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国产质量流量计的应用与维护

供稿:中国工控网 2016/9/26 9:42:42

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  装置进出物料计量的重要性

  随着中国工业化的发展,大量的产品涌入市场,市场竞争日趋激烈,产品的利润空间越来越小,企业趋于微利时代。怎样在竞争中不被淘汰,怎样在竞争中脱颖而出,成为企业生死存亡的关键因素,提高生产装置的产出率,减少单位能已成为企业减少生产成本的最主要手段。

  在石油炼制等液体化工生产中,装置的进出物料主要是蒸汽、燃气能源和液体原料、产品,这些物料都需要较高精度的计量仪表,以此来测算装置的单位能耗和产品的产出率。通过对这些物料消耗和产品的计量数据进行分析以此优化生产工艺,减少能源损耗,并作为工艺操作人员的绩效考核依据。由此可知要想提高装置的能效比,首先要保证装置进出物料能源的计量数据准确可靠,因此生产车间对于装置进出物料的计量仪表要求非常苛刻。

  装置内计量仪表的选用

  生产装置进出物料计量仪表的精度要求仅次于贸易结算计量仪表,在工业仪表中作为二级计量仪表进行使用和管理,因此这类仪表的选型就非常重要,现仅对厂里多套石油炼制装置的进出物料流量表进行简单分析:

  石油炼制企业对于能源的使用主要有两种:一是作为能源载体的过热蒸汽的使用,现进入装置的蒸汽主要使用进口涡街流量计+温压补偿的手段来计量装置的蒸汽消耗,使用进口涡街流量计的原因,是国内品牌的涡街流量计的精度稳定性都较差,不适合作为二级计量仪表使用;另一种是作为燃料的燃气、燃油的使用,对于燃气现主要使用天然气作为能源,仪表的使用比较复杂,厂里装置主要涡街流量计、超声波流量计、智能涡轮流量计和质量流量计,燃油因为是液体能源归于液体物料计量仪表稍后进行分析。

  石油炼制中各装置最多的物料以液体形式存在,包括液体原料的进入,产品的输出和液体燃料的使用,其占装置进出物料的比例在80%以上,因此对于液体物料计量仪表的选用就特别重要。液体计量仪表在现场检测仪表中属于精度高的流量仪表范畴,在现有的仪表范围内,有两大类仪表能够胜任,一是质量流量计另一是容积式流量计。

  国产质量流量计的使用

  上世纪末,国内仪表厂家对于质量流量计制造技术没有完全掌握,国内使用的质量流量计主要以进口国外品牌为主,其昂贵的价格只应用于一级贸易结算,生产装置进出物料的二级计量仪表由于数量众多,采购成本大多数企业无法承受,国内对于生产装置进出物料的液体流量计量普遍选用容积式流量表。容积式流量计通过机械转子与腔体间的固定容积来进行液体物料的容积测量,这种机械机构造成仪表的故障率高精度差,无法适应企业内部日趋严格的计量要求。

  进入二十一世纪,国内品牌仪表进入快速发展期,随着仪表厂家的持续研究开发,质量流量计关键技术和制造工艺被众多仪表厂家掌握,国内质量流量计的性能不断提高,国产质量流量计低廉的价格优势,使其可以大规模的应用于企业内部各装置进出物料的计量中,已成为取代容积式流量计的首选仪表。

  国产质量流量计的构造

  国产质量流量计品牌众多,形状各异,但从测量原理看其内部构造基本相同,都是基于科里奥利质量流量计的原理制造而成的。内部结构主要分为测量管和检测元件两部分:测量管是两个管径走向完全一样的弯管,流体通过弯管流动;检测元件主要包括三个线圈(一个驱动线圈,两个检测线圈)和一个温度传感器,分布在两测量管之间。驱动线圈通过电磁振荡对两测量管产生一个周期性的机械震动,两检测线圈分别检测测量管的震动幅度和周期。由于测量管的震动受测量管内液体重量的影响,通过测量测量管震动的变化即可得到测量管内液体的质量,从而能够得出流经质量流量计介质的瞬时质量流量和密度。

  下图为质量流量计内部构造图

  温度传感器能够适时的测量流体的温度,通过质量流量计的内部计算,质量流量计能够换算出液体的瞬时体积流量。

  质量流量计的优点

  由质量流量计的构造和测量原理可知,质量流量计能够实时的检测流体的瞬时质量、密度、温度,也能够换算出流体的瞬时体积流量及各种累积的质量、体积流量是一个多参数综合性的测量仪表。由于能够直接测量流体的质量流量,排除了介质密度温度变化而对测量产生的影响,所以其精度比其他原理的流量仪表高很多,是现有流量检测中最准确的仪表。

  质量流量计测量管中无任何机械部件,不会对流体的流动产生阻碍,流量计的故障率小使用寿命长,流体流过质量流量计的压损也很小。质量流量计直接测量流体的质量,对于流体的流动状态没有要求,安装中无需设置直管段,特别适合空间狭小管线众多密集的装置进出物料的流量检测计量。

  现场使用的国产质量流量计如下图:

  质量流量计选型

  选择国产质量流量计除考虑价格外,还要针对现场工艺使用特点选择合适的型号,在流量、压力、通径大小等常规参数外,还应考虑介质的温度和粘度,高温测量要选用耐高温型号,其变送器和传感器应采用分体安装方式,这种分体方式也可用于现场空间狭小,维护不便的场合,把变送器安装在操作空间舒适的安全场所。

  质量流量计安装要求

  质量流量计是一种适应性很强的高精度检测仪表,对于仪表自身来说现场安装没有特别的要求,仪表前后无需设置直管段,只要满足仪表本身的空间即可实现安装。

  质量流量计要想实现准确的流体测量,其流体要满足基本使用条件,即管线中的流体不能是两相流。现有流量仪表都无法准确检测两相流状态下的流体流量,要想使用中的质量流量计准确可靠,必须保证流体在质量流量计测量管内的流体状态单一,不能出现气液共存的运行状况。使用质量流量计测量流量时,液体检测杜绝流量计测量管不满管,气体检测杜绝液相凝液积聚在流量计测量管内。对于流体中含有杂质颗粒或有可能积聚固体沉淀的情况,要防止固体杂质沉淀到质量流量计测量管底部,减少其所带来的测量误差。

  现场安装质量流量计若底部空间不够可把质量流量计的测量管朝上安装,但要保证液体测量时质量流量计满管状态,可使用流量计前后工艺管线高出流量计的阀组安装模式。这种质量流量计测量管朝上安装的模式,保证了固体颗粒杂质不会集聚在测量管,气体测量时液体不会进入测量管,液体测量时通过前后的管线保证测量管内无气体,同时在装置停车后质量流量计内不会有液体物质残留,消除了冬季结冰损坏的隐患,可谓一举多得。

  下图为装置进出物料集中计量区,仪表换型安装的国产质量流量计

  高粘易凝析结晶的液体测量时,我们要对安装后的质量流量计进行保温,必要时加装伴热线。铺设伴热线是要保证伴热蒸气管线与质量流量计的外壳留有一定空隙,不能用铁丝等包扎物把伴热线固定到质量流量计上,以防带来附加误差。

  质量流量计日常维护

  质量流量计内部无可动测量部件,其使用寿命长故障率小。质量流量计可测量多种介质参数,内部功能众多,是一个复杂的综合型测量仪表。流量计组态参数在安装投用初次设定后大多无需修改,维护工作较少。日常维护质量流量计主要有三个方面:

  一、查看有无报警及故障代码

  质量流量计变送器内部设置有自动故障检测功能,使用中变送器能够实时的检测质量流量计各部分的运行状态,若出现故障则会进行诊断和记录,因此在日常的巡检中要对质量流量计进行报警故障查看,做到早发现早处理,防止事态进一步恶化。

  通过变送器菜单查看核心处理器运行状况

  二、零点标定

  质量流量计的零点标定是流量计使用中最常见的维护工作,主要分为流量计使用之前的零点标定和使用中的零点标定。

  质量流量计在安装使用之前,要进行零点标定。被测流体在工况下充满流量计测量管且处于静止状态下的初始质量力作为初始值,设置为零点。为保证初始值的稳定性,在标定零点之前要使被测流体充满测量管且流量计上电20分钟以上,使流量计各部件尽可能的处于正常工作状态下的温度环境中,防止流量计在运行中零点发生偏移。

  质量流量计与大多数仪表一样,在长期使用中会出现轻微的零点漂移现象。主要原因是流量计内部的电路器件受周围温度变化影响,使工作点出现转移;流量计传感器所测流体的温度出现较大波动或使用工况出现明显变化而引起传感器的性能发生变化,这种工作性能发生变化造成质量流量计的初始值偏离零点初始值。

  零点标定菜单如图:

  当生产工艺人员怀疑使用中的质量流量计测量不准时,可对流量计进行零点标定。标定之前首先确认流量计零点是否发生偏移,工艺操作人员关闭流量计前后阀门,查看流量计显示是否回零,若显示数值不为零,则需进行零点标定。零点标定大部分流量计厂家设定在变送器参数组态菜单中,进入变送器菜单选定零点标定功能,选择确认进行零点标定,流量计就会自动进行零点标定,标定完成后退出组态菜单,投用流量计前后工艺阀门,流量计零点标定工作完成。

  三、小信号切除设置

  小信号切除一般在流量计使用初期进行设定,特别是在装置开车期间,由于工艺生产负荷严重偏离正常使用流量范围,进入正常测量流量的三分之一以下,周围环境的干扰如管线振动、气液共存、电磁干扰对流量计的影响所占比例加大,引起流量计的精度变差误差加大。甚至使流量计的测量数值不具有参考价值,此时可使用小信号切除功能,屏蔽干扰引起的流量计失真数值。小信号切除的数值设定一般为最大测量流量的1%—3%,具体参数可依现场干扰状况而定。

  小信号切除功能窗口如下图所示,切除的流量数值大小可以进行修改。

  质量流量计常见故障

  质量流量计使用中出现故障,一般分为工艺原因造成的测量故障和流量计本身器件出现损坏而引发的故障两大类。

  工艺原因引发的测量故障,最常见的就是被测流体出现两相流现象。具体到液体的测量中主要为被测液体没有充满流量计测量管或测量管上部集聚气体,或有固态杂质进入测量管中卡主,引发质量流量计故障报警。处理方法是通过排放气体变更安装方式等手段保证质量流量计所测流体为单向流,采取措施清除测量管内的固体杂质。

  质量流量计本身器件出现损坏造成流量计故障。使用中最常见的是流量计接线盒进水或接线松动引发短路、信号丢失等故障。对此除严格规范现场安装外,日常还要进行细致的巡检维护,防止处理不及时引发传感器线圈烧毁等更严重的故障发生。变送器电路板损坏,最常见的故障时变送器的电源板、信号处理输出板出现损坏,预防措施除严格规范线缆信号接线外还要做好防雷接地措施,使用独立的稳压电源保证供电电源的可靠性,防止电源电压大幅度波动而烧毁器件。

  下图为分体式质量流量计,因信号线缆连接管密封不好,造成雨水渗漏到传感器,烧毁驱动线圈。

  总述

  经过十多年的改造换型,国产质量流量计在我厂各套生产装置的进出物料计量中得到广泛的使用,为公司各装置的生产优化提供了可靠地数据支持,缩减了装置的能源消耗,提高了装置的产能比,取得了理想的节能效果。国产质量流量计优异的性能获得公司场的认可。


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