引言

流量測(cè)量系統(tǒng)，主要由量測(cè)量?jī)x表、配套設(shè)備或器件及測(cè)量對(duì)象組成。其中對(duì)象是指流量測(cè)量的服務(wù)對(duì)象，廣義的對(duì)象還包括儀表使用環(huán)境，因?yàn)榱髁繙y(cè)量是在一定環(huán)境中才能開展。當(dāng)前為服務(wù)對(duì)象所配置的流量計(jì)在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用時(shí)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(duì)服務(wù)對(duì)象認(rèn)識(shí)不深入、不全面造成的。因此，對(duì)于測(cè)量系統(tǒng)開展現(xiàn)場(chǎng)誤差分析就顯得極為關(guān)鍵，通常可通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)部分構(gòu)件實(shí)施定性判斷與檢測(cè)來提升整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)量準(zhǔn)確性。

 

流量測(cè)量非常核心的兩個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域就是能源計(jì)量和過程控制，其中對(duì)溫度、壓力、流量、物位這四個(gè)參數(shù)的測(cè)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(jì)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(jì)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(huì)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(shí)甚至?xí)��?dǎo)致生產(chǎn)事故。因此，非常有必要提升流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工藝，以期能在測(cè)量系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)診斷、迅速處理[1]。

 

1 系統(tǒng)診斷必須具備的條件

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)過程中，要開展系統(tǒng)診斷需具備以下幾個(gè)基本條件：

A、了解或掌握所選用流量計(jì)的基本參數(shù)與性能指標(biāo)，針對(duì)儀表運(yùn)行環(huán)境有一定了解，如檢測(cè)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(jì)型號(hào)、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(duì)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(jì)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(jì)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(duì)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(duì)規(guī)程理解不準(zhǔn)確等都會(huì)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(jì)采用徑距取壓方式、兩個(gè)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(hào)傳遞失真或信號(hào)偏移，從而影響流量測(cè)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(chǎng)上的流量測(cè)量?jī)x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(duì)濕度、大氣壓力以及管道振動(dòng)、陽光直射等，環(huán)境的不同也會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成影響，如渦街流量計(jì)、旋進(jìn)旋渦流量計(jì)等的抗振動(dòng)能力很差，在振動(dòng)較大的場(chǎng)所檢測(cè)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(cuò)誤，或者在儀表使用過程中出現(xiàn)錯(cuò)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(cè)量效果。

 

E、充分認(rèn)識(shí)測(cè)量對(duì)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(jì)，則會(huì)導(dǎo)致顯示值偏低；另外，由于保溫不善會(huì)引起流體在測(cè)量管內(nèi)結(jié)晶而無法測(cè)量，有些流體則因黏度高附著在測(cè)量管壁上，也會(huì)引起很大測(cè)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(huì)引發(fā)流動(dòng)脈動(dòng)，引起流量計(jì)示指偏高；有的則易產(chǎn)生流動(dòng)噪聲進(jìn)而導(dǎo)致超聲流量計(jì)、電磁流量計(jì)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(gè)流量測(cè)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(jì)的基本參數(shù)資料

B、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)狀況進(jìn)行仔細(xì)調(diào)查，盡可能直接深入現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)規(guī)律等。

C、檢查流量計(jì)本體運(yùn)行狀況，包括儀表各組成部分的輸入輸出信號(hào)、內(nèi)部功能設(shè)置是否正確、流量變送器給出信號(hào)的計(jì)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(jì)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(duì)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(jì)“無中生有”，可先切斷流量變送器進(jìn)入二次表的信號(hào)，檢查該信號(hào)是在哪一段出現(xiàn)的。有時(shí)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(hào)的條件下也顯示流量，此時(shí)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(cè)量系統(tǒng)的計(jì)量方式準(zhǔn)確

針對(duì)流量積算儀的現(xiàn)場(chǎng)檢定務(wù)必要遵守國(guó)家檢定規(guī)程的要求，具體的檢測(cè)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(duì)流量計(jì)量?jī)x表進(jìn)行選擇的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)考慮整體設(shè)計(jì)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(jì)量結(jié)果出錯(cuò)，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(duì)較小，從而導(dǎo)致用汽量差距過于懸殊，而蒸汽計(jì)量?jī)x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(shí)一定要使明確流量測(cè)量范圍，在此基礎(chǔ)上選擇合適的計(jì)量?jī)x表以保證測(cè)量效果。其次是管道直徑方面的問題，對(duì)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(jì)，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(shí)很大，因而導(dǎo)致計(jì)量誤差增加，并使得測(cè)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(cè)量為例，為了對(duì)蒸汽質(zhì)量流量做到精準(zhǔn)量測(cè)，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(duì)蒸汽的密度實(shí)施補(bǔ)償。用于蒸汽溫度測(cè)量的鉑電阻必須滿足規(guī)范安裝要求以確保溫度值測(cè)量的準(zhǔn)確性，如測(cè)量時(shí)鉑熱電阻要插到管道中心位置處、具體應(yīng)安裝于流量計(jì)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(cè)量作業(yè)時(shí)，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(huì)使得單晶硅壓力變送器測(cè)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(jì)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(cè)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(cè)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(jì)算，以非常大程度提高蒸汽質(zhì)量流量測(cè)量的準(zhǔn)確性。

 

C、正確安裝流量計(jì)上下游直管段

對(duì)于傳統(tǒng)的渦街流量計(jì)，安裝時(shí)對(duì)儀表前后直管段的長(zhǎng)度要求分別為20倍及5倍管徑。如若直管段長(zhǎng)度不足，容易造成管道內(nèi)部蒸汽流動(dòng)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(zhǎng)上游管段長(zhǎng)度或安裝流動(dòng)調(diào)整器來改善管道流速分布。對(duì)于大口徑儀表，上下游直管段長(zhǎng)度對(duì)測(cè)量的影響則更為顯著。

D、選擇合適的流量計(jì)量程比

量程比是指流量計(jì)在其設(shè)定準(zhǔn)確度范圍內(nèi)，可檢測(cè)的非常大瞬時(shí)流量與非常小瞬時(shí)流量之比，量程比越大，表明流量計(jì)可測(cè)量的范圍越寬。在流量計(jì)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(jì)，理論上所選擇的測(cè)量?jī)x表其量程應(yīng)覆蓋實(shí)際檢測(cè)范圍。

E、盡可能避免或遠(yuǎn)離振動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)、磁場(chǎng)干擾等依然以常用的渦街流量計(jì)為例，由于其設(shè)計(jì)原理的特點(diǎn)，使得這類流量計(jì)對(duì)機(jī)械振動(dòng)較為敏感，即使是非常微小的振動(dòng)也可能對(duì)測(cè)量結(jié)果造成影響。這是因?yàn)檎駝?dòng)會(huì)妨礙或干擾渦街流量計(jì)脈沖信號(hào)的正常傳遞，部分時(shí)候積算儀還可能將振動(dòng)信號(hào)作為流量信號(hào)并加以顯示，從而造成累計(jì)流量誤差。

 

F、定期依法檢定

流量計(jì)定期送檢是確保測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠的前提，《計(jì)量法》、《用能部門能源計(jì)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(jì)量與能源計(jì)量器具應(yīng)當(dāng)定期送檢，凡是檢定不合格的計(jì)量設(shè)備一律不能應(yīng)用。倘若流量計(jì)檢定結(jié)果為合格，但在實(shí)際應(yīng)用中依然測(cè)不準(zhǔn)，此時(shí)就該綜合考慮流量計(jì)選型、參數(shù)設(shè)置、現(xiàn)場(chǎng)安裝及環(huán)境條件等因素的影響。

 

4 結(jié)束語

流量測(cè)量系統(tǒng)是由幾大子計(jì)量設(shè)備組成的體系，其中各子設(shè)備的測(cè)量準(zhǔn)確度對(duì)整個(gè)流量測(cè)量系統(tǒng)的正常運(yùn)行影響巨大，已有政策規(guī)定對(duì)于凡是涉及貿(mào)易結(jié)算的計(jì)量裝置都應(yīng)當(dāng)實(shí)施定期強(qiáng)制檢定。而在流量計(jì)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)，由于造成其測(cè)量誤差的因素眾多，必須對(duì)流量計(jì)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(cè)量方案，方能確保非常終蒸汽流量測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確可靠。