流體的體積是流體溫度和壓力的函數,是一個因變量,而流體的質量是一個不隨時間、空間溫度、壓力的變化而變化的量。如前所述,常用的流量計中,如孔板流量計、渦輪流量計、渦街流量計、電磁流量計、轉子流量計、超聲波流量計和橢圓齒輪流量計等的流量測量值是流體的體積流量。在科學研究、生產過程控制、質量管理、經濟核算和貿易交接等活動中所涉及的流體量一般多為質量。采用上述流量計僅僅測得流體的體積流量往往不能滿足人們的要求,通常還需要設法獲得流體的質量流量。以前只能在測量流體的溫度、壓力、密度和體積等參數后,通過修正、換算和補償等方法間接地得到流體的質量。這種測量方法,中間環節多,質量流量測量的準確度難以得到保證和提高。隨著現代科學技術的發展,相繼出現了一些直接測量質量流量的計量方法和裝置,從而推動了流量測量技術的進步。
1、工作原理
質量流量計是采用感熱式測量,通過分體分子帶走的分子質量多少從而來測量流量,因為是用感熱式測量,所以不會因為氣體溫度、壓力的變化從而影響到測量的結果 。質量流量計是一個較為準確、快速、可靠、、穩定、靈活的流量測量儀表,在石油加工、化工等領域將得到更加廣泛的應用,相信將在推動流量測量上顯示出巨大的潛力。質量流量計是不能控制流量的,它只能檢測液體或者氣體的質量流量,通過模擬電壓、電流或者串行通訊輸出流量值。但是,質量流量控制器,是可以檢測同時又可以進行控制的儀表。質量流量控制器本身除了測量部分,還帶有一個電磁調節閥或者壓電閥,這樣質量流量控制本身構成一個閉環系統,用于控制流體的質量流量。質量流量控制器的設定值可以通過模擬電壓、模擬電流,或者計算機、PLC提供。
2、優缺點
科里奧利質量流量計直接測量質量流量,有很高的測量度。可測量流體范圍廣泛,包括高粘度液的各種液體、含有固形物的漿液、含有微量氣體的液體、有足夠密度的中高壓氣體。測量管的振動幅小,可視作非活動件,測量管路內*件和活動件。
(1)缺點:
科里奧利質量流量計零點不穩定形成零點漂移,影響其度的進一步提高,使得許多型號儀表只得采用將總誤差分為基本誤差和零點不穩定度量兩部分。科里奧利質量流量計不能用于測量低密度介質和低壓氣體;液體中含氣量超過某一限制(按型號而異)會顯著著影響測量值。科里奧利質量流量計對外界振動干擾較為敏感,為防止管道振動影響,大部分型號科里奧利質量流量計的流量傳感器安裝固定要求較高。不能用于較大管徑,目前尚局限于150(200)mm以下。
(2)優點:
多參數測zui,在測里質星流zui的同時,可以同時獲取體積流zui、密度與沮度值。
對于影響量.如壓力、溫度、密度和枯性等以及流速的分布不敏感。
安裝簡便,各種尺寸的傳感器管子其進、出口方向隨意調動安裝。
直接側量流體的質量.實現了真正的高精度的流量測量。
管路內沒有任何抽人物.無可動部件,也沒有電極污染等問題,因此,故障率因家少,同時便于清洗、維護與保養。
可以側量廣泛的介質,如氣體、液休及化工介質、造紙黑液、漿體等。
地測量高沮、低流速氣體,其抗蝕、防污、防爆、耐肺等問題均已較滿意地得到解決。
調整和使用很方便,不用配進出口的直管段。
地測量高沮、低流速氣體,其抗蝕、防污、防爆、耐肺等問題均已較滿意地得到解決。
3、安裝要求
(1)常規要點
傳感器與大的變送器或電動機之間至少要有0.6m的距離。由于傳感器工作依賴電磁場,所以一定要避免將傳感器安裝在大的干擾電磁場附近。另外,還應仔細選擇安裝位置盡量避免振動。
(2)測量液體時的質量流量計安裝位置
傳感器的安裝應能保證液體滿管,以便能降低密度變化對測量度的影響。而當過程管道需清潔時,安裝位置應能保證*排空液體。為不使傳感器內部聚集氣體,應避免將傳感器安裝在管道系統的zui。
(3)測量氣體時的質量流量計安裝位置
為不使傳感器內部聚集液體,應避免安裝在管道的低點。
(4)安裝方向
過程的要求和已布置好工藝管道的位置決定了大多數傳感器的安裝方向。雖然傳感器的安裝角度不影響流量計工作,但應盡可能考慮如下建議:
(a)當測量液體時,傳感器外殼應朝下安裝,以避免空氣集聚在流量管內;
(b)當測量氣體時,傳感器外殼應朝上安裝,以避免冷凝水集聚在流量管內;
(c)當測量液體漿料時,傳感器應垂直安裝,像一面旗,以避免顆粒聚積在流量管內。工藝介質應由下往上流動以避免噴流空管。江蘇恒達儀表
(5) 質量流量計安裝的流向
無論何種流向,流量傳感器都能測量流量。一般傳感器上均用箭頭指明流體正常的流向。
(6)閥門
為便于流量計調零,傳感器下游應安裝截止閥。為便于批量操作,傳感器和截止閥應盡量靠近接受容器。在傳感器和截止閥間不應安裝軟管,避免膨脹或壓縮造成批量誤差。另外,可在下游安裝調節閥以防止介質產生汽化或抽空。
(7)氣液兩相流
如工藝介質產生氣液兩相流,就應將傳感器外殼朝下安裝,或安裝在垂直管道上。這種安裝方式能有效避免介質中的氣體聚積在流量管中。
(8)裝載和卸載計量
在裝載和卸載計量應用中,傳感器外殼應朝上或垂直安裝。傳感器下游應安裝單向閥,以防止介質回流。單向閥應盡可能靠近傳感器安裝。在某些情況下,工藝介質不能*從管道中排除,此時一般建議旗式安裝。在裝載或卸載應用時,應盡量按照以下開車步驟進行:
(a)在傳感器上游和下游安裝截止閥;
(b)關閉上游閥;
(c)打開部分下游閥;
(d)緩慢打開上游閥以排出空氣和利用介質充滿傳感器;
(e)當流量系統開始計量時,緩慢打開下游閥直到全部打開。
4、質量流量計與體積流量計的區別
質量流量計可直接測量質量流量,密度動態檢測,不需要補償,還可直接測體積流量,而體積流量計,只能直接測體積流量,如要測質量流量如果在組態時給一個固定的密度值,這樣就不能動態檢測密度,精度差一點;質量流量計價格昂貴,測量比較準確,體積流量計便宜,但是兩者之間可以轉換,如果單位沒有錢的話,盡量選擇體積流量,在軟件上轉換成質量流量表示就可以了;質量流量計測量氣體不受溫度、壓力影響。
質量流量計不受溫度影響,體積流量計就不行了。要是用于計量還是選擇質量流量計較好些,用于過程控制的話,從節約資金方面用體積流量就行。
5、常見故障及處理
1)常見無錯誤代碼情況下的故障
故障問題1:零點漂移
原因分析: U型管傳感器沒有滿管,存在液體和氣體混合情況
解決處理: 首先完成準備工作,然后按檢查步驟進行現場檢查沒發現問題后,在工藝條件允許情況下讓操作工啟泵沖刷一下管線和流量計,停泵等待一分鐘關閉傳感器下游的截流閥后觀察零點還是否漂移;如果還零漂就進行調零操作;若標零后還經常偶爾出現零點漂移(小于量程3%)情況檢查小流量切除量,可以適當修改切除量但不能超過量程3%。
調零操作步驟:
1.關閉傳感器下游的截流閥;
2.確保傳感器達到滿管狀態;
3.確保被測流體已經*停止流動;
4.然后操作變送器面板功能鍵,進入調零菜單
5.進入變送器離線菜單密碼默認是:1234,步驟如右圖當調零在進行過程中時,顯示器的頂端線會布滿小點,且狀態LED會閃爍黃色。
修改小流量切除步驟(HART275進行)
1.將250Ω電阻并到變送器1、2號輸出端上;
2.將HART信號線接到變送器1、2號輸出端(如下圖1),開機通訊正常后按以下樹形(圖2)找到質量或體積流量切除值
故障問題2:U型管噪音,振動大
原因分析: U型管不滿管或管內有異物,驅動增益變大超過20%以上
解決處理: 首先完成準備工作,然后按檢查步驟進行現場檢查沒發現問題后。接著查看傳感器核心處理器的K1,K2,K3,FD系數是否與銘牌參數一致,參數若無問題就在工藝條件允許情況下讓操作工啟泵對管線及流量計U型管進行沖刷一遍試圖將異物沖走,然后讓U型管充滿介質再進行標零(參考故障問題1調零步驟);若還是振動大則需拆下U型管進行清理檢查,拆卸時先關閉上下游閥,慢慢打開放空閥用接油器具進行排污,防止污染地面或者表箱,開放空閥不要一次開的太大,防止引壓管內介質突然噴出,不要正面對著放空閥要側面觀察,采取必要的遮擋措施,人員應站在上風口,防止可燃介質產生靜電,防止危險化學品造成化學傷害,防止高溫介質燙傷和液態烴凍傷;并同時通知工藝清理檢查過濾器,清理完成回裝時墊片要選擇合適金屬纏繞墊片、墊片要安裝正中、螺栓安裝規范用力均勻;儀表投運前,認真檢查閥門、引壓線、表體各密封點是否連接可靠,以及各放空點、排污點都是否關閉,電源及信號線連接是否可靠,方投用儀表步驟;儀表投運后,不要馬上離開現場,觀察運行情況,防止介質泄漏,確認無誤后清理干凈施工現場,通知工藝人員儀表投用正常,關閉施工前開具的各項作業票,并將作業票存檔備查。
查看K系數步驟(HART275進行)
1,將250Ω電阻并到變送器1、2號輸出端上;
2,將HART信號線接到變送器1、2號輸出端(接線參考圖1),開機通訊正常后按以下樹形圖查看相關參數。
故障問題3:密度、溫度參數不正確或波動大
原因分析: U型管傳感器系數設置不對或傳感器不滿管
解決處理: 查看傳感器K1,K2,K3,FD系數是否與銘牌參數一致(查看步驟參考故障2),發現不一致可能是核心處理器被換,找回原來的處理器裝上即可。更換時變送器要斷電情況下進行,松開核心處理器模件中央的固定螺絲,輕輕從外殼內拔出核心處理器,抓緊并垂直向上小心地從傳感器上取下核心處理器。不要旋轉或轉動核心處理器,避免插針折彎或損壞。密度參數波動大查看驅動增益是否超過20%,傳感器是否存在氣液兩相混合情況,然后可以通過讓傳感器滿管便可解決波動問題。
故障問題4:變送器表頭累積量無故清零
原因分析: 累積量滿量程自動清零或人為誤操作進行清零
解決處理: 變送器面板清零功能禁用,操作步驟如圖:
故障問題5:變送器累積量無故停止不累計
原因分析: 累積量人為誤操作停止累積
解決處理: 將變送器面板停止累積功能禁用,操作步驟如圖:
故障問題6:變送器顯示面板沒有密度,溫度或體積瞬時流量變量顯示
原因分析: 變送器顯示組態菜單沒有設置進行相應顯示變量
解決處理: 用HART275進入“在線菜單--顯示器設置選項“(HART通訊請參考問題1),然后對要顯示的變量進行組態,步驟如下:
故障問題7:變送器與DCS通訊不上
原因分析: 變送器電源空開跳閘斷電不工作;通訊線路斷開485轉換模塊故障;變送器通訊協議不正確地址碼有誤;
解決處理: 檢查供電線路沒問題后重新將空開打上;重新接緊通訊線路端子,更換485轉換模塊;與DCS控制站的通訊協議為:RTU 波特率:9600 奇偶校驗:ODD 停止位:1 地址:00X;
通訊參數(COMM)設置流程圖
(1)僅當PROTOCOL項設置為RTU或ASCII時,才會顯示ADDRESS MODBUS選項。
(2)當HART地址為0時,仍可通過LOOP CUR HART項關閉回路電流模式,此時變送器會提示A101報警信息。
(3)要確認選項型設定項,按SCROLL選擇,然后按SELECT選中,此時屏幕上交替顯示ST or E/SAVE? 再次按SELECT確認。如在2分鐘內沒有按鍵,自動退出離線菜單。
故障問題8:批控器沒有流量顯示,變送器表頭顯示正常
原因分析: 變送器頻率輸出電路故障;內部 / 外部電源組態不正確;輸出電平與接受設備不匹配
解決處理: 利用變送器仿真(SIM)操作功能,讓變送器輸出1KHZ頻率信號(步驟見圖5);用數字萬用表頻率檔側量變送器頻率輸出端(3,4端子,通道B)是否有1KHZ頻率輸出(見圖6);若沒有頻率信號輸出那進入變送器離線菜單,將頻率信號更改到通道C(5,6端子)再進行頻率測量(設置見圖7);若有頻率輸出則將萬用表檔位調至直流電壓檔檢查變送器輸出電平值是否符合批控器的PLC頻率輸入電平值。若更換通道后還是沒頻率輸出或有頻率輸出但輸出電平電壓不在17~21VDC左右可能變送器電路板出故障,向設備管理人員反應情況經批準同意后方可更換變送器表頭,更換的時候變送器要斷電并做好信號線標記;更換新表需注意將儀表各參數設置與原儀表一致并填寫設備領用登記,執行相關設備變更管理規定。
故障問題9:發油數量偏多或偏少
原因分析:可能工藝管線有水;或K系數有誤
解決處理:通知工藝將管線水排干;再檢查傳感器K1,K2系數是否有誤,查看活零點是否波動大(若超過±2側需進行零點標定);若還是不準將流量計送到質量流量計檢定局重新標定校準。
故障問題10:碼頭裝船流量計,沒有介質流過,瞬時質量流量波動特別大或有A026故障代碼
原因分析: 電源放大板故障
解決處理: 首先斷電檢查電源放大板上的保險絲是否熔斷,若保險斷了則更換與原來一樣電流值的保險;
若保險沒熔斷可能電路板壞了,將情況向上級匯報得到批準后更換電路板;更換后要做好材料登記。造成電路板損壞可能是供電電壓不穩定,改用UPS電源進行穩壓供電以延長電路板壽命。
污水流量計 壓縮空氣流量計 天然氣流量計 蒸汽流量計