影响质量流量计计量准确度的因素分析

影响质量流量计计量准确度的因素分析

刘阳

大庆中蓝石化有限公司黑龙江大庆163713

摘要：科里奥利质量流量计已经在石油天然气计量交接领域得到广泛应用。其工作的准确性影响着计量的公平、公正，而在科里奥利质量流量计运行安装和运行中存在着诸多因素可影响其计量的准确度。分析影响其准确度的因素，在使用过程中逐步消除如压力、温度、密度、安装条件等方面的影响，使流量计的计量更加精准。

关键词：质量流量计；计量准确度；因素

引言

科里奥利质量流量计是利用流体在直线运动的同时处于一旋转系中，产生与质量流量成正比的科里奥利力原理制成的一种直接式质量流量仪表。目前已广泛应用到成品油、天然气的质量交接工作中。做为一种测量仪表，有诸多因素影响到其测量准确度，本文主要讨论影响质量流量计测量准确度的因素。

1结构及工作原理

科里奥利质量流量计主要由传感器和信号处理单元组成。其中传感器是一种基于科里奥利力效应的谐振式传感器。该传感器由振动管、信号检测器和壳体组成。信号处理单元主要是由各种变送仪表和计算机组成。科里奥利质量流量计的工作原理是流体经过传感器振动管时，由于是以匀速V在一个围绕固定点O并以角速度ω旋转的管道移动，所以在沿着旋转的法线方向产生一个力，在旋转的切线方向产生一个反作用力，即科里奥利力（简称科氏力）。根据科氏力公式Fc=2ωV△m可以得出流体流经流量计的质量流量。

2影响质量流量测量准确度的因素

2.1油品内含有气体影响

如果油品中气体体积较大时影响是很大的。流体压力较高，气泡流经流量计时经碰撞发生破裂容易造成流量计内部点蚀，损坏设备；用时容易造成流量计零点漂移，增大流量计的检测误差。实验表明；含气泡1%（体积比）时有的质量流量计误差可达到1%~2%，含气泡10%时，误差普遍增加到15%~20%。流体中气体的产生主要有以下几个原因：一是流体中本身含有部分气体，且运行工况不稳定时油品易将流经管线、设备高点的气体带出进入质量流量计。二是一般站场在进入流量计前均设置调节阀进行压力或流量调节。当调节阀开度较小且调节阀前后压差较大时，根据伯努利方程，调节阀后流体压力减小、流速增大，易造成流体汽蚀。三是进入质量流量计的流体温度过高、压力过低，低于介质的饱和蒸气压，从而产生气体。

2.2温度、压力影响

介质温度、环境温度和介质压力波动也是影响流量计计量准确度的重要因素。因温度、压力的变化易造成振动管在工作过程中的非正常振动，从而造成计量误差。通过观察可知，当介质压力变化在一定范围内，流量计计量基本不受影响。当压力变化到一定程度后，由于振动管振动频率和幅度发生较大变化，会造成计量偏差的明显增大。

2.3安装条件及工作环境影响

2.3.1电磁干扰和射频干扰

电磁干扰和射频干扰对几乎所有的电子仪器都有影响，质量流量计也不例外。虽然它的测量管作机械振动，但振动的激励、振动情况的检测以及检测信号的处理都运用电磁技术。若将它安装在大电机、射频发送器、变压器、大功率电子开关等设备附近，传感器中测量管的自激谐振会受到干扰，而且检测器检测出来的微弱信号也有可能淹没在干扰信号中，测量将大受影响。另外，连接仪表各部分的电缆不要覆盖在这些可能产生干扰的设备上面，不要靠近高压供电电缆。

2.3.2振动对传感器的影响

流量计的安装应尽量远离大功率泵、电机等强振动干扰源，可以采用坚固的支管架以及减震板。对于需要在同一管线串联安装的质量流量计，应特别注意防止由于共振产生的相互影响，它们之间的距离至少应大于传感器长度的3倍，或者在两台传感器之间加装软连接。在相邻两条管线上并联安装两台传感器时，也要保持距离，以免相互影响。

2.4零点稳定度对准确度的影响

零点漂移是质量流量计在实际运行中经常遇到的问题，对测量结果影响也很大。造成零点漂移的因素很多，如传感器的安装应力、测量管的结构不对称、被测流体物理特性参数的变化等。尤其是在小流量测量时，零点漂移对测量准确度的影响更为严重。解决的办法是：分析造成零点漂移的因素，尽量予以克服，另外，定期进行零点检查和调整。零点检查至少每三个月进行一次，当零点漂移值较大时，应首先查找原因，予以排除，然后再进行零点调整，零点调整重复操作几次，直至零点值最小。

2.5其他影响因素

（1）油品粘度、密度影响。油品流经流量计时，粘度不同会直接影响计量结果。粘度大的油品，测量结果偏于正误差，且误差的变化幅度较小；粘度小的油品，测量结果偏于负误差，误差的变化幅度较大。在运行压力、温度、体积流量等均一样的条件下，如果密度增大，油品以一定速度进入流量计内，则油品的动能会相对增大。根据能量守恒规律，经过振动管时产生的科氏力也会相应变化，从而影响计量准确度。（2）质量流量计本体参数影响。质量流量计在运行过程中，其本身零点稳定度和量程比也是影响计量准确度的因素之一。因选型时应针对运行方式进行设计，故因素不做赘述。

3一起典型质量流量计测量失准的处理

3.1基本数据

一次表型号：LZLG-2-3000（20000802）；变送器型号：LZLB-6；测量介质：液化气；测量准确度：0.2%；对比仪表：0.2级电子衡。

3.2现象CMF测量结果

与0.2级电子衡相差很大，显示密度值为440kg/m3，而液化气的密度一般是大于0.5kg/m3，有时CMF显示流量为0，但实际上管线在正常输气，因此CMF不得不暂时停用。

3.3分析与处理

从表2看出，测量误差比较大。密度测量出错，说明传感器本征频率不对，有可能是外界干扰，或者传感器损坏。通过分析，有三个因素影响了CMF的测量准确度和仪表可靠性：①振动干扰；②流场分布不好；③背压不足。振动干扰直接影响了测量结果的正确性；流场分布不好和背压不足则导致了流体汽化，出现了两相流，导致测量严重失准，传感器有时停振，密度出错也是这个原因。改进后，流量计工作正常。

结束语

由于我国现使用的质量流量计大多都是进口的，价格不低，而且质量流量计主要用于贸易结算，所以在标定和使用上，应尽量减少不利因素的影响，提高准确度，使它们更好地发挥计量职能。

参考文献

[1]蔡武昌，孙淮清，纪纲.流量计测量方法和仪表的选用[M].北京：化学工业出版社，2001.

[2]肖素琴，韩厚义．科里奥利力质量流量计的应用[M]．北京：中国石化出版社，2010．

[3]肖素琴，油品计量员读本[M].北京：中国石化出版社，2009