流量计具有精度高、寿命长的特点,在化工、环保、冶金、水利等多个领域和行业都有所应用。
但是在使用过程中,除了要求被测介质必须是可导电的液体之外;
还有多方面的因素的影响,很容易会引起流量计测量结果的不准确。
那么造成流量计产生误差的原因是哪些呢?
管内液体未充满
由于背压不足或流量传感器安装位置不良,致使其测量管内液体未能充满,故障现象因不充满程度和流动状况有不同表现。
若少量气体在水管管道中呈分层流或波状流,故障现象表现为显示值轻微波动;
若流动是气泡流或塞状流,还会因气相瞬间遮盖电极表面而出现显示值波动大;
若水平管道分层流动中流通截面积气相部分增大,即液体未满管程度增大,也会出现显示值波动大;
若液体未满管情况较严重,以致液面在电极以下,流量计将无法测量显示。
液体中含有固体
液体中含有粉状、颗粒或纤维等固体,可能产生的故障有;
①浆液噪声;
②电极表面玷污;
③导电沉积层或绝缘沉积层覆盖电极或衬里;
④衬里被磨损或被沉积物覆盖,流通截面积缩小。
有可能结晶的液体,流量计应慎用
有些易结晶化工物料在温度正常的情况下能正常测量,由于输送流体的导管都有良好的伴热保温;
在保温工作时不会结晶,但是菲格瑞思流量传感器的测量管难以实施伴热保温;
因此,流体流过测量管时易因降温而引起内壁结上一层固体。
由于改用其他原理的流量计测量也同样存在结晶问题;
所以在无其他更好方法的情况下,可选用测量管长度非常短的一种“环形”(oring)流量传感器,并将流量计的上游管道伴热保温予以强化。
在管道连接方法上,考虑流量传感器拆装方便,在一旦结晶时能方便地拆下维护。
电极引起的问题和接地环材料质量的选择不当
由于材料质量和被测介质之间的不匹配而导致击穿的流量计具有电极和接地环以及与介质接触的部件。
不匹配的结果不仅是电极的腐蚀问题和表面效应。表面效果包含:
①化学反应(表面会产生钝化膜等)
②电化学和极化现象(产生电位)
③催化作用(电极表面产生吸入器等)
接地环也有这些反应,但其影响程度要小得多。
选择流量计的原则首先是要深刻地了解各种流量计的结构原理和流体特性等方面的知识,同时还要根据现场的具体情况及考察周边的环境条件进行选择。也要考虑到经济方面的因素。一般情况下,主要有五个方面进行选择:流量计的性能要求;流体特性;安装要求;环境条件;流量计的价格,下文重点已性能要求为主,来带大家详细了解一下:
流量计的性能要求
流量计的性能方面主要包括:测量流量(瞬时流量)还是总量(累积流量);准确度要求;重复性;线性度;流量范围和范围度;压力损失;输出信号特性和流量计的响应时间等。
(1)测流量还是总量
流量测量包括两种,即瞬时流量和累积流量,比如对分输站管道的原油属于贸易交接或石油化工管道进行连续配比生产或生产流程的过程控制等需要计量总量,间或辅以瞬时流量的观察。在有的工作场所对流量进行控制则需配备瞬时流量测量。因此,要根据现场计量的需要进行选择。有些流量计比如容积式流量计,涡轮流量计等,其测量原理是以机械计数或脉冲频率输出直接得到总量,其准确度较高,适用于计量总量,如配有相应的发讯装置也可输出流量。电磁流量计、超声流量计等是以测量流体流速推导出流量,响应快,适用于过程控制,如果配以积算功能后也可以获得总量。
(2)准确度
流量计准确度等级的规定是在一定的流量范围内,如果使用在某一特定的条件下或比较窄的流量范围内,比如,仅在很小的范围内变化,此时其测量准确度会比所规定的准确度等级高。如用涡轮流量计计量油品装桶分发,在阀门全开的情况下使用,流量基本恒定,其准确度可能会从0.5级提高到0.25级。
用于贸易核算、储运交接和物料平衡如果要求测量准确度较高时,应考虑准确度测量的持久性,一般用于上述情况下的流量计,准确度等级要求为0.2级。在这样的工作场所一般是现场配备计量标准设备(比如体积管),对所使用的流量计进行在线检测。近几年由于原油的日趋紧张和各单位对原油计量的高要求,对原油计量提出实行系数交接,即除了每半年对流量计进行一次周期检测后,贸易交接双方协商每1个月或2个月对流量计进行检定确定流量系数,每天根据流量计计量的数据与流量计流量系数计算出数据进行交接,以提高流量计的准确度,也称为零误差交接。
准确度等级一般是根据流量计的最大允许误差确定的。各制造厂提供的流量计说明书中会给出。一定要注意其误差的百分率是指相对误差还是引用误差。相对误差为测量值的百分率,常用“%R”表示。引用误差则是指测量上限值或量程的百分率,常用“%FS”。许多制造厂说明书中并未注明。比如,浮子流量计一般都是采用引用误差,电磁流量计有的型号也有采用引用误差的。
流量计如果不是单纯计量总量,而是应用在流量控制系统中,则检测流量计的准确度要在整个系统控制准确度要求下确定。因为整个系统不仅有流量检测的误差,还包含有信号传输、控制调节、操作执行等环节的误差和各种影响因素。比如,操作系统中存在有2%左右的回差,对所采用的测量仪表确定过高的准确度(0.5级以上)就是不经济和不合理的。就仪表本身来说,传感器与二次仪表之间的准确度也应该适当相配,比如说设计出来未经实际标定的均速管误差如在±2.5%~±4%之间,配上0.2%~0.5%高准确度的差压计就意义不大了。
还有一个问题就是对于检定规程或制造厂说明书中对流量计所规定的准确度等级指的是其流量计的最大允许误差。但是由于流量计在现场使用时受环境条件、流体流动条件和动力条件等变化的影响,将会产生一些附加误差。因此,现场使用的流量计应是仪表本身的最大允许误差和附加误差的合成,一定要充分考虑到这个问题,有时候可能现场的使用环境范围内的误差会超过流量计的最大允许误差。
(3)重复性
重复性是由流量计原理本身与制造质量决定的,是流量计使用过程中的一个重要的技术指标,与流量计的准确度息息相关。一般在检定规程中的计量性能要求中对流量计不仅有准确度等级规定外,还对重复性进行了规定,一般规定为:流量计的重复性不得超过相应准确度等级规定的最大允许误差的1/3~1/5。
重复性一般定义为在环境条件和介质参量等不变的情况下,对某一流量值短时间内,同方向进行多次测量的一致性。但是,在实际应用中,流量计的重复性会常常被流体粘度、密度参量的变化所影响,有时这些参量变化还没有达到需要进行专门修正的程度,会误认为是流量计的重复性不好。鉴于这种情况下,应选择对此参量变化不敏感的流量计。比如,浮子流量计容易受流体密度影响,小口径的流量计不仅受流体密度的影响,可能还会受流体粘度的影响;涡轮流量计如果用在高粘度范围时的粘度影响;有些未做修正处理的超声流量计会受到流体温度的影响等等。如果流量计的输出是非线性的,这种影响可能会更为突出。
(4)线性度
流量计的输出主要有线性和非线性平方根两种。一般的来说流量计的非线性误差是不单独列出的,而是包含在流量计的误差内。对于一般比较宽流量范围,输出信号为脉冲的,用作总量积算的流量计,线性度则是一个重要的技术指标,如果在其流量范围内使用单一的仪表系数,当线性度差就会降低流量计的准确度。比如,涡轮流量计在10:1的流量范围内采用一个仪表系数,线性度差时其准确度会较低,随着计算机技术的发展,可将其流量范围分段,用最小二乘法拟合出流量—仪表系数曲线对流量计进行修正,从而提高流量计的准确度和扩展流量范围。
(5)上限流量和流量范围
上限流量也称为流量计的满度流量或最大流量。当我们选择流量计的口径时应按被测管道使用的流量范围和被选流量计的上限流量和下限流量来进行配置,不能简单的按管道通径进行配用。
一般来讲,设计管道流体最大流速是按经济流速来确定的。如果选择过低,管径粗,投资会大;过高则输送功率大,增加运行成本。比如,像水等低粘度液体其经济流速为1.5~3m/s,高粘度液体0.2~1m/s,大部分流量计上限流量的流速接近或高于管道经济流速。因此,流量计选择时其口径与管道相同时候就较多,安装比较方便。如不相同也不会相差太多,一般上下相邻一档的规格,可采用异径管连接。
在流量计的选择中应注意不同类型的流量计,其上限流量或上限流速由于受各自流量计的测量原理和结构的限制差别较大。以液体流量计为例,上限流量的流速以玻璃浮子流量计为最低,一般是0.5~1.5m/s之间,容积式流量计在2.5~3.5m/s之间,涡街流量计较高在5.5~7.5m/s之间,电磁流量计则在1~7m/s之间,甚至达到0.5~10m/s之间。
液体的上限流速还需要考虑不能因为流速过高而产生气穴现象,出现气穴现象的地点一般是在流速最大,静压最低的位置,为了防止气穴的形成,常常需要控制流量计的最小背压(最大流量)。
还应注意流量计的上限值订购后就不能改变,比如容积式流量计或浮子流量计等。差压式流量计像节流装置孔板等一经设计确定后,其下限流量不能改变,上限流量变动可以通过调整差压变送器或更换差压变送器来改变流量。比如某些型号的电磁流量计或超声流量计,有些用户可以自行重新设定流量上限值。
(6)范围度
范围度为流量计的上限流量和下限流量的比值,其值越大则流量范围越宽。线性仪表有较宽的范围度,一般为1:10。非线性流量计的范围度较小仅为1:3。一般用于过程控制或贸易交接核算的流量计,如果要求流量范围比较宽就不要选择范围度小的流量计。
目前一些制造厂为宣传其流量计的流量范围宽,在使用说明书中把上限流量的流速提得很高,比如液体提高到7~10m/s(一般为6m/s);气体提高到50~75m/s(一般为40~50)m/s);实际上如此高的流速是用不上的。其实范围度宽的关键是有较低的下限流速,以适应测量需要。所以下限流速低的宽范围度的流量计才是比较实用的。
(7)压力损失
压力损失一般是指流量传感器由于在流通通道中设置的静止或活动检测元件或改变流动方向,从而产生随流量而变的不能恢复的压力损失,其值有时可达数十千帕。因此,应按管道系统泵送能力和流量计进口压力等确定最大流量的允许压力损失来选定流量计。因选择不当会限制流体流动产生过大压力损失而影响流通效率。有些液体(高蒸汽压碳氢液)还应注意过度的压力降可能引发气穴现象和液相汽化,降低测量准确度甚至损坏流量计。比如管径大于500mm的输水用的流量计,应考虑压损所造成的能量损耗过大而增加的泵送费用。据有关报道,压力损失较大的流量计几年来为测量付出的泵送费用往往超过低压损、价格较贵的流量计的购置费用。
(8)输出信号特性
流量计的输出和显示量可以分为:
①流量(体积流量或质量流量);②总量;③平均流速;④点流速。有些流量计输出为模拟量(电流或电压),另一些输出脉冲量。模拟量输出一般认为适合于过程控制,比较适合于与调节阀等控制回路单元接配;脉冲量输出比较适合于总量和高准确度的流量测量。长距离信号传输脉冲量输出则比模拟量输出有较高的传送准确度。输出信号的方式和幅值还应有与其他设备相适应的能力,比如控制接口、数据处理器、报警装置、断路保护回路和数据传送系统。
(9)响应时间
应用于脉动流动场合应注意流量计对流动阶跃变化的响应。有些使用场合要求流量计输出跟随流体流动变化,而另一些为获得综合平均值要求有较慢响应的输出。瞬时响应常以时间常数或响应频率表示,其值前者从几毫秒到几秒,后者在数百Hz以下。配用显示仪表可能相当大地延长响应时间。一般认为流量计流量增加或减小时动态响应不对称会加速增加流量测量误差。
旋进旋涡流量计是采用先进的微处理技术,具有功能强,流量范围宽,操作维修简单,安装使用方便等优点,主要技术指标达到国外同类产品的先进水平的新型气体流量仪表。
第一,旋进漩涡流量计的选型问题一句话,选好才能用好。为此,在选型过程中应把握住两条基本原则,即:一要保证使用精度,二要保证生产安全。要做到这两点,就必须准确把握三个选型参数,即近期和远期的最大、最小及常用瞬时流量、被测介质的设计压力、工作压力以及管道直径。只有这样我们选好的流量计在今后的使用过程中精度、稳定性等等才能有效体现出来,所以说在已经选定了流量计的情况下,紧接着就是对流量计规格及其配套元件的选择至关重要。
第二,旋进漩涡流量计安装前的校验问众所周知,旋进旋涡流量计的现场检定现在的技术尚不具备,且流量计测量天然气一般都是用于贸易结算,在这种情况下,用户仅凭购买时由生产厂家提供的一纸出厂合格证明是不具有权威性的。国家对用于贸易结算的流量计是要进行强制检定的,因此为了确保流量传感器在今后的工作过程中其测量结果的可靠与准确,就有必要在正式安装前将流量计送往具有这方面检定能力及资质的部门进行一次全流量范围内的系统检定。
第三,严格按照安装规范进行安装旋进旋涡流量计对工艺安装及使用环境没有太多的特殊要求,但任何一款流量计都有这样一种共性,即尽可能避免振动及高温环境随离流态干扰元件(如压缩机、分离器、调压阀、大小头及汇管、弯头等)、保持流量计前后直管段内壁光滑平直、保证被测介质为洁净的单相流体等,此外必须根据安装说明留有足够长的前后直管段。
第四,流量计使用中应注意的事项1、流量计的后期管理工作旋进旋涡流量计虽然具有多种自动处置功能和微功耗的特点,但投运之后仍需加强管理。比如,为了保证流量计长期工作的准确性、可靠性,就应定期进行系统标校、抄录表头数据、更换介质参数以及不定期查看电池状况、检查流量计系数及铅封等,并根据计量管理的要求对流量计制定周检时间表,定期将流量计送检。
2、加强流量计的维护、保养工作在多年来的现场应用中,我们认为旋进旋涡流量计比较适合于较为干净的干气计量,如果由于气质脏污或其它原因需要对流量传感器的测量腔体及其构件进行定期检查或清洗,那么有一点则必须特别注意:对于同规格的旋进旋涡流量计,其旋涡发生体、导流体等核心组件不能互换,否则,须重新标定仪表计量系数并对其配带的温度及压力传感器进行系统校正。
无锡海恩斯自动化仪表有限公司是一家专业生产电磁流量计、涡轮流量计、涡街流量计、磁翻板液位计、热电偶、热电阻、双金属温度计以及各种规格压力表等等,以及生产各种非标流量计的厂家,公司拥有先进的管理水平,现代化的专业生产设备,精准的标定装置。
上一篇:数字示波器的知名品牌及选购指南