1、科氏質量流量計的工作原理

科里奧利力質量流量計(簡稱CMF)是利用流體在直線運動的同時處于一旋轉系中,產生與質量流量成正比的科里奧利力原理制成的,以質量流量測量為目的的質量流量計。一般由傳感器和變送器組成。直接或間接測量在旋轉管道中流動的流體所產生的科氏力就可以測得質量流量這就是科里奧利力質量流量計的基本原理。

2、作業環境對科氏質量流量計的影響

2.1、溫度的影響

在實際工作中,質量流量計溫度的主要影響是來自于過程溫度對零點的影響。過程溫度的影響被定義為:對于流量而言,是指過程流體溫度偏離零位調整溫度而引起的zui大零位偏差。

2.2、壓力的影響

壓力影響定義為因為過程壓力偏離標定壓力而引起的傳感器流量靈敏度的變化。流體過程壓力增大會使測量振動管呈繃緊現象,這種壓力效應雖然影響量很小。但是使用時過程壓力與標定壓力相差甚大時,對于高精度質量流量計精度的影響還是不容忽視的。壓力影響量還取決于測量管管徑、壁厚和形狀。在實際工作中,質量流量計對介質流量的測定時,不同的流量計產生的壓力對于同一型號流量計本身流量精度會有一定的影響。另外,不同型號的流量計在實際工作中所產生的壓力對其本身的精度影響也有所不同的。

2.2.1、不同過程壓力條件下對同一型號的質量流量計的影響

質量流量計在出廠時都會標定自身的工作壓力,以羅斯蒙特公司的D300為例,其標定的工作壓力在20Psi(0.14Mpa)左右。首先,通過天津石化公司計量處對羅斯蒙特D300型號的傳感器,在不同檢定壓力下的測試數據表,先了解一下過程壓力在偏離了標定壓力的時候對科氏質量流量計自身的影響。實驗方法:按照正常的檢定操作安裝好流量計,設定好檢定壓力,調整流量計的零點后,進行檢定操作。完成一次檢定過程后,重新設定檢定壓力,在新的檢定壓力下再次進行檢定操作,直到完成全部實驗壓力點的測試。

從表1中可以發現D300型號流量計的過程壓力有0.1Mpa變化的時候流量計會產生±0.12~±0.17%的附加誤差。換言之:在流量一定的前提下(額定流量范圍內),越接近20Psi(0.14Mpa)這個工作標定壓力值,對流量計精度影響越小,越偏離工作壓力標定值20Psi(0.14Mpa),對流量計精度影響越大。

2.22、不同型號的流量計在偏離標定壓力時,對其精度的影響

從羅期蒙特公司提供的各種型號傳感器的工作壓力對其流量精度、密度精度的影響表,可以得出這個結論。如表2如示

從上表得出,壓力對于流量精度的影響雖然沒有越過,國家JJG897-95《質量流量計檢定規程》。但是,條件變化的時候還是不可小視的,因此對于質量流量計日常的標定工作是非常有必要的。

2.2.3、日常工作中的壓力補償方法

下面以羅斯蒙特質量流量計(D300,CMF300)壓力補償為例,進行一下壓力補償方法的闡述

2.2.3.1、流量系數標定法。

可以根據工作壓力對流量計標定的系數進行重新修正。壓力修正公式如下:

修正后流量系數=原有流量系數*[1-對流量計影響精度*(工作壓力-標定壓力)]

舉例說明:比如D300型號的傳感器標定壓力20Psi,而在實際工作中流量計工作壓力處于較為衡定的10Ps(實際中不可能存在)。原來的流量系數為448.22;D300型號的傳感器受壓力影響為-0.009R%/Psi(上表2所示),把數據帶入流量計補償公式后得到:

修正后流量系數=448.22*[1-(-0.009%)*(100-20)]=451.45

計算結果使流量計的流量系數由原來的448.22變成451.45,比原來的流量計的流量系數增加了0.72%通過Prolinkll件或者HART抄器把修正流量系數寫入流量計,就相當于在原有流量系數上乘以了一個固定常數1.0072。也就是在壓力衡定的情況下進行修正了,但是由于流量計這個流量系數是一個比較敏感的系數,質量計量技術監督部門對于這個系數的改動十分重視,一般不允許以企業行為對此參數更行在線標定。因此,此系數不適合以油庫的行為進行修正,上面論述只是一種補償方法,不適合石油行業使用。

2.2.3.2、靜態壓力補償法。

通過對壓力流量系數、壓力密度系數的修正以及流量壓力的測量,來解決壓力補償的問題。此方法就是直接針對流量系數和密度系數及流體的壓力的修正,來補償由于過程壓力偏離標定壓力而對流量和密度造成的影響。在實際工作中,首先,要看流體壓力對傳感器有沒有影響,其次,要看實際工作中的過程壓力是否偏離了標定壓力,而且實際工作中的過程壓力偏離的程度是比較衡定的,在這個時候就需要進行此方法補償了。根據羅斯猛特公司提供的流量計產品樣本,可以查閱到需要進行靜態壓力補償的流量計型號,并且分別找出壓力對流量和密度的影響的系數(上表2),然后用HART手抄器或ProLink112.0軟件寫入流量計。

2.2.3.3、動態壓力補償法。

就是按裝壓差變送器進行在線的壓力補償,此種方法的補償根據壓力變化情況進行實時補償,此方法適用于流體壓力變化十分明顯,并且偏離標定工作壓力較大的情況。

壓差變送器在線補償有內置電源(變送器供電)和外接電源兩種接線方法,采用內置電源時,就是把壓力變送器的兩根電源線接到變送器的PS端(正接P,負接S),并對變送器進行適當設置,這樣當被測油品壓力波動時,可以在線進行實時的補償。采用外接電源時,由外接24V直流電源供電,設置方法無異。采用這兩種方法也需要用ProLinkn傳感器進行配置事實上,在實際工作中。傳感器在壓力的作用下一定會對流量有影響,在作業時,如果存在流量的實時波動,壓力的變化,就應該把壓力因素考慮進去,筆者建議使用后兩者的補償方法,zui好選用外接壓差變送器的方法進行補償。以達到每次計量工作更加精確的目的,也盡可能的減少了在交接中的計量糾分

上面所闡述的方法和建議只是有針對性對羅斯蒙特的質量流量計和油庫實際的情況進行的,其它地區由于庫區設計和管道工藝的流程的不同而有所區別。