對影響質(zhì)量流量計精度的因素及修正的初步探討
為消除機械振動對儀表精度造成的影響,我們應(yīng)在安裝和使用維護方面加以注意。
首先,安裝的地點應(yīng)盡量選擇在沒有機械振動的地方,遠離泵房、機組等振動源。盡量避免在同一管道上安裝兩臺或以上的傳感器,因為測量管振動會使各質(zhì)量流量計之間相互影響,產(chǎn)生干擾而引起異常振動,影響儀表工作。
其次,要規(guī)范儀表安裝。采用無應(yīng)力安裝,安裝時將直管直接先固定在支撐架上,裝上流量計的連接件,將直管按應(yīng)有的長度割開, 將流量計無壓力焊接吊裝;或?qū)⒐に嚬艿琅c法蘭正確對準,保持同軸以減小應(yīng)力,并設(shè)置固定支撐架,避免儀表在較長管線上振蕩。但支撐架應(yīng)安裝在儀表兩端法蘭外的管線上,否則如果直接支撐于儀表本身會影響其自由振蕩,振蕩時產(chǎn)生的相位差就會出現(xiàn)偏差,從而影響測量結(jié)果,尤其對大口徑流量計,因其振動幅度大,后果更嚴重。
在不能避免傳感器在同一管道中串聯(lián)使用時,應(yīng)向廠家提出錯開接近儀表的共振頻率值,或拉開傳感器的安裝距離,分別設(shè)置獨立的支撐架。
在傳感器附近工藝管線上有閥門或泵時,都需要有它自己的支撐物,不能用傳感器的安裝底板或工藝過程的連接件來支撐。
對于較短時間或較弱的振動,可通過增加阻尼系數(shù)來進行修正。阻尼系數(shù)可以通過275通訊器修改,一般設(shè)置為5~30秒。
3.2 工藝溫度的影響及修正工藝溫度的變化會引起介質(zhì)體積的變化,但不會影響測量結(jié)果,因為無論溫度如何變化質(zhì)量總是守恒的。但溫度的變化會影響測量管剛性與零點穩(wěn)定度,從而影響質(zhì)量流量計的測量精度。
溫度的變化對測量管剛度的改變在于:當溫度升高時,測量管的材質(zhì)會變軟,反之則變硬,科氏力產(chǎn)生的扭曲量也因此受影響。但流量管剛性具有重復(fù)性且可修復(fù)。一般質(zhì)量流量計的傳感器內(nèi)都安裝有RTD溫度傳感器,可進行溫度測量并進行溫度補償。如艾默生的質(zhì)量流量計,其測量管剛性隨溫度的變化可以用溫度系數(shù)T來修正。
但溫度變化對零點穩(wěn)定度的影響卻會產(chǎn)生一個附加誤差,且是非重復(fù)性的。這是由于傳感器的材質(zhì)和幾何結(jié)構(gòu)的不均衡造成的。傳感器的零點不穩(wěn)定是由于介質(zhì)溫度與調(diào)零溫度不一致時所可能發(fā)生的最大偏移,表現(xiàn)為介質(zhì)溫度從調(diào)零溫度每變化1℃時流量變化的百分比。在過程溫度與調(diào)零溫度有較大差別時,誤差將較為顯著。因此,為了減小溫度對零點穩(wěn)定度的影響,可以將儀表在工藝溫度下調(diào)零來實現(xiàn)。
3.3 工藝壓力的影響及修正工藝壓力的變化與溫度的變化一樣,會引起測量管剛度的改變。當介質(zhì)壓力升高時,傳感器測量管材質(zhì)變硬,增強了(測量)振動管繃緊效應(yīng)(stiffeningeffect)和彎曲振動管的布爾登效應(yīng)(Bourdoneffect)。壓力改變引起傳感器彈性變差和結(jié)構(gòu)尺寸改變,從而影響了流量計的儀表常數(shù)。因此,測量管的材料和幾何尺寸決定著壓力對傳感器影響的大小,口徑越大,影響越大。
壓力對流量計的影響不僅是介質(zhì)壓力的波動對流量計的影響,更為突出的是工作壓力與標定壓力的較大偏差而造成的影響。目前流量計標定站的標定壓力一般設(shè)定在0.45MPa左右,但是質(zhì)量流量計安裝后實際工作壓力遠遠高于標定壓力。當工作壓力高于標定壓力時,傳感器振動管剛度的輕微變化會導致流量產(chǎn)生一個負向偏差,其幅度與振動管的厚度與外徑比有一定的關(guān)系,比值高影響小,比值低則影響大。小口徑的影響幾乎可以忽視,但大口徑隨著振動管的厚度與外徑比的降低,壓力效應(yīng)還是存在的。
某儀表廠家曾采用實驗的方法,測試出壓力變化對儀表測量精度的影響程度。具體方法是利用體積管流量標準裝置對一臺質(zhì)量流量計進行試驗,按照正常的檢定操作規(guī)程安裝好流量計,設(shè)定好檢定壓力,調(diào)整好流量計零點后進行標定操作,完成一次檢定過程后,重新設(shè)定檢定壓力,在新的檢定壓力下再次進行標定操作,直到完成所有壓力點的測試。表1是對一臺流量計在不同壓力下的測試數(shù)據(jù)。
表1 壓力對測量精度的影響
無論采取何種壓力修正方法,變送器都是根據(jù)以下公式進行補償計算的:K=Kcal·[1-Kp·(Pmeas-Pcal)]。
式中K——經(jīng)過壓力補償后的流量系數(shù);Kcal——流量計出廠或安裝前離線標定的流量系數(shù);Kp——不同型號傳感器單位壓力變化補償系數(shù)(見表2);Pmeas——流量計工作壓力(表壓),Pa;Pcal——流量計離線標定時壓力(表壓),Pa。
式中Kp·(Pmeas-Pcal)得到的是工作壓力偏離標定壓力時的測量誤差,表明偏離值越大,誤差就越大。當工作壓力較為穩(wěn)定時,可以采用確定一個固定值直接對變送器組態(tài)的方法修正測量誤差;當工作壓力波動較大時,建議采用加裝壓力變送器在線測量壓力的方法進行動態(tài)補償。
表2 不同型號傳感器壓力效應(yīng)系數(shù)
評論