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科氏质量流量计选择及应用应注意的问题

点击次数:599 发布时间:2017-04-27
 
科氏质量流量计性能优越、计量可靠,在原有进厂、产品出厂的贸易结算、计量交接以及各生产单元的物料平衡都采用科氏质量流量计计量。科氏质量流量计选择和应用的好坏,有利于企业对资源的节能降耗、减量减排,有利于优化生产操作,直接关系到企业的效益。    1 科里奥利科氏质量流量计测量流量的工作机理    科里奥利科氏质量流量计传感器是以弹性测量管为主的敏感谐振状态结构,驱动器维持测量管主振动;当介质流过振动的测量管时,所产生的“科氏效应”诱导出与所流过的质量流量相关的副振动;通过检测器检测出测量管的复合振动,经过变送器内部处理,算出测量副振动相关的信息,从而计算出流体的质量流量。    2 影响科氏质量流量计测量准确度的几种因素分析    影响科氏质量流量计准确度的因素有长期稳定性、零点稳定性、流量系数、现场振动、应力、工艺压力及温度效应等相关影响机理。    (1)长期稳定性。    科氏质量流量计长期稳定性,对于使用者来说是非常重要的指标。长期稳定性是由传感器部分及变送器部分的长期稳定性组成的。它们都需要进行优化。通过优化后,在强化稳定性设计后,性能显著提高。    (2)零点稳定性、零点、零点漂移。    零点稳定性:是评价流量计的测量水平、长期稳定性的重要指标。当外界条件确定时,科氏质量流量计在没有流量的条件下,经过一定使用时间,零位输出值有一定的变化范围。零点稳定性数值越小的流量计,其性能越好。    零点:表明了传感器内部系统平衡状态的重要指标。在同样的外部情况下,同一厂家不同的流量计,如果零点越小的,性能越好。在很多的工况状态下,如:液体气化、液体分层、流量计未充满、管线扰动等现象都会带来零点的变化,当工艺状态趋于稳定时零点又可以回到起始状态。零点漂移:表征科氏质量流量计长期稳定性的指标。科氏质量流量计通过一段时间使用后,回到起始状态时,零点发生变化的现象。零点漂移来自流量传感器部分。发生零点漂移的大部分科氏质量流量计是因为其性能存在缺陷。如:管端固定应力、振动管钢度的变化、双管谐振频率不一致性及管壁材料的内衰减使机械振动的非对称性和衰减、结构不平衡因素存在。    (3)工艺压力、温度效应及介质密度对科氏质量流量计准确度的影响。    科氏质量流量计流量系数与系统的刚度、结构有关。被测流体在输送过程中,都有一定的工艺压力。据测量管的动力学关系知:这将影响测量敏感结构的刚度及结构属性,从而一定会影响流量传感器测量质量流量的精度。对于DS300科氏质量流量计的实际工作压力每升高0.1MPa,科氏质量流量计会产生-0.17%~-0.12%的附加误差,即当工作压力高于检定压力时,每高出0.1MPa科氏质量流量计会产生约为-0.15%的附加误差;而当工作压力低于检定压力时,每低于0.1MPa科氏质量流量计会产生约0.15%的附加误差。同样科氏质量流量计的温度效应也影响测量敏感结构的刚度及结构属性。温度效应分环境温度效应、工艺介质温度效应。据资料记载:如果环境温度有20℃的变化,将带来的流量测量误差为0.3%。生产厂除了选择低温漂器件外还应在处理电路设计上采用温度补偿设计。    科氏质量流量计生产厂在出厂时,都给了温度校正系数,压力校正系数及密度校正系数。有些是在配套的表中设好的。    (4)现场振动。    由于质量流量传感器自身为敏感的谐振式结构,维持传感器工作的机理主振动与由于科氏效应诱发出来的测量副振动叠加在一起,形成复合振动。复合振动本质上属于非线性振动范畴。    外部的振动能量很容易通过其边界结构传递到传感器的测量管上,将导致主振动信号与测量副振动信号相互影响程度发生较大的变化。如果质量流量传感器没有足够的稳定性可靠度设计考虑的情况下,如:起振频率恰好在这个范围之内。这些外部振动会引起传感器振动状态的不稳定:轻则降低传感器的精度,重则导致传感器工作失效。    (5)安装应力。    应力因其无形往往被很多用户忽视,对于科氏力而言,这同样是非常重要的影响测量性能的因素。    在安装的过程中,管线不对中,将导致科氏质量流量计两端出现扭转应力,这种应力会改变内部的应力分布,使内部主振动、副振动的边界条件发生改变,从而影响到测量精度,同时,也会改变内部结构的变化。改变了结构的刚度,从而影响到测量的精度。    3 选择科氏质量流量计应注意的问题    (1)选择科氏质量流量计时,首先要选择零点稳定性小,长期稳定性好的科氏质量流量计。    (2)在对不同厂家产品的选择过程中,一定要落实厂家外部振动这方面的设计及试验结果。    (3)在选型时应该尽可能了解所选流量计的温度特性,以便掌握其性能指导实际使用。    4 使用科氏质量流量计应注意的问题    (1)关注零点,区分零点漂移和零点变化,及时对零点进行校正。对科氏质量流量计调零必须在安装现场进行。待流量传感器排尽气体,充满待测介质后再关流量计前后阀门,在接近工作温度的条件下调零。    (2)根据温度、压力变化情况及时进行温度、压力修正。    由于环境温度效应,流量计在冬季及夏季转换的使用中要进行温度修正;当介质工艺温度发生变化时,带来传感器中不均衡的变化,造成流量零点的变化。这可根据现场的介质工艺温度变化范围,选择中间的温度进行零点标定,减小流量零点的温度效应。    流量计在标定站标定压力一般在0.2MPa左右,标定介质多数为水,但是科氏质量流量计安装后实际工作压力比标定压力高好几倍。需要压力校正系数进行修正。校正系数按下列公式进行:新的流量系数=给定流量系数×[1+Kp×(P操作-P校正)×0.0014285式中:Kp—压力对流量的校正系数;P操作—测量时压力,单位是kPa;P校正—校正压力(标定压力:一般为200KPa)。    (3)在新建装置及检修中对流量计注意安装要无应力安装。对于大型科氏质量流量计在安装时应将直管直接先固定在支撑架上,装上流量计的连接件,将直管按应有的长度割开,将流量计吊装无压力焊接。    (4)安装流量计要远离振动的区域。如机、泵振动区域。    科氏质量流量计应用广泛,在选型、使用上,应尽量减少人为错误,减小流量计的误差,使它们更好地发挥计量职能。
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