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石油化工涡街流量计测量准确度差原因分析/常见问题

时间:2017/09/20来源:未知

  计量是石油化工企业的“眼睛”,计量就是计效益。气体流量的测量在石油化工行业中对加强物料管理、能源管理,进行物料交接、贸易结算、经济核算和效益分析与评价中具有重要意义。因此,现代石油化工企业对流量计量的要求越来越高。
石油化工涡街流量计测量准确度差原因分析/常见问题
  1、涡街流量计特点
 
  涡街流量计结构简单牢固,适用于多流体种类,测量精度较高且测量范围宽,在石油化工企业中主要用于工业管道介质流体的流量测量,如气体、液体、蒸气等多种介质。其特点是压力损失小,量程范围大,精度高,在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、黏度等参数的影响。无可动机械零件,因此可靠性高,维护量小,仪表参数能长期稳定。涡街流量计采用压电应力式传感器,可靠性高,可在-20℃~ +250℃的工作温度范围内工作。有模拟标准信号,也有数字脉冲信号输出,容易与计算机等数字系统配套使用,是一种比较先进、理想的测量仪器。
 
  涡街流量计是依据卡门旋涡原理进行封闭管道流体流量测量的新型流量计。因其具有良好的介质适应能力,无须温度压力补偿即可直接测量蒸汽、空气、气体、水、液体的工况体积流量,配备温度、压力传感器可测量标况体积流量和质量流量,是节流式流量计的理想替代产品。它具有以下一些特点:
 
  (1)无可动部件,可靠性高;
 
  (2)测量范围宽,一般范围可达到目的10 :1以上;
 
  (3)输出为脉冲频率信号,其频率与被测流体的实际体积流量成正比,与流体的组分、密度无关;
 
  (4)结构简单,安装方便,维护费用低;
 
  (5)可应用于液体、气体、和蒸汽的流量测量;
 
  (6)整体精度较高。
石油化工涡街流量计测量准确度差原因分析/常见问题
硬件问题解析:
 
        1、温度对测量的影响:
 
  温度变化对测量体几何尺寸变化的影响有两部分组成,一是旋涡发生体宽度发生变化引起的;另一个是管道内经变化引起的。消除此影响一般是对K系数进行修正。目前一些厂家的流量计已对温度的影响在软件中进行固定温度修正和实时温度修正。
 
  2、旋涡发生体迎流面堆积的影响:
 
  如果被测流体中存在黏性颗粒,则可能会逐渐堆积在旋涡发生体迎流面上,使其几何形状和尺寸发生变化,因而流量系数也相应变化,因此在使用中要注意清理。
 
 
 
  3、配管内经与流量计内经不一致造成的影响:
 
  一般进口仪表的内经是按照国外标准生产的,而在国内的配管内经是国内标准的,两者之间的差别有时很大,对于配管内经与流量计内经不一致,可分为以下情况:
 
  3.1、当管道内经与仪表内经相差较大,由于流体经过这种突变造成的流体扰动使得涡街流量计的测量变得不再稳定和可靠,造成的误差无法通过修正K系数来补偿。此时需要流量计前后安装足够的与流量计内经一致的直管段或流量计前安装流场优化整流器,但安装整流器后仍需一定的直管段。
 
  3.2、当管道实际内经大于仪表内经时,两者之间的差值不超过流量计内经的3%,这时造成的误差很小,对测量无影响,可无需修正。
 
  3.3、当管道内经小于仪表内经,且两者之差不超过流量计内经的2%时,产生的误差较小,可通过对仪表系数的修正进行补偿。
石油化工涡街流量计测量准确度差原因分析/常见问题
常见问题解析:
  1、选型方面的问题
 
  实际选型应选择尽可能小的口径,以提高测量精度,例如,一条涡街管线设计上供几个设备使用,由于工艺部分设备有时候不使用,造成目前实际使用流量减小,实际使用造成原设计选型口径过大,相当于提高了可测的流量下限,工艺管道小流量时指示无法保证,流量大时还可以使用,因为如果要重新改造有时候难度太大,工艺条件的变动只是临时的。可结合参数的重新整定以提高指示准确度。
 
  2、涡街流量计旋涡发生体迎流面堆积的影响
 
  如果被测流体中存在黏性颗粒,便可能会逐渐堆积在旋涡发生体迎流面上,使其几何形状和尺寸发生变化,因而流量系数也相应变化,因此在使用中要注意清理。
 
  3、温度对测量的影响
 
  温度变化对测量体几何尺寸变化的影响有两部分组成,一是旋涡发生体宽度发生变化引起的;另一个是管道内径变化引起的。消除此影响一般是对K系数进行修正。目前一些厂家的流量计已对温度的影响在软件中进行固定温度修正和实时温度修正。
 
  4、涡街流量计配管内径与流量计内径不一致造成的影响
 
  5、参数整定方向的原因
 
  产品参数错误导致仪表指示有误。参数错误使得二次仪表满度频率计算错误,满度频率相差不多的使得指示长期不准,实际满度频率大于计算的满度频率使得指示大范围波动,无法读数,而资料上参数的不一致性又影响了参数的最终确定,最终通过重新标定结合相互比较确定了参数,解决了此类问题。
 
  6、安装方面的问题
 
  主要是涡街流量计传感器前面的直管段长度不够,则影响测量精度,例如:传感器前面直管段明显不足,由于有些流量计不用于计量,仅仅用于控制,故目前的精度可以使用相当于降级使用。

  街流量计在测量饱和蒸汽(以饱和蒸汽为例)质量流量时,因压力波动、干度变化、振动、差压过大等因素影响着正确计量。
 
  1 存在的问题分析
 
  工业现场常用质量流量Qm=Qvρ式中,ρ为流体的密度(kg/m3);Qm为质量流量(kg/h);Qv为体积流量(m3/h)。由上式可知,质量流量与密度有关,也就受压力、温度、流体种类、干度、流速等因素的影响,这几种因素直接影响流量值的正确测量。
 
  1.1 干度变化
 
  涡街流量计在测量饱和蒸汽时,要求饱和蒸汽干度不低于85%。但现场实际情况时饱和蒸汽干度在锅炉内就小于100%,而经管道传送一段距离后,会出现干度低于85%现象,它使测量值下降。
 
  1.2 压力变化大
 
  在工业现场压力经常发生波动,压力波动则影响饱和蒸汽密度。在压力低于或高于标定值时,直接影响质量流量值偏高或偏低。
 
  1.3 管道及流量计振动
 
  管道及流量计加固不好,振动过大,会使测量值偏高。
 
  1.4 流量计出口侧通向大气
 
  在涡街流量计出口侧通向大气,会出现前后压差过大现象,这会导致流速达到上限,因此不能正确反映流量变化。
 
  1.5 流量计前后直管段安装不符合要求
 
  涡街流量计对安装在其前后直管段有一定要求,如不符合要求,便会影响卡门涡街的正确形成,从而影响饱和蒸汽的测量值。如涡街流量计要求在管道上游安装一个弯头时,应在涡街流量计的上游侧配置长度为大于等于20D(D为流量计公称通径)的直管段,下游侧配置长度为大于等于5D的直管段。
 
  2 解决的对策
 
  2.1 干度低于85%
 
  当饱和蒸汽干度变化较大且低于85%时,应在流量计出口侧7D-8D处安装一湿度变送器,并根据可测数据按下式进行修正:
 
  v=xvg+(1-x)vf
 
  式中,v为湿蒸汽比容;x为干度;vg为饱和蒸汽的比容;vf为水的比容;(1-x)为湿度。
 
  将处理后的湿蒸汽比容参与质量流量的计算可得到准确的数据。现在市场上的智能流量积算仪,一般只能实现压力补偿无干度补偿,一旦遇到干度低于85%的蒸汽(饱和)时则不能正确反映质量流量值。最好采用既能对压力补偿又能对干度补偿的智能流量显示仪。
 
  2.2 压力变化大
 
  如上所述,由于饱和蒸汽对压力、温度、密度之间有一定的对应关系,因此,只需根据压力变化情况对所测流量密度进行修正(如查表分段补偿法等),得到较为正确的测量值。
 
  2.3 管道及流量计振动
 
  对于管道及流量计产生振动,应立即采取加固措施,严格按要求施工。若不得已要安装在振动较强的管道上,必须采取减振措施,在传感器的上下游2D处分别设置管道紧固装置,并加防振垫。特别注意:在空压机出口处振动较强,不能安装传感器,应安装在储气罐之后。
 
  2.4 流量计出口侧通向大气
 
  涡街流量计出口侧直接通向大气,容易产生流速达到上限值,这是由于前后压差过大造成的。此时,涡街流量计因输出模拟信号(4~20mA)或脉冲信号超限,因此,系统不能正确反映测量值。为此,应严格限制饱和蒸汽流速使之低于上限,或在上游前面加整流器。有时,条件允许可采用提高背压的方法。
 
  2.5 直管段安装不符合要求
 
  对于直管段的安装一定要严格按要求办,这样才能保证涡街的正确产生。此外,对流量计应定期检查校验,并确保直流电压源不低于21V,最好在24V。
 
  以上是涡街流量计在使用过程中影响测量值的问题和解决对策,效果比较明显。在使用中应特别重视干度、压力波动、流量计出口侧通大气这些问题。而管道振动、直管段等在一般说明书均有较为详细介绍和规定。建议在选用涡街流量计测量流量时,最好采用有压力、温度、流体种类、干度及流速补偿的涡街流量计,以达到计量准确。
 
  通过分析影响涡街流量计在气体测量准确度的几点原因,并采取措施加以改善,能有效提高能源测量数据的准确性。保障石油化工装置工艺操作控制,加强效益核算管理,为化工企业经营管理决策提供更加可靠的依据。

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