不同壓力下零校準(zhǔn)對質(zhì)量流量計(jì)測量結(jié)果存在一定影響

上海自動(dòng)化儀表有限公司通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)說明，不同壓力下零校準(zhǔn)對質(zhì)量流量計(jì)測量結(jié)果存在一定影響，流量計(jì)零校準(zhǔn)應(yīng)在工況壓力下進(jìn)行。

關(guān)鍵字：壓力 零校準(zhǔn) 質(zhì)量流量計(jì)

質(zhì)量流量計(jì)是對流體質(zhì)量流量的直接測量，與常用的體積流量儀表相比，具有受溫度、壓力、粘度、密度、磁場等因素影響小的優(yōu)點(diǎn)，加之其高準(zhǔn)確度、高可靠性、無運(yùn)動(dòng)件、低維護(hù)量的特點(diǎn)，近十年來質(zhì)量流量計(jì)在我國石化企業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。

一、零校準(zhǔn)的必要性

從測量原理可知，流經(jīng)質(zhì)量流量計(jì)的流量可以用下式表示：

M=KΔt

式中：K為比例系數(shù)；Δt為檢測信號(hào)間的相位差對應(yīng)的時(shí)間差；M為質(zhì)量流量。

根據(jù)上式，質(zhì)量流量M=0時(shí)Δt=0，但由于振動(dòng)管激勵(lì)點(diǎn)與檢測點(diǎn)距離、兩個(gè)信號(hào)檢測器的物理性能、振動(dòng)管的各項(xiàng)幾何參數(shù)均難以做到一致，實(shí)際上無流量時(shí)Δt=0是做不到的。也就是說在微觀觀察中，流體靜止時(shí)，兩個(gè)檢測信號(hào)間的相位差很難為零。此外，式中比例系數(shù)K受三個(gè)因素的影響：（1）振動(dòng)管的結(jié)構(gòu)參數(shù)（振動(dòng)管的幾何形狀、管徑、壁厚等）；（2）振動(dòng)管材料的膨脹系數(shù)（剛性度）；（3）兩個(gè)振動(dòng)管固有諧振頻率的一致性。而這三個(gè)參數(shù)是受溫度、壓力影響的。正因?yàn)槿绱耍瑑x表廠商為質(zhì)量流量計(jì)設(shè)計(jì)了一套零校準(zhǔn)程序用于對上述影響進(jìn)行修正。

二、不同壓力下零校準(zhǔn)對質(zhì)量流量計(jì)準(zhǔn)確度的影響

關(guān)于質(zhì)量流量計(jì)的測量受工藝壓力影響問題，MICRO MOTION公司曾進(jìn)行了相應(yīng)試驗(yàn)，其結(jié)果表明，工藝壓力會(huì)影響質(zhì)量流量計(jì)振動(dòng)管的剛性，進(jìn)而對力產(chǎn)生影響，這一影響與振動(dòng)管的壁厚/外徑比負(fù)相關(guān)。由于儀表系數(shù)是在檢定工況下確定的，當(dāng)工藝壓力高于（低于）檢定壓力時(shí)，振動(dòng)管剛度的輕微變化會(huì)使測量結(jié)果產(chǎn)生一個(gè)負(fù)（正）向偏差。設(shè)計(jì)、制造質(zhì)量都高的流量計(jì)，這一影響是線性的。因此，質(zhì)量流量計(jì)振動(dòng)管的幾何形狀、直徑、管壁厚度因壓力效應(yīng)會(huì)對測量準(zhǔn)確度造成影響。小口徑的傳感器受壓力影響很小，這是因?yàn)楣鼙诤穸群屯鈴降谋壤芨咧省Ｈ欢瑢τ诖罂趶降膫鞲衅鱽碚f，隨著這個(gè)比例的降低，壓力效應(yīng)越來越明顯。雖然部分供應(yīng)商報(bào)告了工藝壓力對測量結(jié)果的影響，但不同壓力下零校準(zhǔn)對測量影響從未見諸報(bào)道。為了評(píng)價(jià)不同壓力下零校準(zhǔn)對質(zhì)量流量計(jì)測量的影響，2001年6月，安徽省大流量檢定站就不同壓力下零校準(zhǔn)對質(zhì)量流量計(jì)測量結(jié)果的影響做了專門試驗(yàn)。試驗(yàn)在靜態(tài)質(zhì)量法標(biāo)準(zhǔn)裝置上進(jìn)行，該裝置不確定度為0.05%，試驗(yàn)介質(zhì)為水。水從30m高的溢流塔下來，流經(jīng)儀表后再上升5m流到稱重罐，因此，關(guān)閉儀表上游閥門表內(nèi)流體壓力維持在0.05MPa；關(guān)閉儀表下游閥門表內(nèi)壓力維持在0.3MPa。試驗(yàn)選用的是羅斯蒙特大口徑質(zhì)量流量計(jì)，一次表型號(hào)為DS600，二次表型號(hào)為RFT9712。表l、表2是同一臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)分別在工作壓力0.3MPa和試驗(yàn)壓力0.05MPa下進(jìn)行零校準(zhǔn)后檢定的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

從表1、表2中的數(shù)據(jù)可清楚地看出，在工作壓力、儀表組態(tài)參數(shù)（即儀表系數(shù)）不變的情況下，不同壓力下對質(zhì)量流量計(jì)零校準(zhǔn)，流量計(jì)的測量結(jié)果不一樣。通過多次試驗(yàn)得出的結(jié)論是：當(dāng)工作中零校準(zhǔn)壓力低于檢定時(shí)的零校準(zhǔn)壓力時(shí)，質(zhì)量流量計(jì)會(huì)有一個(gè)負(fù)偏差；反之，當(dāng)工作中零校準(zhǔn)壓力高于檢定時(shí)的零校準(zhǔn)壓力時(shí)，質(zhì)量流量計(jì)產(chǎn)生一正偏差。這種不同壓力下零校準(zhǔn)產(chǎn)生的偏差重復(fù)性很高，因此可以進(jìn)行修正。

三、實(shí)際應(yīng)用

中國石油化工股份有限公司安慶分公司成品油裝船出廠使用了9套羅斯蒙特DS600/RFT9712質(zhì)量流量計(jì)，正常裝船時(shí)油品經(jīng)過儀表時(shí)的壓力為0.45MPa左右，不裝船時(shí)壓力為0.05MPa左右，對儀表檢定壓力與工藝壓力之差進(jìn)行了相應(yīng)壓力補(bǔ)償。但是原來儀表零校準(zhǔn)是在停泵下進(jìn)行的，即零校準(zhǔn)壓力為0.05MPa。在此條件下，將流量計(jì)計(jì)量值與油罐人工檢尺量進(jìn)行比對發(fā)現(xiàn)表量普遍偏小0.2%以上。有關(guān)儀表技術(shù)人員多方尋找差量原因均不得結(jié)果。向儀表經(jīng)銷商咨詢，答復(fù)是儀表工作壓力高于檢定壓力時(shí)表計(jì)量偏小，可對質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行壓力補(bǔ)償。但這項(xiàng)補(bǔ)償已做，簡單修改流量系數(shù)人為補(bǔ)償又不合計(jì)量法規(guī)。此時(shí)我們在工況壓力下（在開泵裝船過程中）對儀表重新零校準(zhǔn)，來補(bǔ)償因零點(diǎn)壓力對質(zhì)量流量計(jì)造成的附加誤差。如此處理后，流量計(jì)量與油罐人工檢尺量進(jìn)行比對便相吻合了。

四、結(jié)論

石化行業(yè)有大量的質(zhì)量流量計(jì)用于過程控制和貿(mào)易交接計(jì)量，所以不可忽視不同壓力下零校準(zhǔn)對質(zhì)量流量計(jì)測量的影響。上海自動(dòng)化儀表有限公司為了保證質(zhì)量流量計(jì)的準(zhǔn)確測量，在現(xiàn)場條件許可的情況下，零校準(zhǔn)對壓力應(yīng)盡可能接近工作壓力。