1、科氏质量流量计的工作原理
科里奥利力质量流量计(简称CMF)是利用流体在直线运动的同时处于一旋转系中,产生与质量流量成正比的科里奥利力原理制成的,以质量流量测量为目的的质量流量计。一般由传感器和变送器组成。直接或间接测量在旋转管道中流动的流体所产生的科氏力就可以测得质量流量这就是科里奥利力质量流量计的基本原理。
2、作业环境对科氏质量流量计的影响
2.1、温度的影响
在实际工作中,质量流量计温度的主要影响是来自于过程温度对零点的影响。过程温度的影响被定义为:对于流量而言,是指过程流体温度偏离零位调整温度而引起的zui大零位偏差。
2.2、压力的影响
压力影响定义为因为过程压力偏离标定压力而引起的传感器流量灵敏度的变化。流体过程压力增大会使测量振动管呈绷紧现象,这种压力效应虽然影响量很小。但是使用时过程压力与标定压力相差甚大时,对于高精度质量流量计精度的影响还是不容忽视的。压力影响量还取决于测量管管径、壁厚和形状。在实际工作中,质量流量计对介质流量的测定时,不同的流量计产生的压力对于同一型号流量计本身流量精度会有一定的影响。另外,不同型号的流量计在实际工作中所产生的压力对其本身的精度影响也有所不同的。
2.2.1、不同过程压力条件下对同一型号的质量流量计的影响
质量流量计在出厂时都会标定自身的工作压力,以罗斯蒙特公司的D300为例,其标定的工作压力在20Psi(0.14Mpa)左右。首先,通过天津石化公司计量处对罗斯蒙特D300型号的传感器,在不同检定压力下的测试数据表,先了解一下过程压力在偏离了标定压力的时候对科氏质量流量计自身的影响。实验方法:按照正常的检定操作安装好流量计,设定好检定压力,调整流量计的零点后,进行检定操作。完成一次检定过程后,重新设定检定压力,在新的检定压力下再次进行检定操作,直到完成全部实验压力点的测试。
从表1中可以发现D300型号流量计的过程压力有0.1Mpa变化的时候流量计会产生±0.12~±0.17%的附加误差。换言之:在流量一定的前提下(额定流量范围内),越接近20Psi(0.14Mpa)这个工作标定压力值,对流量计精度影响越小,越偏离工作压力标定值20Psi(0.14Mpa),对流量计精度影响越大。
2.22、不同型号的流量计在偏离标定压力时,对其精度的影响
从罗期蒙特公司提供的各种型号传感器的工作压力对其流量精度、密度精度的影响表,可以得出这个结论。如表2如示
从上表得出,压力对于流量精度的影响虽然没有越过,国家JJG897-95《质量流量计检定规程》。但是,条件变化的时候还是不可小视的,因此对于质量流量计日常的标定工作是非常有必要的。
2.2.3、日常工作中的压力补偿方法
下面以罗斯蒙特质量流量计(D300,CMF300)压力补偿为例,进行一下压力补偿方法的阐述
2.2.3.1、流量系数标定法。
可以根据工作压力对流量计标定的系数进行重新修正。压力修正公式如下:
修正后流量系数=原有流量系数*[1-对流量计影响精度*(工作压力-标定压力)]
举例说明:比如D300型号的传感器标定压力20Psi,而在实际工作中流量计工作压力处于较为衡定的10Ps(实际中不可能存在)。原来的流量系数为448.22;D300型号的传感器受压力影响为-0.009R%/Psi(上表2所示),把数据带入流量计补偿公式后得到:
修正后流量系数=448.22*[1-(-0.009%)*(100-20)]=451.45
计算结果使流量计的流量系数由原来的448.22变成451.45,比原来的流量计的流量系数增加了0.72%通过Prolinkll件或者HART抄器把修正流量系数写入流量计,就相当于在原有流量系数上乘以了一个固定常数1.0072。也就是在压力衡定的情况下进行修正了,但是由于流量计这个流量系数是一个比较敏感的系数,质量计量技术监督部门对于这个系数的改动十分重视,一般不允许以企业行为对此参数更行在线标定。因此,此系数不适合以油库的行为进行修正,上面论述只是一种补偿方法,不适合石油行业使用。
2.2.3.2、静态压力补偿法。
通过对压力流量系数、压力密度系数的修正以及流量压力的测量,来解决压力补偿的问题。此方法就是直接针对流量系数和密度系数及流体的压力的修正,来补偿由于过程压力偏离标定压力而对流量和密度造成的影响。在实际工作中,首先,要看流体压力对传感器有没有影响,其次,要看实际工作中的过程压力是否偏离了标定压力,而且实际工作中的过程压力偏离的程度是比较衡定的,在这个时候就需要进行此方法补偿了。根据罗斯猛特公司提供的流量计产品样本,可以查阅到需要进行静态压力补偿的流量计型号,并且分别找出压力对流量和密度的影响的系数(上表2),然后用HART手抄器或ProLink112.0软件写入流量计。
2.2.3.3、动态压力补偿法。
就是按装压差变送器进行在线的压力补偿,此种方法的补偿根据压力变化情况进行实时补偿,此方法适用于流体压力变化十分明显,并且偏离标定工作压力较大的情况。
压差变送器在线补偿有内置电源(变送器供电)和外接电源两种接线方法,采用内置电源时,就是把压力变送器的两根电源线接到变送器的PS端(正接P,负接S),并对变送器进行适当设置,这样当被测油品压力波动时,可以在线进行实时的补偿。采用外接电源时,由外接24V直流电源供电,设置方法无异。采用这两种方法也需要用ProLinkn传感器进行配置事实上,在实际工作中。传感器在压力的作用下一定会对流量有影响,在作业时,如果存在流量的实时波动,压力的变化,就应该把压力因素考虑进去,笔者建议使用后两者的补偿方法,zui好选用外接压差变送器的方法进行补偿。以达到每次计量工作更加精确的目的,也尽可能的减少了在交接中的计量纠分
上面所阐述的方法和建议只是有针对性对罗斯蒙特的质量流量计和油库实际的情况进行的,其它地区由于库区设计和管道工艺的流程的不同而有所区别。
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