流量測量儀表研究應(yīng)用淺析

一臺流量計(jì)出廠校驗(yàn)其誤差優(yōu)于±0.5%,但是新的儀表安裝到現(xiàn)場開表后誤差可能增至±5％～±10％并不罕見。造成這種情況的原因多種多樣，如選型不合理，量程不合適，上下游直管段長度不足，安裝不正確，流體物性偏離設(shè)計(jì)狀態(tài)太大，工況條件超過允許值，脈動(dòng)流影響，振動(dòng)等環(huán)境條件太嚴(yán)酷等，還可以舉出很多。因此流量測量是一個(gè)系統(tǒng)問題，包括檢測裝置、顯示裝置、前后直管段、輔助設(shè)備。而應(yīng)用技術(shù)的研究，還包括測量對象本身，僅僅流量計(jì)本體性能好并不能保證獲得要求的測量效果。

流量測量儀表應(yīng)用技術(shù)研究的目標(biāo)是正確的使用，主要有下面幾個(gè)具體內(nèi)容。

1、提高開表率

在儀表設(shè)備管理中，開表率的定義是：（儀表總臺數(shù)一未正常使用的儀表臺數(shù)）/儀表總臺數(shù)。因此，提高開表率就是要減少無法投入正常使用的儀表。在設(shè)計(jì)院中，自控專業(yè)所設(shè)計(jì)的測量系統(tǒng)，開表率是反映設(shè)計(jì)人員工作質(zhì)量和技術(shù)熟練程度的重要指標(biāo)之一，經(jīng)驗(yàn)豐富和認(rèn)真負(fù)責(zé)的設(shè)計(jì)人員，能使開表率達(dá)到95％以上，遠(yuǎn)傳壓力表或通過整改達(dá)到95％以上。但是在市場經(jīng)濟(jì)的條件下，工程公司往往對業(yè)主實(shí)行交鑰匙承包做法，要求做到的開表率就不是95％，而是100％，所設(shè)計(jì)的儀表系統(tǒng)如果不能正常投入使用，要為工程公司責(zé)任，那就是進(jìn)行整改或更換儀表，這就意味著經(jīng)濟(jì)損失。因此，儀表應(yīng)用技術(shù)的研究具有現(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)意義。

開表率是儀表應(yīng)用技術(shù)水平和儀表本身品質(zhì)的綜合表現(xiàn)。測量方法和儀表對測量對象、使用環(huán)境的匹配、協(xié)調(diào)、優(yōu)化、以及在此之前的設(shè)計(jì)選型和安裝調(diào)試等環(huán)節(jié)都是影響開表率的重要因素。

這些年來，我國的流量測量儀表應(yīng)用技術(shù)獲得了長足的進(jìn)步，流量測量儀表的開表率有了很大提高，這一方面是由于儀表人員整體技術(shù)水平有了明顯提高，責(zé)任意識有所增強(qiáng)，更重要的是儀表的品質(zhì)比以前計(jì)劃經(jīng)濟(jì)年代有了大幅度提高，進(jìn)口儀表和引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)組裝的儀表比重在上升，尤其是儀表普通實(shí)現(xiàn)智能化后，測量范圍可調(diào)比大大擴(kuò)展，以前由于測量范圍選擇不合適而無法投入正常使用的儀表，通過變更量程一般都能投入使用。

2、保證測量精確度

流量測量精確度指的是流量測量系統(tǒng)所獲得的精確度，它同流量計(jì)本身的精確度是有區(qū)別。僅僅流量計(jì)本身性能好，精確度高，并不一定能獲得較高的測量精確度。

要保證流量測量系統(tǒng)的精確度，除了合理的選型，正確安裝與調(diào)試，及時(shí)的維護(hù)和保養(yǎng)之外，應(yīng)用智能化技術(shù)對測量部分可能引入的誤差進(jìn)行恰到好處的補(bǔ)償和校正也是一項(xiàng)有效的方法。例如對液體的溫度膨脹系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，不銹鋼壓力表對氣體的溫度、壓力和壓縮系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，對差壓式流量計(jì)的雷諾數(shù)影響和流束膨脹系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，對各種流量計(jì)流量系數(shù)的非線性進(jìn)行補(bǔ)償，對容積式流量計(jì)、渦街流量計(jì)的溫度影響進(jìn)行補(bǔ)償，對超聲流量計(jì)的速度分布進(jìn)行補(bǔ)償?shù)?。這種補(bǔ)償和校正是用系統(tǒng)的方法將檢測部分所固有的、依靠其本身無法得到克服的誤差進(jìn)行處理，使之消除或得到基本消除。實(shí)踐表明，這一方法簡單有效，很有發(fā)展前途。

在保證測量精確度諸多的方法中，在線實(shí)流校準(zhǔn)占有重要地位。以前大多采用離線方法校準(zhǔn)流量計(jì)，使用該方法檢定的流量計(jì)經(jīng)誤差修正后雖然精確度較高，但因其檢定時(shí)管路的參比條件與實(shí)際使用時(shí)不同，檢定時(shí)流體性質(zhì)與實(shí)際使用的流體有差異，檢定時(shí)的環(huán)境條件與儀表使用場所的實(shí)際環(huán)境不相同，從而造成附加的使用誤差，降低了測量精確度。在線實(shí)流校準(zhǔn)法是解決這一問題的有效方法。例如，油品計(jì)量站在建設(shè)階段就預(yù)留標(biāo)準(zhǔn)體積管連接口，接入標(biāo)準(zhǔn)體積管后，通過閥門切換可以實(shí)現(xiàn)對計(jì)量站中各臺流量計(jì)實(shí)現(xiàn)在線實(shí)流校準(zhǔn)?，F(xiàn)在，在天然氣的分配站也要求采用在線實(shí)流校準(zhǔn)的方法。

3、提高流量測量系統(tǒng)的可靠性

用于安全聯(lián)鎖報(bào)警的流量儀表如果不可靠，應(yīng)該聯(lián)鎖動(dòng)作時(shí)不動(dòng)作，容易釀成事故，不該動(dòng)作時(shí)亂動(dòng)作，容易導(dǎo)致不應(yīng)有的停車，造成損失。工業(yè)爐窯中的燃料流量計(jì)如果不可靠，造成流路堵塞，容易導(dǎo)致爐子熄火，釀成事故。用于過程控制的流量儀表如果不可靠，容易為調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)出錯(cuò)誤信息，導(dǎo)致調(diào)節(jié)系統(tǒng)失調(diào)，破壞生產(chǎn)過程的穩(wěn)定，影響產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量和物耗，造成損失。用于財(cái)務(wù)結(jié)算計(jì)量的流量計(jì)如果不可靠，容易引起計(jì)量失準(zhǔn)，引發(fā)計(jì)量糾紛和為企業(yè)帶來損失。可以看出，流量儀表的可靠性是極為重要的。

提高流量測量可靠性的途徑主要是提高儀表本身的可靠性，選用可靠性高的儀表進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)。近年來，流量測量儀表的可靠性獲得了顯著的提高，主要表現(xiàn)在一下幾方面。

（1）儀表本身的可靠性有了顯著提高。

（2）通過改進(jìn)儀表的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)可靠性獲得提高。例如采用不斷流插入式結(jié)構(gòu)，可在不影響工藝操作的情況下更換流量計(jì)。

超聲流量傳感器的夾裝式結(jié)構(gòu)，電磁流量傳感器電極的帶壓更換結(jié)構(gòu)，渦街流量傳感器采用管外安裝超聲探頭的結(jié)構(gòu)等，都能在儀表損壞后的修理過程大大縮短修復(fù)時(shí)間。

（3）引入冗余技術(shù)。如采用雙傳感器，并對傳感器的正常與否進(jìn)行自動(dòng)判斷，將發(fā)生故障的那路信號予以剔除。

（4）引入自診斷技術(shù)，并通過現(xiàn)場總線將診斷結(jié)果送到操作站或?qū)Ｓ玫脑O(shè)備管理系統(tǒng)（AMS）予以顯示報(bào)警，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，及早采取措施。

4、節(jié)省費(fèi)用

這里所說的費(fèi)用除了儀表購置費(fèi)之外，還應(yīng)計(jì)入附件購置費(fèi)、安裝調(diào)試費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)、備品備件費(fèi)、維護(hù)和定期校準(zhǔn)（檢定）費(fèi)，而儀表的平均壽命攤?cè)氲恼叟f費(fèi)也不是可忽視的。

有些類型的流量計(jì)雖然購置費(fèi)較低，但必須增設(shè)上下游切斷閥和旁通閥等輔助設(shè)備，有時(shí)輔助設(shè)備的費(fèi)用大大超過流量計(jì)本身的購置費(fèi)。

在儀表選型中應(yīng)避免片面追求高性能，高精確度，因?yàn)檫@樣做不僅增加了購置費(fèi)，而且往往備品備件費(fèi)也相應(yīng)增加。最優(yōu)的設(shè)計(jì)選型是在滿足使用要求的前提下，儀表的可靠性最高，維修方便，費(fèi)用最省的那個(gè)方案。

5、安全性

耐震壓力表有些被測流體屬易燃易爆介質(zhì)，有些儀表安裝場所屬易燃易爆場所，儀表的選型、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和安裝都應(yīng)符合防爆規(guī)程。

除了上述目標(biāo)之外，還應(yīng)滿足使用的其他要求，如壓損要求、衛(wèi)生要求、防護(hù)要求等，還應(yīng)注意維修方便，有的還應(yīng)考慮便于實(shí)施強(qiáng)制檢定。