电源线并联到02上，故障仍存在。故可确定为电源正常。

2.2 查找信号故障

2.2.1 将仪表端信号线拆除，用劲仪标准器从现场给中控有源信号，中控DCS接收信号稳定，无波动现象的出现。

2.2.2 为了排除信号的干扰，在中控端子板处加装安全栅，实现了信号无干扰。

但是波动依然存在，最后确定为不是信号干扰对该波动的影响。

2.3 查找流量计自身原因引起的波动

该流量计有两台为备件（备1、备2），在该流量计出现波动的时候我们FI-WA02（标注为3）流量计完成了备件（备1）的更换，更换后该波动故障依然存在。我们将下线的流量计送到天业计量中心检定，检定结果为流量计正常。于是我们又将检定回来的流量计安装到现场，并将换下的流量计（备1）再次送去鉴定，但是结果为：故障依然存在，送检的流量计依然为正常（表1为质量流量计检定原始记录）。这时我们将备件2安装到现场将3拆下后再次送检，结果依然是波动存在，送检流量计正常。于是我们断定为流量计正常，且三台流量计均正常。排除了流量计自身原因引起的波动故障。

2.4 查找工艺管线原因引起的波动

图3质量流量计工艺简图

图3为天业化工公司聚合车间软水质量流量计安装工艺简图，现场管线的安装严格按照工艺设计和流量计的安装要求安装。同时将流量变送器参数里设置两相流报警，团状流数值范围改为9.0-9.4g/cm3，观察一天，无报警产生，故工艺管线里不存在两相流。在观察两相流的同时，我们发现当刚启动泵，PI压力达到2.5MPa的时候再去开FV-**调节蝶阀时，由于阀前阀后差压太大，工艺管线会出现轴向移动，同时流量计瞬时流量会出现稍微的变化。发现此问题后我们将2#支撑向右移动，同时在两流量计之间增加一个支撑，并在工艺管道的径向上增加一个支撑，加固管线的稳定性。波动的故障得到解决。图4为改前和改后DCS流量曲线显示的流量对比。其中（a）图中FT-WA02曲线有明显的锯齿波。

图4（a）DCS数据曲线（整改前） 图4（b）DCS数据曲线（整改后）

3.总结

科氏力质量流量计在安装时，首先要严格按照工艺设计及流量计的安装要求去安装，避免因安装无法达到要求而使流量测量不准确，同时要尽可能的减少工艺管线引起的振动造成的流量测量不稳定或不准确。由于科氏力流量计是以振动方式工作的。不停地外界振动及流体的冲击都会使传感器放置的位置发生变化。传感器稍有移动其零点就会发生变化。在所有厂家的使用说明中都强调,仪表每一次重新安装后都要重新调零。传感器每一次晃动都使安装状态变化一次,零点就变化一次。由于不能随时调零,零点的跳动就会给测量带来误差。由此看来,科氏力流量计的传感器必须有坚固稳定的支撑。这里包括支撑点、支撑臂和基座3个因素。

3.1 支撑点

支撑点应选在紧靠与传感器法兰连接的外法兰外侧,离外法兰越近越好。即使支撑点尽量靠近传感器,又使传感器安装检修便利。在支撑点处,管路应被管卡钢性压紧在支撑臂上,使之不能上下左右移位。当外部振动比较激烈时,应采用双支撑法。即在连接传感器的两个外法兰以外的外管路上,每边均采用两个单独的支撑。两支撑点间的距离应大于传感器自身法兰间距离。

3.2 支撑臂

支撑臂要尽量粗,尽量短。不能以外部管线作为支撑臂。有时传感器安装位置较高,支撑臂较长。传感器的振动和流体的噪声会使支撑臂摆动起来。这样支撑臂就不起作用了。这时可搭一稳固的小平台,将支撑臂可靠地立于其上。或在支撑臂下部灌注水泥墩,以缩短支撑臂长度。

3.3 基座

基座对于稳固的支撑是至关重要的。不能在不坚实的楼板、楼梯或别的管路上立基座。当传感器离地面较高,而离稳固的水泥墙较近时,可以以坚固的墙壁为基座,将传感器安装于固定在墙上的三角铁上。当基座选在较高又不太坚实的平台上时,人们在上面走动时会使零点不停跳动。故选用较高平台作安装基座时,应首先对平台进行妥当加固。通常可采用很厚的水泥层将该平台的支撑腿绝大部分包裹起来。

4.结束语

随着科氏力流量计越来越广泛的使用,厂家和用户都在不断地总结经验,安装的经验就是其中之一。只有正确地安装使用,科氏力流量计才能以它高性能的优势战胜自身高价格的劣势,而被用户接纳,得到广泛应用。