國產質量流量計的應用與維護

分類：故障維修日期：2024-05-23 09:05:32

裝置進出物料計量的重要性

　　隨著中國工業化的發展，大量的產品涌入市場，市場競爭日趨激烈，產品的利潤空間越來越小，企業趨于微利時代。怎樣在競爭中不被淘汰，怎樣在競爭中脫穎而出，成為企業生死存亡的關鍵因素，提高生產裝置的產出率，減少單位能已成為企業減少生產成本的最主要手段。

　　在石油煉制等液體化工生產中，裝置的進出物料主要是蒸汽、燃氣能源和液體原料、產品，這些物料都需要較高精度的計量儀表，以此來測算裝置的單位能耗和產品的產出率。通過對這些物料消耗和產品的計量數據進行分析以此優化生產工藝，減少能源損耗，并作為工藝操作人員的績效考核依據。由此可知要想提高裝置的能效比，首先要保證裝置進出物料能源的計量數據準確可靠，因此生產車間對于裝置進出物料的計量儀表要求非常苛刻。

　　裝置內計量儀表的選用

　　生產裝置進出物料計量儀表的精度要求僅次于貿易結算計量儀表，在工業儀表中作為二級計量儀表進行使用和管理，因此這類儀表的選型就非常重要，現僅對廠里多套石油煉制裝置的進出物料流量表進行簡單分析：

　　石油煉制企業對于能源的使用主要有兩種：一是作為能源載體的過熱蒸汽的使用，現進入裝置的蒸汽主要使用進口渦街流量計+溫壓補償的手段來計量裝置的蒸汽消耗，使用進口渦街流量計的原因，是國內品牌的渦街流量計的精度穩定性都較差，不適合作為二級計量儀表使用；另一種是作為燃料的燃氣、燃油的使用，對于燃氣現主要使用天然氣作為能源，儀表的使用比較復雜，廠里裝置主要渦街流量計、超聲波流量計、智能渦輪流量計和質量流量計，燃油因為是液體能源歸于液體物料計量儀表稍后進行分析。

　　石油煉制中各裝置最多的物料以液體形式存在，包括液體原料的進入，產品的輸出和液體燃料的使用，其占裝置進出物料的比例在80%以上，因此對于液體物料計量儀表的選用就特別重要。液體計量儀表在現場檢測儀表中屬于精度高的流量儀表范疇，在現有的儀表范圍內，有兩大類儀表能夠勝任，一是質量流量計另一是容積式流量計。

　　國產質量流量計的使用

　　上世紀末，國內儀表廠家對于質量流量計制造技術沒有完全掌握，國內使用的質量流量計主要以進口國外品牌為主，其昂貴的價格只應用于一級貿易結算，生產裝置進出物料的二級計量儀表由于數量眾多，采購成本大多數企業無法承受，國內對于生產裝置進出物料的液體流量計量普遍選用容積式流量表。容積式流量計通過機械轉子與腔體間的固定容積來進行液體物料的容積測量，這種機械機構造成儀表的故障率高精度差，無法適應企業內部日趨嚴格的計量要求。

　　進入二十一世紀，國內品牌儀表進入快速發展期，隨著儀表廠家的持續研究開發，質量流量計關鍵技術和制造工藝被眾多儀表廠家掌握，國內質量流量計的性能不斷提高，國產質量流量計低廉的價格優勢，使其可以大規模的應用于企業內部各裝置進出物料的計量中，已成為取代容積式流量計的首選儀表。

　　國產質量流量計的構造

　　國產質量流量計品牌眾多，形狀各異，但從測量原理看其內部構造基本相同，都是基于科里奧利質量流量計的原理制造而成的。內部結構主要分為測量管和檢測元件兩部分：測量管是兩個管徑走向完全一樣的彎管，流體通過彎管流動；檢測元件主要包括三個線圈（一個驅動線圈，兩個檢測線圈）和一個溫度傳感器，分布在兩測量管之間。驅動線圈通過電磁振蕩對兩測量管產生一個周期性的機械震動，兩檢測線圈分別檢測測量管的震動幅度和周期。由于測量管的震動受測量管內液體重量的影響，通過測量測量管震動的變化即可得到測量管內液體的質量，從而能夠得出流經質量流量計介質的瞬時質量流量和密度。

　　下圖為質量流量計內部構造圖

溫度傳感器能夠適時的測量流體的溫度，通過質量流量計的內部計算，質量流量計能夠換算出液體的瞬時體積流量。

　　質量流量計的優點

　　由質量流量計的構造和測量原理可知，質量流量計能夠實時的檢測流體的瞬時質量、密度、溫度，也能夠換算出流體的瞬時體積流量及各種累積的質量、體積流量是一個多參數綜合性的測量儀表。由于能夠直接測量流體的質量流量，排除了介質密度溫度變化而對測量產生的影響，所以其精度比其他原理的流量儀表高很多，是現有流量檢測中最準確的儀表。

　　質量流量計測量管中無任何機械部件，不會對流體的流動產生阻礙，流量計的故障率小使用壽命長，流體流過質量流量計的壓損也很小。質量流量計直接測量流體的質量，對于流體的流動狀態沒有要求，安裝中無需設置直管段，特別適合空間狹小管線眾多密集的裝置進出物料的流量檢測計量。

　　現場使用的國產質量流量計如下圖：

　質量流量計選型

　　選擇國產質量流量計除考慮價格外，還要針對現場工藝使用特點選擇合適的型號，在流量、壓力、通徑大小等常規參數外，還應考慮介質的溫度和粘度，高溫測量要選用耐高溫型號，其變送器和傳感器應采用分體安裝方式，這種分體方式也可用于現場空間狹小，維護不便的場合，把變送器安裝在操作空間舒適的安全場所。

　　質量流量計安裝要求

　　質量流量計是一種適應性很強的高精度檢測儀表，對于儀表自身來說現場安裝沒有特別的要求，儀表前后無需設置直管段，只要滿足儀表本身的空間即可實現安裝。

　　質量流量計要想實現準確的流體測量，其流體要滿足基本使用條件，即管線中的流體不能是兩相流。現有流量儀表都無法準確檢測兩相流狀態下的流體流量，要想使用中的質量流量計準確可靠，必須保證流體在質量流量計測量管內的流體狀態單一，不能出現氣液共存的運行狀況。使用質量流量計測量流量時，液體檢測杜絕流量計測量管不滿管，氣體檢測杜絕液相凝液積聚在流量計測量管內。對于流體中含有雜質顆粒或有可能積聚固體沉淀的情況，要防止固體雜質沉淀到質量流量計測量管底部，減少其所帶來的測量誤差。

　　現場安裝質量流量計若底部空間不夠可把質量流量計的測量管朝上安裝，但要保證液體測量時質量流量計滿管狀態，可使用流量計前后工藝管線高出流量計的閥組安裝模式。這種質量流量計測量管朝上安裝的模式，保證了固體顆粒雜質不會集聚在測量管，氣體測量時液體不會進入測量管，液體測量時通過前后的管線保證測量管內無氣體，同時在裝置停車后質量流量計內不會有液體物質殘留，消除了冬季結冰損壞的隱患，可謂一舉多得。

　　下圖為裝置進出物料集中計量區，儀表換型安裝的國產質量流量計

高粘易凝析結晶的液體測量時，我們要對安裝后的質量流量計進行保溫，必要時加裝伴熱線。鋪設伴熱線是要保證伴熱蒸氣管線與質量流量計的外殼留有一定空隙，不能用鐵絲等包扎物把伴熱線固定到質量流量計上，以防帶來附加誤差。

　　質量流量計日常維護

　　質量流量計內部無可動測量部件，其使用壽命長故障率小。質量流量計可測量多種介質參數，內部功能眾多，是一個復雜的綜合型測量儀表。流量計組態參數在安裝投用初次設定后大多無需修改，維護工作較少。日常維護質量流量計主要有三個方面：

　　一、查看有無報警及故障代碼

　　質量流量計變送器內部設置有自動故障檢測功能，使用中變送器能夠實時的檢測質量流量計各部分的運行狀態，若出現故障則會進行診斷和記錄，因此在日常的巡檢中要對質量流量計進行報警故障查看，做到早發現早處理，防止事態進一步惡化。

　　通過變送器菜單查看核心處理器運行狀況

二、零點標定

　　質量流量計的零點標定是流量計使用中最常見的維護工作，主要分為流量計使用之前的零點標定和使用中的零點標定。

　　質量流量計在安裝使用之前，要進行零點標定。被測流體在工況下充滿流量計測量管且處于靜止狀態下的初始質量力作為初始值，設置為零點。為保證初始值的穩定性，在標定零點之前要使被測流體充滿測量管且流量計上電20分鐘以上，使流量計各部件盡可能的處于正常工作狀態下的溫度環境中，防止流量計在運行中零點發生偏移。

　　質量流量計與大多數儀表一樣，在長期使用中會出現輕微的零點漂移現象。主要原因是流量計內部的電路器件受周圍溫度變化影響，使工作點出現轉移；流量計傳感器所測流體的溫度出現較大波動或使用工況出現明顯變化而引起傳感器的性能發生變化，這種工作性能發生變化造成質量流量計的初始值偏離零點初始值。

　　零點標定菜單如圖：

　當生產工藝人員懷疑使用中的質量流量計測量不準時，可對流量計進行零點標定。標定之前首先確認流量計零點是否發生偏移，工藝操作人員關閉流量計前后閥門，查看流量計顯示是否回零，若顯示數值不為零，則需進行零點標定。零點標定大部分流量計廠家設定在變送器參數組態菜單中，進入變送器菜單選定零點標定功能，選擇確認進行零點標定，流量計就會自動進行零點標定，標定完成后退出組態菜單，投用流量計前后工藝閥門，流量計零點標定工作完成。

　　三、小信號切除設置

　　小信號切除一般在流量計使用初期進行設定，特別是在裝置開車期間，由于工藝生產負荷嚴重偏離正常使用流量范圍，進入正常測量流量的三分之一以下，周圍環境的干擾如管線振動、氣液共存、電磁干擾對流量計的影響所占比例加大，引起流量計的精度變差誤差加大。甚至使流量計的測量數值不具有參考價值，此時可使用小信號切除功能，屏蔽干擾引起的流量計失真數值。小信號切除的數值設定一般為最大測量流量的1%—3%，具體參數可依現場干擾狀況而定。

　　小信號切除功能窗口如下圖所示，切除的流量數值大小可以進行修改。

質量流量計常見故障

　　質量流量計使用中出現故障，一般分為工藝原因造成的測量故障和流量計本身器件出現損壞而引發的故障兩大類。

　　工藝原因引發的測量故障，最常見的就是被測流體出現兩相流現象。具體到液體的測量中主要為被測液體沒有充滿流量計測量管或測量管上部集聚氣體，或有固態雜質進入測量管中卡主，引發質量流量計故障報警。處理方法是通過排放氣體變更安裝方式等手段保證質量流量計所測流體為單向流，采取措施清除測量管內的固體雜質。

　　質量流量計本身器件出現損壞造成流量計故障。使用中最常見的是流量計接線盒進水或接線松動引發短路、信號丟失等故障。對此除嚴格規范現場安裝外，日常還要進行細致的巡檢維護，防止處理不及時引發傳感器線圈燒毀等更嚴重的故障發生。變送器電路板損壞，最常見的故障時變送器的電源板、信號處理輸出板出現損壞，預防措施除嚴格規范線纜信號接線外還要做好防雷接地措施，使用獨立的穩壓電源保證供電電源的可靠性，防止電源電壓大幅度波動而燒毀器件。

　　下圖為分體式質量流量計，因信號線纜連接管密封不好，造成雨水滲漏到傳感器，燒毀驅動線圈。