质量流量计测量误差成因及解决措施

质量流量计测量误差成因及解决措施

郭明

大庆石化公司设备维修中心炼油区仪表车间

摘要：作为贸易结算的重要工具，质量流量计已被广泛地应用于现代的化工企业中。本文阐述了质量流量计的工作原理，结合现场使用经验，分析总结了影响质量流量计测量准确度的主要因素，并提出了相应的解决措施，希望为今后的维护工作提供借鉴。

关键词：流量计；零点；温度；斜率

质量流量计以其独特的优点被广泛应用于化工企业。质量流量计具有无可动部件、维护方便、测量精度高、测量范围广、使用寿命长等优点，但同时也存在着介质相变效应、零点漂移、压力波动等问题。所以，有必要对其进行分析、归纳，以便在今后的维修工作中，使其性能得到最大的发挥。

1 科里奥利（Coriolis）流量计

科里奥利质量流量计又称科氏力流量计，是一种能直接反映液体介质流量的直通式质量流量计。其工作原理是，管道中的某一点上的液体以一种特定的速度移动，即使在它的运动方向发生了变化，在这一点上的液体还会继续沿原来的方向移动，同时还会产生一种作用力，这种作用力的大小与液体的质量成正比。质量流率是表征物质含量最理想和最精确的手段，其测量对象多为质量，可以测量导电或不导电的非牛顿流体，例如浆料。当管道在一定距离内进行高速往复振动时，会发生科里奥利力的变化，从而实现克里奥利力对管道的微小变形的测量。科里奥利式质量流量计通常由振动管、换能器、显示器等部件构成.振动管是流量仪表中的重要部件，也是其核心部件。其外形以U型和直管型为主。目前，计量管的数量主要为单、双管两种，尽管它们的外形和数量有很大差别，但其测量原理是一致的。

2 影响测量准确性的误差分析

在测量过程中，零位、倾斜、温度、气体含量、堵塞、挂壁、机械振动、电磁干扰等都会对测量结果产生影响。

2.1 零点效应

2.1.1零点漂移

质量流量计的测试装置主要是振动管，目前多为双管式结构。振荡管内的两根管子通过传动装置产生振动。但由于两种管材在生产工艺上的细微差别（例如：焊缝、螺纹连接）、振动管自身的刚度、双管共振频率的非一致性、材料内部的阻尼等，导致其机械振动呈现非对称性。因此，当流动、粘性等物性参数改变时，由于管道的不均衡性，将导致流量计零点的偏移。由于室外温度的作用，测试管道及计量部件会发生膨胀或收缩，从而引起流体的不正常传递。另外，仪表在安装时，因人工安装而引起的安装应力等原因，也会使得被测管内的流体处于静态时产生不确定的相位差，从而引起零漂。

2.1.2仪器故障

输入同一条信号，检查发送器零点的情况。若发送器零位异常，有可能是发送器自身的原因，也有可能是电磁干扰。从激励反馈电压出发，如果两个反馈信号相差较大，且保证了线缆的正确连接，则基本可以确定传感器有问题。

2.1.3技术上存在的问题

质量流量计要求是满管计量的，当流量管内没有注满或者存在两相流动时，流量、浓度等都会产生很大的变化，这时流量计就会发出报警信号，这样就产生了不确定的测量误差。质量流量计的工作条件与设计条件存在很大的差异。在生产过程中，由于过程负载的变动，造成了操作流量的增减，造成了背压不足和介质蒸发等问题。

2.2 斜率

每个流量计的测斜都是给定的，是与流量有关的参量，必须分别进行校准。若在现场更换变送器，或不正确选配，均可能造成测量误差。改变了坡度，有些甚至变成了0，这就必然造成了较大的流量误差或者无流量。

2.3 过程温度

工艺温度的改变将导致传感器和变送器的工作状态发生改变。如果流量表发生了较大的流量波动，可能原因为气温过低，导致了变送器启震线松动，拧紧后就可以恢复正常状态。

2.4 气体含量

工艺管线含气对敏感管道的质量分配有很大的影响，对敏感管道的正常运行造成干扰，造成计量出现偏差。

参照密度，若密度显著降低，则有较大的可能是含有气体，而密度较高，则发送器接线松动的可能性就更大了。夏季，在装车石脑油和汽油时，因其组分轻，加之阀门和法兰可能存在渗漏，将气体夹杂在管道中，有些鹤位装车阀开启后，尚未开启泵，便产生1-2吨/小时的小流量，若不及时排除，将导致流量计走虚量，导致实际槽车装车量欠量。

3 减少质量流量计误差的解决措施

3.1零位校正

零点标定是仪表的一个重要组成部分。具体来说，主要包括初次安装时的零点标定和流量检测的零点标定。在新仪表首次安装之后，在仪表更换或更换后，均需对其重新校准，以确保仪表数据的可靠性。为了使仪表中的指针温度维持在一个稳定的条件下（正常温度±10℃），仪表零点标定通常是在仪表稳定工作30分钟后进行的。在校准过程中，对传感器束进行零点校准，需要在整个校准过程中将液体填充到传感器束中。在零位标定时，由于介质温度的微小变化，以及管内存在小流量或含有少量非同相介质，都会对零位标定结果产生不利的影响。在标定零点时，应确保仪表在工作压力、温度范围内，而被测量的被测量物无流动。对仪表的零点值，工作情况和周围情况进行了详细的记录。在每一次的零点检测中，都要测三次零点。

3.2加大对设备的检修力度

维修人员要定期查看并记录发送机的各项参数：质量流量，温度，密度，零点，均流，温度，密度，温度，密度等。定期检查在用流量，主要检查传感器和变送器的接线，有无虚接和松动，并及时拧紧。模拟4-20 mA的信号，验证仪表显示和 DCS显示的相符。对新投入使用或校验的计量仪表，应检查其与变送器的匹配状况。核对倾斜度，核对表内倾斜度与标示倾斜度之间的一致性。定期查看修正因子。以设置的温度校正器，采用正系数法，解决了敏感管内材料刚性对测量精度的影响。用设定温度校正系数的方法来解决对传感管材质刚度的影响。一般质量流量计在出厂时，都给了温度补偿系数，有些是在配套的表中设好的。当温度上升时，被测管件的硬度减小，幅值增加，相位差增加，修正值变为负值。

3.3 过程运行的最佳化

装车工作从工艺管道的末端进行，在抽油泵启动之后，首先将输送介质向管道的末端流动，以排除管道中的气泡，并确保输送管道中充满液态介质。按照流量计投入的台数，对总流量、单车瞬时流量进行控制；例如，当一台油泵的流量为300 t/h时，应采用5台质量流量计，若同时投入两台泵，则其流量可达500吨/h左右，应投用8-10台质量流量计，保持单鹤位流量计工作流量在50-70 t/h，流速控制在2-3 m/s。

4结论

为了达到更高精度的计量要求，采用质量流量计进行贸易结算已成为当前炼化行业的主流计量方向，并在实际生产中占有重要地位。企业用户要根据计量介质和工作条件，选用适当的流量计。通过近年来在现场使用的实践，发现这一公司的列车车载质量流量计存在的问题主要有三种，即零点漂移、冬季和夏季室外温度的影响和显示屏的故障。这些故障的产生都是有一定的原因的，用户和维修人员只需要弄清楚质量流量计的工作原理、结构和运行要求，从现状到成因，一步一步地查找，总是能够发现问题，从而成功地解决现场的难题。

参考文献：

[1] 肖素琴，韩厚义.质量流量计[M].北京：中国石化出版社，1999.

[2] 焦小澄，姜大纯.仪器仪表维修工实用技术手册[M].南京：江苏科学技术出版社，2007 .