质量流量计在油品出厂计量中的应用
一、质量流量计的特点及功能
质量流量计是一种新型的直接测量介质质量流量的流量计,它与体积流量计相比,有其显著的特点:安装时不需要直管段,对管道无特殊要求,可测量流动介质范围比较广泛,测量准确度高[1]。质量流量计不但可以高准确度、在线进行质量流量的测量,同时还可以进行高准确度的在线密度和温度的测量[2]。
质量流量计对流体的质量流量和密度的测量是同时完成的。相位差代表质量流量而振动频率代表密度。其测量不受流体的温度、压力、密度、粘度、电导等影响。另外,传感器内部装的温度检测元件,一方面用于补偿温度变化引起流量管刚性变化使测量准确,另一方面可测出流体的温度。
质量流量计具有密度切除功能,使仪表能自动识别被测介质与非被测介质。还有其他一些功能如双向计量等,这些都是其他流量仪表所不具备的。
二、质量流量计的选型
质量流量计的选型同其他测量仪表的选型一样,首先分析因素,在充分了解仪表规范性能后,对性能要求和仪表规范、流体特性、安装场所、环境条件和经济考虑等方面因素逐一分析,列表比较,最终选定最佳仪表及方案[3]。质量流量计在传感器选型时,不能根据管道管径来选择传感器的口大小,而要根据介质流量范围来选择传感器的大小,使介质在正常流量的最小值时,也能使流体充满传感器的流量管,这样才能确保流量计的计量准确度和正常工作。质量流量计的使用要选择合适的量程范围,这是因为,质量流量计的准确度在小流量状况下测量时误差会大大增大,一般情况下流量计的最小测量流量不要低于流量计最大额定流量的10%左右。
三、质量流量计的安装要求
质量流量计安装不当也会导致大的误差,有时会使流量计不能正常使用。因为质量流量计是通过振动的方式来测量的,安装方式和环境对其非常重要,所以在安装时要注意以下几点:
1. 正确安装
传感器的安装,测量液体时,外壳朝下,以避免测量管积聚气体,在测量气体时,外壳朝上,以避免测量管积聚液体,测量浆液时,可以采取旗式安装[4]。传感器具体安装示意图见图1。同时传感器安装位置应尽量远离振动源和电磁干扰源,离泵越远越好,至少10m以上。
2. 安装时质量流量计法兰两端不能有应力
因为质量流量计在正常工作时靠振动管扭曲来工作,一旦振动管两端有应力,就会影响它的振动频率和幅值,因而影响流量计量的正确性。所以在安装时应使传感器和管道尽量成一直线,以减少传感器在安装时受应力影响。传感器安装时不能受到任何应力(包括轴向与侧向应力)的作用,即传感器前后法兰及管道不能对传感器产生应力作用[5]。
3. 正确地安装管道支撑和阀门
质量流量计在工作时应保持传感器振动,而管子不应振动[6],所以管子上下游应加管卡,将管道稳定地固定在支架上,管道支撑应尽量靠近法兰,不要在传感器外壳上加任何支撑。安装时传感器前后端的工艺管道必须加双重支撑固定,以减少管道振动对流量计的影响。
四、在油品出厂中的应用
我单位现投入使用的质量流量计共有41台。使用前所有质量流量计经过计量部门检定,其测量准确度均达到0.2级。使用过程中,大多数表使用稳定,但在有极少数情况下,我们例行计量抽查时,发现质量流量计在实际测量中存在一定的误差。
按照计量管理规定,计量仪表在使用前,必须送计量检测管理部门检定合格后方可投入使用,使用中计量检测管理部门检测的仪表流量系数不得随意更改。但在标定条件和测量条件不同时,质量流量计也存在一定的误差。虽然大多数质量流量计能对被测介质质量流量随温度和压力变化自动补偿,但也有部分高压、大管径流量计随着工作压力升高而会使测量误差增大,需要进行压力补偿,所以必须进行修正。产生这种误差的原因是多方面的[7],其主要原因是内部高压影响流量管的刚性造成的。
无论何种设计或生产商,高压对于科氏传感器都存在影响。在标定条件和测量条件不同时,Micro Motion公司提供了流量系数修正公式和修正系数,具体公式如下:
新流量系数 = 原来流量系数×[1-(压力效应)×(p实际- p标定)]
2002年,长炼分公司油品公路出厂投用了15台高准公司的DS300S155SU质量流量计,计量检测管理部门标定压力为0.2MPa,标定系数为464.52。油品出厂时工作压力比较稳定,各种油品的工作压力为1.0MPa,DS300的压力效应数据为-1.2%/MPa,运用上面公式进行压力补偿,新流量计系数为468.98,置人新流量计系数后出厂抽查效果明显好转,具体结果见下表1:
表1 公路油品出厂计量抽查表
品种 | 修正前 | 修正后 | ||||
出厂量(t) | 绝对误差(kg) | 相对误差(kg) | 出厂量(t) | 绝对误差(kg) | 相对误差(kg) | |
石油苯 | 13 | 59 | 0.45 | 12 | 15 | 0.12 |
6#溶剂油 | 8 | 40 | 0.50 | 8.5 | 10 | 0.12 |
石油甲苯 | 15 | 110 | 0.73 | 15 | 20 | 0.13 |
120#溶剂油 | 13.8 | 50 | 0.36 | 11.5 | 15 | 0.13 |
200#溶剂油 | 13.5 | 60 | 0.44 | 10.5 | 12 | 0.11 |
石油二甲苯 | 10 | 35 | 0.35 | 15 | 20 | 0.13 |
90#汽油 | 10 | 70 | 0.70 | 10 | 5 | 0.07 |
0#柴油 | 12 | 80 | 0.67 | 10 | 8 | 0.08 |
平均误差% | 0.52 | 0.11 |
五、结束语
质量流量计直接测量介质的质量流量,测量结果不受温度、压力和粘度的影响;传感器安装在管道上,其前后管道不需要直管道,简化了设计和安装;质量流量计测量范围广、计量准确度高,无可动部件、可靠性高,智能化仪表、维护方便。
参考文献
[1] 郝自力,郝云玲,刘仕斌等.质量流量计的应用[J].仪器仪表用户,2001,8(01):31~33
[2] 纪爱敏,李川奇,沈连官等.科里奥质量流量计研究现状及发展趋势[J].仪表技术与传感器,2001,(06):1~3
[3] 徐士信.科里奥质量流量计的选用[J].石油化工自动化,2002,(06):8~13
[4] 王兴才.科里奥质量流量计的原理和应用[J].工业仪表与自动化装置,1994,(04);34~38
[5] 朱毅.质量流量计的应用体会[J].石油化工自动化,1999,15(03):64~66
[6] 王绍旭,孟荟滨,马军等.科里奥质量流量计环境因素影响分析[J].沈阳化工,2000,29(04):200~208
[7] 鲁轲.影响科里奥质量流量计测量准确度的因素[J].河南化工,2002.(05):31~32