引言

流量測量系統(tǒng)，主要由量測量儀表、配套設(shè)備或器件及測量對象組成。其中對象是指流量測量的服務(wù)對象，廣義的對象還包括儀表使用環(huán)境，因?yàn)榱髁繙y量是在一定環(huán)境中才能開展。當(dāng)前為服務(wù)對象所配置的流量計在現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用時往往容易出現(xiàn)不穩(wěn)定、誤差大或者故障頻發(fā)等狀況，其中多數(shù)是由于對服務(wù)對象認(rèn)識不深入、不全面造成的。因此，對于測量系統(tǒng)開展現(xiàn)場誤差分析就顯得極為關(guān)鍵，通�？赏ㄟ^對現(xiàn)場部分構(gòu)件實(shí)施定性判斷與檢測來提升整個系統(tǒng)的測量準(zhǔn)確性。

 

流量測量非常核心的兩個應(yīng)用領(lǐng)域就是能源計量和過程控制，其中對溫度、壓力、流量、物位這四個參數(shù)的測量極為重要和關(guān)鍵。若是系統(tǒng)本身不準(zhǔn)確，則應(yīng)用于貿(mào)易交接過程中容易造成計量誤差增大，給交接一方帶來巨大經(jīng)濟(jì)損失并引發(fā)計量糾紛；如若用于過程控制領(lǐng)域，系統(tǒng)自身的這種不穩(wěn)定、不可靠還會干擾技術(shù)人員的判斷，影響企業(yè)正常生產(chǎn)過程，嚴(yán)重時甚至?xí)��?dǎo)致生產(chǎn)事故。因此，非常有必要提升流量計現(xiàn)場檢測工藝，以期能在測量系統(tǒng)出現(xiàn)故障時及時診斷、迅速處理[1]。

 

1 系統(tǒng)診斷必須具備的條件

現(xiàn)場檢測過程中，要開展系統(tǒng)診斷需具備以下幾個基本條件：

A、了解或掌握所選用流量計的基本參數(shù)與性能指標(biāo)，針對儀表運(yùn)行環(huán)境有一定了解，如檢測介質(zhì)名稱、介質(zhì)組分、常用溫壓、非常大流量 、常用流量、非常小流量、管道規(guī)格、流量計型號、公稱通徑及安裝方式等。

B、掌握儀表本體工作情況，定期針對儀表本體進(jìn)行檢查，確定傳感器、轉(zhuǎn)換器、顯示表、壓力變送器、溫度傳感器等部件是否故障；差壓流量計引壓管線是否已清掃，確保不堵不漏；高低壓室是否已排氣排液、差壓變送器校零是否準(zhǔn)確等。此外，還包括科氏力質(zhì)量流量計密度顯示值、故障診斷信息是否正常等[2]。

C、充分了解儀表的安裝條件，當(dāng)前有關(guān)規(guī)程、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)往往只對儀表安裝做了原則性規(guī)定，但由于用戶的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)水平差異、以及對規(guī)程理解不準(zhǔn)確等都會使儀表安裝不合理、不符合規(guī)范，進(jìn)而引發(fā)系統(tǒng)問題[3]。安裝不合理如差壓流量計采用徑距取壓方式、兩個取壓口之間距離較遠(yuǎn)、管段坡度不符合要求等，這些都很容易導(dǎo)致差壓信號傳遞失真或信號偏移，從而影響流量測量示值[4-5]。 

D、充分了解儀表的技術(shù)指標(biāo)和品質(zhì)、使用環(huán)境、規(guī)程、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)等信息，目前市場上的流量測量儀表品牌繁多、品質(zhì)良莠不齊，在選定品牌之前需要做足準(zhǔn)備、仔細(xì)調(diào)查研究，才能有的放矢開展檢查校驗(yàn)工作。

 

此外，環(huán)境條件又包括環(huán)境溫度、相對濕度、大氣壓力以及管道振動、陽光直射等，環(huán)境的不同也會對測量結(jié)果造成影響，如渦街流量計、旋進(jìn)旋渦流量計等的抗振動能力很差，在振動較大的場所檢測示值往往偏高；有的儀表露天安裝，雨水常入侵儀表，使得儀表示值漂移甚至燒毀；而差壓變送器、壓力變送器等由于防凍措施不到位，常常造成表內(nèi)凝結(jié)水結(jié)冰以致儀表損壞。

 

廣義的環(huán)境還包括軟環(huán)境，如維護(hù)管理的技術(shù)人員素質(zhì)和負(fù)責(zé)精神，不專業(yè)的維護(hù)人員容易將智能化儀表內(nèi)部參數(shù)設(shè)置錯誤，或者在儀表使用過程中出現(xiàn)錯誤等。軟環(huán)境與硬環(huán)境同等重要，沒有良好的軟環(huán)境，配置的硬件設(shè)備再先進(jìn)，也不能保證整體測量效果。

 

E、充分認(rèn)識測量對象的工況及流體特性，流體特性參數(shù)主要包括密度、沸點(diǎn)、黏度、凝固點(diǎn)、結(jié)晶溫度、飽和蒸氣壓、壓縮系數(shù)、氫含量（氣體）、N2及CO2含量、含液率、腐蝕性等[6-7]。部分流體的飽和蒸汽壓力高，以致在閥門開啟過程中、流體壓力降低后，部分液氨氣化，導(dǎo)致顯示的流量值偏高；部分液氨在氨蒸發(fā)器中未完全蒸發(fā)，液氨流過流量計，則會導(dǎo)致顯示值偏低；另外，由于保溫不善會引起流體在測量管內(nèi)結(jié)晶而無法測量，有些流體則因黏度高附著在測量管壁上，也會引起很大測量誤差。

 

F、了解儀表生產(chǎn)流程及關(guān)聯(lián)設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原理和性能，如各類泵由于工作原理和結(jié)構(gòu)各不相同，其特性也大不相同，其中有的會引發(fā)流動脈動，引起流量計示指偏高；有的則易產(chǎn)生流動噪聲進(jìn)而導(dǎo)致超聲流量計、電磁流量計運(yùn)行不穩(wěn)定。具體需要了解的信息包括鍋爐的額定蒸發(fā)量、供氣溫度、壓力；精餾塔的非常大處理能力、采出的產(chǎn)品種類、產(chǎn)量；壓縮機(jī)的額定排氣量和出口壓力；泵的額定輸送能力、揚(yáng)程等。掌握這些信息之后才能使整個流量測量系統(tǒng)獲得更好地應(yīng)用。

 

2 系統(tǒng)診斷的步驟

通常開展系統(tǒng)診斷的具體流程為：

A、搜集該系統(tǒng)所用流量計的基本參數(shù)資料

B、對現(xiàn)場狀況進(jìn)行仔細(xì)調(diào)查，盡可能直接深入現(xiàn)場觀察儀表的工作表現(xiàn)、工藝流程以及操作方法，觀察并記錄下流量示值及其誤差波動規(guī)律等。

C、檢查流量計本體運(yùn)行狀況，包括儀表各組成部分的輸入輸出信號、內(nèi)部功能設(shè)置是否正確、流量變送器給出信號的計量單位與二次儀表中顯示的流量單位是否一致、差壓變送器和流量計的零點(diǎn)是否調(diào)整完畢等[8-9]。 

D、分段檢查，分段檢查是查找故障非常常用的方法。對于比較復(fù)雜、隱蔽的故障，都需要使用這種方法。如發(fā)現(xiàn)流量計“無中生有”，可先切斷流量變送器進(jìn)入二次表的信號，檢查該信號是在哪一段出現(xiàn)的。有時流量二次表被置于仿真狀態(tài)，使得二次表在沒有輸入信號的條件下也顯示流量，此時就該檢查變送器、傳感器的零位是否正常。

E、聯(lián)想的范圍不應(yīng)局限于儀表本體，要將搜集的資料與需解決的實(shí)際問題盡可能聯(lián)系在一起。

 

3 確保流量測量系統(tǒng)的計量方式準(zhǔn)確

針對流量積算儀的現(xiàn)場檢定務(wù)必要遵守國家檢定規(guī)程的要求，具體的檢測流程示意圖如圖1所示。

具體涉及的步驟如下：

A、正確進(jìn)行選型

在對流量計量儀表進(jìn)行選擇的時候，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)考慮整體設(shè)計因素。首先是量程方面的問題，選型的不準(zhǔn)確極易導(dǎo)致計量結(jié)果出錯，如用汽旺季蒸汽的用汽量相當(dāng)巨大，但在用汽淡季其用汽量相對較小，從而導(dǎo)致用汽量差距過于懸殊，而蒸汽計量儀表的宣稱流量范圍很難適應(yīng)這一改變。因此，實(shí)際選擇時一定要使明確流量測量范圍，在此基礎(chǔ)上選擇合適的計量儀表以保證測量效果。其次是管道直徑方面的問題，對于絕大多數(shù)節(jié)流裝置，通常都是采用公稱管徑值進(jìn)行設(shè)計，而事實(shí)上公稱名義管徑值與實(shí)際管徑值存在一定的偏差，尤其是卷管，其公稱管徑值和實(shí)際值之間的差值有時很大，因而導(dǎo)致計量誤差增加，并使得測量準(zhǔn)確度無法達(dá)到預(yù)期要求。

 

B、準(zhǔn)確的流體密度補(bǔ)償算法

以蒸汽流量測量為例，為了對蒸汽質(zhì)量流量做到精準(zhǔn)量測，必須考慮蒸汽溫度、壓力變化情況，還需要經(jīng)流量積算儀對蒸汽的密度實(shí)施補(bǔ)償。用于蒸汽溫度測量的鉑電阻必須滿足規(guī)范安裝要求以確保溫度值測量的準(zhǔn)確性，如測量時鉑熱電阻要插到管道中心位置處、具體應(yīng)安裝于流量計下游5倍管徑位置、采取合適的保溫措施等。另外在開展蒸汽壓力測量作業(yè)時，采取引壓管引壓過程中務(wù)必要實(shí)施零點(diǎn)遷移、或?qū)α髁糠e算儀內(nèi)部實(shí)施修正，這是由于引壓管內(nèi)部冷凝水的影響會使得單晶硅壓力變送器測得的壓力和實(shí)際壓力之間存在一定差異，進(jìn)而導(dǎo)致密度補(bǔ)償不準(zhǔn)確、形成系統(tǒng)誤差。壓力變送器應(yīng)安裝于流量計下游4倍管徑位置處，位于變送器上游的閥門以及密封墊應(yīng)暢通無阻，以確保蒸汽壓力的準(zhǔn)確測量。通常設(shè)定補(bǔ)償溫度或壓力應(yīng)與實(shí)際溫壓值相等或接近，以盡可能降低測量偏差。還可采用智能型流量積算儀，并與鉑電阻、壓力變送器等配套設(shè)備共同使用并實(shí)施溫壓的補(bǔ)償計算，以非常大程度提高蒸汽質(zhì)量流量測量的準(zhǔn)確性。

 

C、正確安裝流量計上下游直管段

對于傳統(tǒng)的渦街流量計，安裝時對儀表前后直管段的長度要求分別為20倍及5倍管徑。如若直管段長度不足，容易造成管道內(nèi)部蒸汽流動得不到不充分發(fā)展，并在流速分布剖面產(chǎn)生畸變，通�？梢酝ㄟ^延長上游管段長度或安裝流動調(diào)整器來改善管道流速分布。對于大口徑儀表，上下游直管段長度對測量的影響則更為顯著。

D、選擇合適的流量計量程比

量程比是指流量計在其設(shè)定準(zhǔn)確度范圍內(nèi)，可檢測的非常大瞬時流量與非常小瞬時流量之比，量程比越大，表明流量計可測量的范圍越寬。在流量計的實(shí)際

應(yīng)用中，往往要求用戶根據(jù)自身現(xiàn)實(shí)情況來選擇具有合適量程比的流量計，理論上所選擇的測量儀表其量程應(yīng)覆蓋實(shí)際檢測范圍。

E、盡可能避免或遠(yuǎn)離振動現(xiàn)場、磁場干擾等依然以常用的渦街流量計為例，由于其設(shè)計原理的特點(diǎn)，使得這類流量計對機(jī)械振動較為敏感，即使是非常微小的振動也可能對測量結(jié)果造成影響。這是因?yàn)檎駝訒�妨礙或干擾渦街流量計脈沖信號的正常傳遞，部分時候積算儀還可能將振動信號作為流量信號并加以顯示，從而造成累計流量誤差。

 

F、定期依法檢定

流量計定期送檢是確保測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠的前提，《計量法》、《用能部門能源計量的器具配備以及管理通則》中都明確指明了：要求強(qiáng)制檢定的流量計量與能源計量器具應(yīng)當(dāng)定期送檢，凡是檢定不合格的計量設(shè)備一律不能應(yīng)用。倘若流量計檢定結(jié)果為合格，但在實(shí)際應(yīng)用中依然測不準(zhǔn)，此時就該綜合考慮流量計選型、參數(shù)設(shè)置、現(xiàn)場安裝及環(huán)境條件等因素的影響。

 

4 結(jié)束語

流量測量系統(tǒng)是由幾大子計量設(shè)備組成的體系，其中各子設(shè)備的測量準(zhǔn)確度對整個流量測量系統(tǒng)的正常運(yùn)行影響巨大，已有政策規(guī)定對于凡是涉及貿(mào)易結(jié)算的計量裝置都應(yīng)當(dāng)實(shí)施定期強(qiáng)制檢定。而在流量計應(yīng)用現(xiàn)場，由于造成其測量誤差的因素眾多，必須對流量計安裝、選型及環(huán)境條件等進(jìn)行綜合考量，提出非常合理的測量方案，方能確保非常終蒸汽流量測量結(jié)果的準(zhǔn)確可靠。