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体积管检定流量计运行状态监控系统的研制 流量计技术指标

时间:2020-07-30    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     
摘 要: 通过对体积管检定流量计运行过程的分析,从中找出了影响流量计检定误差的因素。依照系统控制比较优化设计理论,利用自动化网络设计技术,研制了一套具有自动完成流量计检定、流量计表头发讯器校验、流量计脉冲信号波型监视、体积管头部快速自动检漏、体积管内部气体快速自动排放、体积管计算程序自检、即时在线信息网络管理的监控系统。“监控系统”的开发与应用,极大地提高了流量计的准确性。
关键字: 体积管流量计 监控系统

前 言

胜利油田东营原油库外销站承担着胜利油田与中石化管道储运公司的原油交接,每天交接原油的数量在5万t以上(年贸易总量接近1900万t)。该站的计量方式是:用流量计测量原油的体积量,用化验的方法测量原油的密度和含水。为了确保流量计的准确性,在东营原油库外销站安装了一套某仪表厂生产的DN350单球无阀体积管,用来定期检定东营原油库外销站的6台流量计。

在体积管和流量计组成的检定系统中,有许多环节、因素影响着流量计的检定结果,一旦这些环节、因素失去控制发生问题,将会给交接双方的原油交接产生重大影响,如流量计脉冲或体积管头部密封存在问题。另外,流量计测量原油流量的过程是一个动态过程,具有快速、准确的优点,但其测量的动态性,决定了所测量的原油将一去不复返,错误的测量数据也将随着流量计的运转而无法挽回。

为了避免因体积管检定流量计出现错误的数据,保证原油交接计量的准确可靠,维护双方的经济利益,十分有必要建立一套集自动化、信息化为一体的体积管检定流量计运行状态的监控系统,通过监控系统,使影响流量计准确性的因素完全得到有效控制,最大限度地降低因检定所带来的计量误差。

影响体积管检定流量计的因素分析

1 体积管工作原理对流量计检定误差的影响

从图1可以看出,原油经过流量计后进入体积管,若在流量计的检定过程中体积管的头部密封不严,一部分将流经头部流出体积管,因此流经体积管标准段的原油量必然减少,造成的结果是检定人员须人为地把流量计调慢,这样一来,交油一方实际输出的原油量将大于流量计显示的原油量。


图1 体积管、流量计原油流向示意图

2 刮板流量计表头结构对流量计误差的影响

从图2可以看出,流量计的机械表头和发讯器在主轴的作用下、通过一个塔轮咬合而运转。一旦塔轮和带动发讯器的齿轮咬合不紧密,都会造成机械表头和发讯器转动不同步,使发讯器发出的脉冲数和机械表头的体积值不与生产厂家提供脉冲比相同,从而造成流量计的检定数据存在着误差。


图2 刮板流量计表头部分连接示意图

3 原油的特性对流量计检定的影响

尽管从采油厂到原油库的原油经过了多级处理,但由于外销原油经常采取边进边出的输油方式,致使外销的原油中总是存在着少量的气体。由于体积管有变径,原油中的部分气体就会分离出来,逐渐累积在体积管的最高端。若体积管内存在一定的气体,将导致体积管的标准容积发生变化,从而造成检定数据的不稳定。

4 干扰信号对流量计检定数据的影响

在体积管检定现场,经常存在各种频率的电信号,这些信号有可能进入体积管和流量计数据传输过程中,造成数据的增多和丢失,若不加以对流量计脉冲进行监控,势必会影响流量计的检定结果。

5 目前检定管理模式对流量计检定的影响

流量计检定信息管理系统实现了检测报告的微机化管理,但目前的流量计检定信息管理系统采用的温度、压力等原始数据一直是人工录取,没有真正实现自动化;其次检定完流量计后,不能在现场立即完成流量计检定数据的处理,造成流量计检定的误差不能满足尽量趋近零,从而不能保证流量计在检定周期内基本误差符合要求。

监控系统的设计

通过以上分析,找到了影响流量计体积管检定的主要因素。根据影响因素所表现的特征,胜利石油管理局流量检定站通过技术攻关,设计研制出了一套集检定、控制、监控、网络为一体的体积管检定流量计运行状态监控系统。

1 流量计表头发讯器校验仪的设计

为使流量计表头发讯器校验仪,既适应于有固定体积管的流量计场所,又能对其它场所的流量计进行表头和发讯器之间的校验,设计了内置式和便携式式两种“流量计表头发讯器校验仪”。

(1)内置式流量计表头发讯器校验仪的设计

内置式流量计表头发讯器校验仪安装在控制台内,和微机系统相连接,记数器的容量至少能累计100天流量计运行发出的脉冲。为了避免100天内出现断电造成数据丢失,内置式流量计表头发讯校验仪配置了可充电电池。

在进行流量计表头发讯器校验时,手动输入流量计表头的起始数,启动校验后,微机系统自动采集流量计的脉冲,流量计到期复检时,手动置入某时刻流量计表头的读数,微机系统同时在该时刻停止采集流量计的脉冲,计算出流量计表头累积体积,和流量计的脉冲总数对比,完成流量计表头发讯器的校验。

(2)便携式流量计表头发讯器校验仪的设计

为便于快速校验一些送检流量计表头和发讯器的一致性,设计了一种便携式流量计表头发讯器校验仪。具体工作原理是:单台流量计发讯器发出的脉冲信号,输入到校验仪,手动输入流量计表头的启、停值,对比一段时间内流量计表头值和发讯器脉冲数数值差,实现流量计表头和发讯器之间的校验。

(3)电路设计

内置式和便携式两种校验仪只是在显示方式、校验时间、对应的流量计台数有所不同,但脉冲记数的电路设计是一致的。其电路设计示意图见图3。


图3 流量计表头发讯器校验仪电路设计示意图

2 监控系统自检程序的设计

设计原理是通过一个内部脉冲发生器模拟流量计的脉冲,利用电子继电器模拟体积管触位开关的动作,预置温度、压力、校验时间,启动“自检程序”,控制台自动模拟体积管检定流量计的过程,最终计算出模拟数据,计算的结果和预先设置的数据吻合,则程序检验通过。

3 体积管头部密封快速自动检测的设计

体积管推球器在液压缸的作用下,使头部处于严密堵塞,保证了原油全部流经体积管标准而不从头部漏失。在球台型推球器安装了两道密封圈,当体积管推球器处在体积管头部处,打开检测口的阀门,若体积管头部此时是密封的,从检测口流出的原油经过一段时间后将停止流出,而若体积管头部密封不严,则从检测口流出的原油将永不停止。

体积管头部自动检漏的原理是:在体积管检漏口安装一个电磁阀和数字压力传感器,组成快速检漏的控制回路,见图4。启动体积管头部检漏程序后,计算机自动控制电磁阀开、关,自动检测数字压力表的电信号。计算机系统根据电磁阀开、关时压力变送器的压力值,来判断体积管头部是否处于良好的密封状态。


图4 体积管头部密封快速自动检测工作示意图

在监控系统主页面,设置了“体积管密封”快捷按钮,可以随时对体积管的头部密封性进行检测,同时为满足JJG667-97检定规程的要求(要求每个流量点下应检查体积管头部的密封性),把体积管自动检漏子程序加到了体积管检定流量计的过程中。

4 介质气体自动排放的设计

体积管设计了两处排气口。在两个排气口分别安装了电磁阀,通过计算机的控制,来实现体积管内气体的自动排放。电路设计示意图见5。


图5 体积管内气体自动排放的电路设计示意图

在监控系统主页面,设置了“体积管排气”快捷按钮,可以随时对体积管进行排气,同时为满足JJG 667-97容积式流量计检定规程的要求(要求每个流量点下应进行气体排放),把体积管排气子程序加到了体积管检定流量计的过程中。

5 流量计脉冲波型监视的设计

在体积管控制台中增加脉冲信号波形检测单元,来判断流量计脉冲信号是否存在干扰信号。通过优化设计信号分路器(见图6),确保进示波器和进控制台数据采集单元的两路信号不失真。


图6 流量计脉冲信号两分电路图

6 检定数据网络化设计

(1)数据传输及网络化设计体积管运行状态监控系统把体积管的运行情况通过油田局域网保存到数据服务器,油田内部各用户通过WEB服务器授权访问检测数据。网络设计如图7。


图7 流量计检定信息网络系统流程图

(2)网络系统的构成东营原油库外销站的体积管运行状态监控系统分为:运行状态检测子系统和检测数据发布子系统。运行状态检测子系统设置了5个模块,检测数据发布子系统也设置了4个模块。设计的系统结构框图见图8。

7 体积管控制台的自动化设计

设计的体积管控制台在具备基本功能的基础上,把监控功能的设计到控制台内。结构框图见图9。

控制系统的运行过程是:按照JJG667-97检定规程规定的步骤,在每一个流量点下,自动完成控制体积管提推球器、推推球器、抽插杆、放插杆,自动进行体积管头部检漏、体积管排气,自动采取流量计脉冲信号、体积管检测开关信号和原油的温度压力信号。完成一台流量计检定数据录取后,计算机按照JJG667-97提供的计算公式,计算出流量计的误差、重复性,自动形成“流量计检定数据计算表”和检定证书;通过信息系统,完成流量计在线审核和指令反馈。

现场测试实验及应用

“体积管运行状态监控系统”开发完成后,在胜利油田外销站经过认真的实验测试,得到了交接双方的认可。自投入使用以来,共完成了胜利油田外销口6台流量4个周期的检定。通过一年的使用,“监控系统”作用越来越突出,以前没有发现的问题,通过监控系统暴露出来并得以消除,大大提高了检定数据的可靠性、准确性。

通过现场测试实验及应用,认为“监控系统”具有以下功能:

(1)实现了体积管检定流量计过程的自动化。
(2)流量计表头发讯器校验仪能够检测出流量计机械表头和发讯器之间的一致性。
(3)监控系统具有良好地防止病毒和人为因素侵犯的自检能力。
(4)能够快速完成体积管头部密封检测、体积管内气体排放的控制。头部密封检测准确性100%,气体排放程度完全能控制在规程的要求范围内。
(5)能够实时监控流量计发讯器的脉冲波型,有效消除了检定过程中脉冲信号不稳定对流量计检定误差的影响。
(6)“体积管运行状态监控系统”,实现了检定数据快速上网、检定人员和管理人员对话交流、即检即审的在线网络管理。

结束语

在体积管、流量计、流程、流体组成的原油流量计量系统中,每一环节都有影响流量计检定误差的因素。通过对计量系统的影响因素分析,建立的“体积管检定流量计运行状态监控系统”,作为一种技术方法,与大家交流,意在对其它计量系统能有一定的指导作用。

另外,在体积管检定流量计的过程中,还有一些因素值得考虑,如体积管和流量计之间阀门的密封性、体积管内置换球位置的跟踪、原油黏度的测试等,也应纳入到系统的监控范围。但不同的场所、不同的地点,可以根据实际情况、按照最大影响因素消除原则,设计出实际需要的监控系统。

[参考文献]
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[6]武延军,黄飞跃.精通JSP编程技术[M].北京:人民邮电出版社, 2001.



    电磁流量计优点很多,应用非常广泛,但若选型、安装、使用不当,将会引起误差增大,示值不稳定,甚至表体损坏。总结多年的经验教训,得出电磁流量计误差产生的原因主要有下面几个方面。

    一、电磁流量计管内液体未充满

    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,故障现象表现为误差增加,即流量测量值与实际值不符;若流动是气泡流或塞状流,故障现象除测量值与实际值不符外,还会因气相瞬间遮盖电极表面而出现输出晃动;若水平管道分层流动中流通截面积气体部分增大,即液体未满管程度增大,也会出现输出晃动,若液体未满管情况较严重,以致液面在电极以下,则会出现输出超满度现象。这类故障原因在制造厂售后服务事例中是经常碰到的,当属工程设计之误。

    二、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。电磁流量传感器测量管绝缘衬里若沉积导电物质,流量信号将被短路而使仪表失效。由于导电物质是逐渐沉积,本类故障通常不会出现在调试期,而要运行一段时期后才显露出来。

    三、有可能结晶的液体,电磁流量计应慎用

    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,但是电磁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”电磁流量传感器,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。

    四、电极和接地环材质选择不当引发的问题

    因材质与被测介质不匹配而引发故障的电磁流量计与介质接触的零部件有电极与接地环,匹配失当除耐腐蚀问题外,只要是电极表面效应。表面效应应有:

    ①化学反应(表面形成钝话膜等);

    ②电化学和极化现象(产生电势);

    ③触媒作用(电极表面生成气雾等)。接地环也有这些效应,但影响程度要小一些。

    五、液体电导率超过允许范围引发的问题

    液体导电率若接近下限值也有可能出现晃动现象。因为制造厂仪表规范规定的下限值是在各种使用条件较好状态下可测出的最低值,而实际条件不可能都很理想,于是就多次遇到低度蒸馏水或去离子水,其导电率接近电磁流量计规范规定的下限值5,使用时却出现输出晃动。通常认为能稳定测量的导电率下限值要高1~2个数量级。液体电导率可查阅有关手册,缺少现成数据则可取样用电导率仪测定。但有时候也有从管线上取样去实验室测定认为可用,而实际电磁流量计不能工作的情况。这是由于测电导率时的液体与管线内液体已有差别,譬如液体已吸收了大气中的CO2或NO,生成碳酸或硝酸,电导率增大。对于含有颗粒或纤维液体产生的噪声浆液,采取提高激励频率的方法能有效地改善输出晃动。有的频率可调的IFM3080F型DN300电磁流量计,测量浓度3.5%瓦楞纸板浆液,在现场以不同激励频率测量所显示瞬时流量晃动量。当频率较低,为50/32Hz时,晃动高达10.7%;频率提高到50/2Hz,晃动降低至1.9%,效果十分明显。





纯化水流量计的原理及分类?

  纯化水流量计是吸取了国内外流量仪表先进技术经过优化设计,具有结构简单、轻巧、精度高、复现性好、反应灵敏,安装维护使用方便等特点的新一代纯化水流量计,广泛用于测量封闭管道中与不锈钢1Cr18Ni9Ti、2Cr13及刚玉Al2O3、硬质合金不起腐蚀作用,且无纤维、颗粒等杂质,工作温度下运动粘度小于5×10-6m/s的液体,对于运动粘度大于5×10-6m?/s的液体,可对流量计进行实液标定后使用。若与具有特殊功能的显示仪表配套,还可以进行定量控制、超量报警等,是流量计量和节能的理想仪表。

 

  工作原理

  纯化水流量计是速度式流量计中的主要种类,当被测流体流过纯化水流量计传感器时,在流体的作用下,叶轮受力旋转,其转速与管道平均流速成正比,同时,叶片周期性地切割电磁铁产生的磁力线,改变线圈的磁通量,根据电磁感应原理,在线圈内将感应出脉动的电势信号,即电脉冲信号,此电脉动信号的频率与被测流体的流量成正比。

  纯化水流量计具有精度高、重复性好、无零点漂移、高量程比等优点。纯化水流量计拥有高质量轴承、特别设计的导流片,因此极大降低了磨损,对峰值不敏感,甚者恶劣的条件下也可以给出可靠的测量变量。纯化水流量计输出信号为脉冲,易于数字化。纯化水流量计压力损失小,叶片能防腐,可以测量粘稠和腐蚀性的介质。

  仪表分类

  1.按仪表功能分类,LWGY系列纯化水流量计可分为2大类,即:

  涡轮流量传感器/变送器

  智能一体化纯化水流量计

  2.功能说明

  涡轮流量传感器/变送器

  该类涡轮流量产品本身不具备现场显示功能,仅将流量信号远传输出。流量信号可分为脉冲信号或电流信号(4-20mA);仪表价格低廉,集成度高,体积小巧,特别适用于与二次显示仪、PLC、DCS等计算机控制系统配合使用。

  按照不同的输出信号,该类产品可分为LWGY-□N型和LWGY-□A型

  LWGY-□N型传感器:12~24VDC供电,三线制脉冲输出,高电平≥8V,低电平≤0.8V;信号传输距离≤1000米;

  LWGY-□A型变送器:24VDC供电,二线制4-20mA 输出,信号传输距离≤1000。

  该类涡轮流量产品均分为基本型和防爆型(ExdIIBT6)两种,

  智能一体化纯化水流量计

  采用先进的超低功耗单片微机技术研制的涡轮流量传感器与显示积算一体化的新型智能仪表,采用双排液晶现场显示,具有机构紧凑、读数直观清晰、可靠性高、不受外界电源干扰、抗雷击、成本低等明显优点。仪表具备仪表系数三点修正,智能补偿仪表系数非线性,并可进行现场修正。高清晰液晶显示器同时显示瞬时流量(4位有效数字)及累积流量(8位有效数字,带清零功能)。所有有效数据掉电后保持10年不丢。该类纯化水流量计均为防爆产品,防爆等级为:ExdIIBT6。

  该类纯化水流量计按照供电方式、是否具备远传信号输出可分为LWGY-□B型和LWGY-□C型。

  LWGY-□B型:供电电源采用3.2V10AH锂电池(可连续运行4年以上); 无信号输出功能。

  LWGY-□C型:供电电源采用24VDC外供电,输出4-20mA标准两线制电流信号,并可根据不同的现场需要,可增加RS485或HART通讯。

 

  纯水和超纯水是一种品质要求很高的水源。用于制取纯水和超纯水的超净过滤器装置的滤筒是用纯聚丙烯制成,用活性碳来清除无机、有机微量污染的离子交换树脂(核级别)和吸附器树脂,专用离子交换树脂(核级别)去除无机离子,经过吸附器树脂去除溶解有机物,消毒过滤器的气孔大小0.2μm,经过这样的净化设备得到的纯水和超纯水导电率:0.055μS/cm,细菌含量:1CFU/ml,一般用于生物制药等要求比较高的领域。

标签: 流量计
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