影响质量流量计准确度的因素分析及处理方法 流量计是如何工作的

目前兰州石化公司用于油品交接的质量流量计有320台左右，精度±0.15%～±0.5%。虽然质量流量计计量准确、性能可靠，但由于我们对其工作特性认识的局限，在实际应用中仍然会出现一些异常现象，带来不必要的误差，因此我们需要分析这些异常现象，尽量减少不利因素的影响，从而提高计量准确度，减少计量纠纷。

1 影响质量流量计准确度的因素及处理方法

1.1 实际应用中影响质量流量计准确度的因素分析及处理方法

1.1.1 振动对质量流量计准确度的影响。质量流量计正常工作时，测量管处于振动状态，对外来振动非常敏感，如果在流量计安装区域存在其它振动源，振动源的振动频率会影响质量流量计测量管的振动频率，引起流量计的异常振动和零点漂移，造成计量误差。处理方法：避免振动干扰，如果实在无法避免，应采取隔离措施，使流量计与振动干扰源隔离。

1.1.2 电磁干扰对质量流量计准确度的影响。由于传感器是通过激励线圈使测量管产生振动，如果流量计工作区域附近有较大的磁场干扰，会对测量结果造成影响。处理方法：质量流量计安装时应远离大型变压器、 电动机等产生较大磁场的设备。

1.1.3 安装应力对质量流量计准确度的影响。在质量流量计的安装过程中，如果流量计的传感器法兰与管道的中心轴没有对准（即传感器法兰与管道法兰不平行），管道所产生的应力会作用到质量流量计的测量管上，引起检测探头的不对称性或变形，从而导致零点漂移，造成计量误差。处理方法：a.流量计安装时应严格遵守安装规范。b.流量计安装完毕后，用手操器或在变送器界面调出“调零菜单”并记录出厂零点预设值，调零完毕后再观察此时零点值，前后两值要保证在一个数量级，如果两值之间差异较大，则说明安装应力太大，应重新安装。

1.1.4 油品中含有气体对质量流量计准确度的影响。目前生产的流量计只能做到准确测量单相流，而在实际测量过程中，当工况条件发生变化时，油品容易汽化，形成两相流，而两相流往往是人们容易忽略的问题。气液的结合虽然缓冲了仪表的振动，但要求驱动线路输出更多的能量以保持流量管的振动。由于流量管的驱动电流本身有限制。一旦为了保持流量管的振动而输出的电流超出，流量计将无法准确测量。处理方法：a.改善油品的工况条件，使其含有的气泡尽可能均匀分布，达到流量计正常计量的要求；b.质量流量计上游安装消气器，尽量减少气液混合现象；c.严格按照质量流量计安装规范安装：测量油品介质流量管朝下安装（如图1）。

1.1.5 温度变化对质量流量计准确度的影响。质量流量计的质量流量测量原理如公式（1）所示：

Qm=k•Δt公式（1）

式中Qm——质量流速，g/s；
k——流量标定系数，g/（s·μs）；
Δt——时间差，μs。

当k为常数时，Qm仅与时间差Δt成正比。然而k与制造流量计的金属弹性呈函数关系，当温度发生变化时，流量计测量管的金属弹性也随之变化，k此时就不再是常数，从而影响流量计的准确度；同时温度变化，还会引起测量管的自身结构变化，从而影响到质量流量计的零点稳定度。处理方法：a.温度对流量计测量管金属弹性的影响可以通过设定温度校正系数解决：一般质量流量计在出厂时，都给出了温度校正系数，如一台CMF100质量流量计，出厂时给出的Flowcal系数为47.806/4.75，后三位4.75就是给定的温度校正系数（温度变化100℃就会产生4.75%的误差），在实际使用时我们则需要按操作手册设定好温度校正系数，便可消除温度变化对测量管金属弹性产生的偏差。b.温度对零点稳定度的影响，在实际应用中，需要在操作温度状况下，对质量流量计进行现场调零，使影响减到最小。

图1 测量油品时的质量流量计安装方式

1.1.6 压力变化对质量流量计准确度的影响。当压力升高时，测量管的材料将变得越来越坚硬，使流量管振动减弱。在质量流速不变的条件下，单方面地增加压力，可使流量管的偏移变小，造成流量计的示值比真实的流速要低；反之压力降低时，造成流量计的示值比真实的流速要高。处理方法：对于输转压力变化大及贸易交接的油品，需在流量计下游安装压力变送器，以软件的方式实时的进行压力补偿。

1.1.7 油品密度与粘度对质量流量计准确度的影响。油品密度的变化会直接影响流量测量系统，从而使流量测量管的平衡发生变化，引起零点偏移；而介质粘度则会改变系统的阻尼特性，导致零点偏置。处理方法：流量计应使用在测量单一或密度差异不大的油品上，对用于大宗量油品交接的质量流量计必须采用在线实流标定，并配备在线密度计。

1.1.8 测量管损坏或腐蚀对质量流量计准确度的影响。质量流量计在使用中，由于流体的腐蚀、杂物进人等，会对测量管直接造成损坏或腐蚀，影响测量管的性能，导致测量不准确。常见的有测量管磨损、龟裂、点蚀、挂壁。处理方法：a.流量计前端安装相应的过滤器，防止异物进入；b.使用特殊材质的流量计。

1.1.9 空气浮力对质量流量计准确度的影响。由于质量流量计所测得是油品在真空状态下的“重量”，而在油品贸易计量中一般采用“空气中的质量”结算，所以必须对流量计所测“重量”进行转换，转换方式有两种：一种是油品在20℃时的密度减去空气浮力修正值1.1（kg/m3）；另一种表量乘换算系数F得出在空气中的质量。

1.2 标定过程中影响质量流量计准确度的因素分析及处理方法

贸易交接的质量流量计标定周期为12个月，分厂之间物料交接的质量流量计标定周期为24个月，贸易交接质量流量计采用在线实流标定，其它采用离线标定，标定结果直接影响流量计在实际中的应用，标定过程不止是检验流量计是否超差，还需要根据标定情况调整Flowcal系数以及计算出流量交接系数MF。

为了得到准确的Flowcal系数和流量交接系数MF，标定中必须注意以下几点：a.标定系统中配备的温度计，压力表必须检定合格，在有效期内，压力表要求0.4级以上，温度计最小刻度值为0.2℃，如采用远程传输数据，需保证传输过程中无信号衰减和脉冲丢失。b.在标定其中一路流量计时，要确保其它支路的泄露阀无泄漏。c.无论是在线标定还是离线标定，都需尽可能的使标定工况和使用工况相近。d.标定容器应当定期进行清理，以减少油品或杂质的粘附，而影响到标定结果。

2 结论

由于我国现使用的质量流量计大多都是进口的，价格不低，而且质量流量计主要用于贸易结算，所以在标定和使用上，应尽量减少不利因素的影响，提高准确度，使它们更好地发挥计量职能。

参考文献
[1]蔡武昌，孙淮清，纪纲.流量计测量方法和仪表的选用[M].北京：化学工业出版社，2001.
[2]肖素琴，韩厚义．科里奥利力质量流量计的应用[M]．北京：中国石化出版社，1999．
[3]肖素琴，油品计量员读本[M].北京：中国石化出版社，2001． 涡街流量计在测量焦炉煤气上应用的还是比较多，但是也不乏会出现一些问题，来说说这些问题的原因及解决方法：

现场计量系统出现故障的原因可归纳为两大原因，一是流量仪表或其关联设备引起的。二是非流量仪表方面的原因，即流量仪表正常，而环境或系统方面原因造成故障，这类原因难以查找。除了要求技术人员要熟悉该仪表性能外，还需具有广博的知识和丰富的现场经验进行分析、推理、多方试验，方能确认。有些故障还是一些意想不到的事件造成的。对非流量仪表方面的故障往往表现为输出信号不稳定。根据实际经验，涡街流量计测量焦炉煤气时，输出信号不稳定的原因有以下几点：

1）涡街流量计不适宜安装在强振动的场合是应用者广为熟知的，但在磁场频繁变化的场合，涡街流量传感器会测出高于正常值的信号输出。实践证明，在无气体流动的现场，当涡街流量传感器处于变化的磁场中时在磁场变化的瞬间，涡街流量传感器会感应出一个错误信号而输出，当变化结束，仪表处于一个稳定的磁场时，仪表则会输出一个正常信号。

2）焦炉煤气因出厂时温度高，湿度大，因此在气体输送过程中会有水分存在。气体流动带动水分往复波动，从而形成脉动流。涡街流量传感器处于这种流体状态时输出数据忽大忽小，根本无法反映生产状况。

3）由于焦炉煤气多杂质，易结晶，杂质凝结于传感头，从而造成计量失准。温度升高时，杂质挥发，灵敏度增加，信号增强；相反则降低。从而造成数据不稳定。

4）仪表接线过程中压线不实，从而造成传输过程中信号的时断时续。

5）仪表接地线不符合规范要求，从而使强电中的50Hz干扰进入，当正常信号高于50Hz时输出正常信号，反之则会输出错误信号。

解决办法：

1）在仪表安装、连接过程中，应确保每一个环节的准确无误，其中包括安装前对现场的考察、安装过程中仪表接线、系统接地线等方面，从而确保检测到真实数据并能够准确输出。

2）对于运行中的计量系统可采用“双轨计量，对比确认”的方法，以及“替代法”对运行中的计量仪表故障进行确认和排除。

3）定期对仪表进行整体清洗，必要时可对仪表的传感头部分进行吹扫，避免杂质在传感头处的凝结。寒冷的季节在计量直管段及仪表部分加伴热装置也有利缓解杂质在计量仪表处的凝结。

4）定期对管道进行排水，特别是直管段前的水分，依据具体情况设置专人定期排放，尽可能降低计量管段中的水分，最大限度的排除流体中的脉动。

5）加强对计量系统数据的管理，设置定时打印功能，依据打印数据结合生产状况对仪表的运行分析。

电磁流量计的故障查找及日常维护：

电磁流量计仅需对仪表作周期性直观检查，检查仪表周围环境，扫除尘垢，确保不进水和其他物质，检查接线是否良好，检查仪表附近有否新装强电磁场设备或有新装电线横跨仪表。若是测量介质容易沾污电极或在测量管壁内沉淀、结垢、应定期作清垢、清洗。
故障查找
流量计开始投运或正常投运一段时间后发现仪表工作不正常，应首先检查流量计外部情况，如电源是否良好、管道是否泄露或处于非满管状态、管道内是否有气泡、信号电缆是否损坏、转换器输出信号（即后位仪表输入回路）是否开路。切记盲目拆修流量计。
传感器检查
测试设备：500MΩ绝缘电阻测试仪一台，万用表一只。
测试步骤：
（1）在管道充满介质的情况下，用万用表测量接线端子A、B与C之间的电阻值，A-C、B-C之间的阻值应大至相等。若差异在1倍以上，可能是电极出现渗漏、测量管外壁或接线盒内有冷凝水吸附。
（2）在衬里干燥情况下，用MΩ表测A-C、B-C之间的绝缘电阻（应大于200MΩ）。再用万用表测量端子A、B与测量管内二只电极的电阻（应呈短路连通状态）。若绝缘电阻很小，说明电极渗漏，应将整套流量计返厂维修。若绝缘有所下降但仍有50MΩ以上且步骤（1）的检查结果正常，则可能是测量管外壁受潮，可用热风机对外壳内部进行烘干。
（3）用万用表测量X、Y之间的电阻，若超过200Ω，则励磁线圈及其引出线可能开路或接触不良。拆下端子板检查。
（4）检查X、Y与C之间的绝缘电阻，应在200MΩ以上，若有所下降，用热风对外壳内部进行烘干处理。实际运行时，线圈绝缘性下降将导致测量误差增大、仪表输出信号不稳定。
（5）如判定传感器有故障，请与电磁流量计生产厂家联系，一般现场无法解决，需到厂家维修。
转换器检查
如判定是转换器故障，经检查外部原因没问题的情况下，请与电磁流量计生产厂家联系，厂家一般会采取更换线路板的方式解决。
电极的维护
1.在使用电磁流量计之前，要先用标准的PH值溶液来标定电磁流量计。标定之后在操作之前，大家一定要注意先用蒸馏水把电磁流量计的电极清洗一遍，然后再用测液清洗再一次清洗电极。
2.如果不使用电磁流量计，要取下电磁流量计电极的时候，大家要注意不要让电极的触感器与硬物碰撞了，否则只要是出现损伤都会影响到电极的使用的。
3.使用电磁流量计结束之后，大家要把电磁流量计的电极套给套上，里面少放一些饱和溶液，只要保证电极的球泡是湿润的就可以了，但是记住不要放在蒸馏水中浸泡。
4.平常要注意电极保持干净，不要让它的两边输出出现了短路的情况，不然的话会使得测量不准确，影响电磁流量计的使用的。
其实，维护电磁流量计电极的方法还有很多，大家在使用过程中要多加注意，不要因为自己一点小小的疏忽造成了电磁流量计日后无法正常使用。
故障分析
1．调试期故障
调试期故障一般出现在仪表安装调试阶段，一经排除，在以后相同条件下不会再出现。常见的调试期故障通常由安装不妥、环境干扰以及流体特性影响等原因引起。
1.安装方面
通常是电磁流量传感器安装位置不正确引起的故障，常见的如将传感器安装在易积聚气体的管系高点；或安装在自上而下的垂直管上，可能出现排空；或传感器后无背压，流体直接排入大气而形成测量管内非满管。
1.环境方面
通常主要是管道杂散电流干扰，空间强电磁波干扰，大型电机磁场干扰等。管道杂散电流干扰通常采取良好的单独接地保护就可获得满意结果，但如遇到强大的杂散电流(如电解车间管道，有时在两电极上感应的交流电势峰值Vpp可高达1V)，尚需采取另外措施和流量传感器与管道绝缘等。空间电磁波干扰一般经信号电缆引入，通常采用单层或多层屏蔽予以保护。
1.流体方面
被测液体中含有均匀分布的微小气泡通常不影响电磁流量计的正常工作，但随着气泡的增大，仪
表输出信号会出现波动，若气泡大到足以遮盖整个电极表面时，随着气泡流过电极会使电极回路瞬间断路而使输出信号出现更大的波动。
低频方波励磁的电磁流量计测量固体含量过多浆液时，也将产生浆液噪声，使输出信号产生波动。
测量混合介质时，如果在混合未均匀前就进入流量传感进行测量，也将使输出信号产生波动。
电极材料与被测介质选配不当，也将由于化学作用或极化现象而影响正常测量。应根据仪表选用或有关手册正确选配电极材料。
1.运行期故障
运行期故障是电磁流量计经调试并正常运行一段时期后出现的故障，常见的运行期故障基本由流量传感器内壁附着层、雷电打击和环境条件变化等因素引起。
1.传感器内壁附着层
由于电磁流量计常用来测量脏污流体，运行一段时间后，常会在传感器内壁积聚附着层而产生故障。这些故障往往是由于附着层的电导率太大或太小造成的。若附着物为绝缘层，则电极回路将出现断路，仪表不能正常工作；若附着层电导率显著高于流体电导率，则电极回路将出现短路，
仪表也不能正常工作。所以，应及时清除电磁流量计测量管内的附着结垢层。
1.雷电打击
雷击容易在仪表线路中感应出高电压和浪涌电流，使仪表损坏。它主要通过电源线或或者励磁线圈或者传感器与转换器之间的流量信号线等相关途径引入，尤其是从控制室电源线引入占绝大部分。
1.环境条件变化
在调试期间由于环境条件尚好(例如没有干扰源)，流量计工作正常，此时往往容易疏忽安装条件(例如接地并不怎么良好)。在这种情况下，一旦环境条件变化，运行期间出现新的干扰源(如在流量计附近管道上进行电焊，附近安装上大型变压器等)，就会干扰仪表的正常工作，流量计的输出输出信号就会出现波动。
常见故障
典型故障诊断及处理
1.无流量输出。检查电源部分是否存在故障，测试电源电压是否正常；测试保险丝通断；检查传感器箭头是否与流体流向一致，如不一致调换传感器安装方向；检查传感器是否充满流体，如没有充满流体，更换管道或垂直安装。
2.信号越来越小或突然下降。测试两电极间绝缘是否破坏或被短路，两电极间电阻值正常在(70～100)Ω之间；测量管内壁可能沉积污垢，应清洗和擦拭电极，切勿划伤内衬。测量管衬里是否破坏，如破坏应予以更换。
3.零点不稳定，检查介质是否充满测量管及介质中是否存在气泡，如有气泡可在上游加装消气器，如水平安装可改成垂直安装；检查仪表接地是否完好，如不好，应进行三级接地(接地电阻≤100Ω)；检查介质电导率应不小于5μs/cm；检查介质是否淤积于测量管中，清除时注意不要将内衬划伤。
4.流量指示值与实际值不符。检查传感器中的流体是否充满管，有无气泡，如有气泡可在上游加装消气器；检查各接地情况是否良好；检查流量计上游是否有阀，如有，移至下游或使之全开；检查转换器量程设定是否正确，如不对，重新设定正确量程。
5.示值在某一区间波动。检查环境条件是否发生变化，如出现新干扰源及其他影响仪表正常工作的磁源或震动等，应及时清除干扰或将流量计移位；检查测试信号电缆，用绝缘胶带进行端部处理，使导线、内屏蔽层、外屏蔽层、壳体之间不相互接触。
选用电磁流量计测量流量的流体必须是导电的，因此不导电的气体、蒸汽、油类、丙铜等物质不能选用电磁流量计测量流量。
运行故障
经初期调试并正常运行一段时期后在运行期间出现的故障，常见故障原因有：流量传感器内壁附着层，雷电击，环境条件变化。
1、内壁附着层
由于电磁流量计测量含有悬浮固相或污脏体的机会远比其他流量仪表多，出现内壁附着层产生的故障概率也就相对较高。若附着层电导率与液体电导率相近，仪表还能正常输出信号，只是改变流通面积，形成测量误差的隐性故障；若是高电导率附着层，电极间电动势将被短路；若是绝缘性附着层，电极表面被绝缘而断开测量电路。后两种现象均会使仪表无法工作。
2、雷电击
雷电击在线路中感应瞬时高电压和浪涌电流，进入仪表就会损坏仪表。雷电击损仪表有3条引入途径：电源线，传感器勺转换器间的流量信号线和激磁线。然而从雷电故障中损坏零部件的分析，引起故障的感应高电压和浪涌电流大部分足从控制室电源线路引入的，其他两条途径较少。还从发生雷击事故现场了解到，不仅电磁流量计出现故障，控制室中其他仪表电常常同时出现雷击事故。因此使用单位要认识设置控制室仪表电源线防雷设施的重要性。现任已有若于设计单位队识和探索解决这一问题，如齐鲁石化设计院[1]。
3、环境条件变化
主要原因同上节调试期故障环境方面，只是干扰源不在调试期出现而在运行期间再介入的。例如一台接地保护并不理想的电磁流量计，调试期因无厂扰源，仪表运行正常，然而在运行期出现新干扰源（例如测量点附近管道或较远处实施管道电焊）干扰仪表正常运行，出现输出信号大幅度波动。
维护案例
电磁流量计的维护
1、传感器检查
测试设备：500MΩ绝缘电阻测试仪一台，万用表一只。
2、转换器检查
电磁流量计如判定是转换器故障，经检查外部原因没问题的情况下，请与生产厂家联系一般会采取更换线路板的方式解决。
电磁流量计测量低电导率介质之实践
电磁流量计是用来测量电导率大于5μs/cm的导电性的液体介质的体积流量，电磁流量计测量原理主要是依据法拉第电磁感应定律，即当流体通过测量管，将切割磁力线感应出电动势。电动势正比于磁通量密度，测量管内径与平均流速的乘积，电动势（流量信号）由电极检出并通过电缆送至转换器，然而当测量微弱的电导率介质时，电动势就很难被感应出，通过现场实践操作方法，我们特雷默克总结出以下几点供参考：
首先是要确定被测量介质是否具有电导率；
其次是在电磁流量计安装上要严格按照产品使用说明书进行安装；
再次是在电磁流量计进行调试时将电磁流量计转换器内空管报警这一参数关闭后就可以顺利地检测出电动势。
电磁流量计口径的计算确定方法：
电磁流量计主要用于测量封闭管道内导电性的液体的体积流量，电磁流量计规定流体的小流速不低于0.5m/s，正常在2~4m/s，高不高于8m/s，因此我们在选择电磁流量计的口径时要充分考虑到在保证电磁流量计的测量精度下，选择合适的管道尺寸，那么如何确定电磁流量计的口径呢？下面我来简单介绍一下电磁流量计的口径如何确定？
本人假设现在有500m³的一池水要求在4个小时内用水泵将其排净，怎么来确定要采用多大口径的管道呢？通过上面要求的参数可以确定流量计的流量范围是：500m³除以4小时就是125m³/h。通过流量可以计算管道口径的大概范围，即：πr²×流速（0.5~8m/s）=125m³/h,通过计算知道要抽完125m³/h的水，其口径范围在0.075m~0.2975m即DN80~DN300之间，再考虑到电磁流量计的精度要求，选流速2~4m/s，通过计算其口径在0.105m~0.149m，即DN100~DN150，考虑到投资等各方面因素，本人就可以确定选DN100的较适合

扩展阅读：铭宇仪表科技