對(duì)影響質(zhì)量流量計(jì)精度的因素及修正的初步探討
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為消除機(jī)械振動(dòng)對(duì)儀表精度造成的影響，我們應(yīng)在安裝和使用維護(hù)方面加以注意。
首先，安裝的地點(diǎn)應(yīng)盡量選擇在沒(méi)有機(jī)械振動(dòng)的地方，遠(yuǎn)離泵房、機(jī)組等振動(dòng)源。盡量避免在同一管道上安裝兩臺(tái)或以上的傳感器，因?yàn)闇y(cè)量管振動(dòng)會(huì)使各質(zhì)量流量計(jì)之間相互影響，產(chǎn)生干擾而引起異常振動(dòng)，影響儀表工作。
其次，要規(guī)范儀表安裝。采用無(wú)應(yīng)力安裝，安裝時(shí)將直管直接先固定在支撐架上，裝上流量計(jì)的連接件，將直管按應(yīng)有的長(zhǎng)度割開(kāi)， 將流量計(jì)無(wú)壓力焊接吊裝；或?qū)⒐に嚬艿琅c法蘭正確對(duì)準(zhǔn)，保持同軸以減小應(yīng)力，并設(shè)置固定支撐架，避免儀表在較長(zhǎng)管線上振蕩。但支撐架應(yīng)安裝在儀表兩端法蘭外的管線上，否則如果直接支撐于儀表本身會(huì)影響其自由振蕩，振蕩時(shí)產(chǎn)生的相位差就會(huì)出現(xiàn)偏差，從而影響測(cè)量結(jié)果，尤其對(duì)大口徑流量計(jì)，因其振動(dòng)幅度大，后果更嚴(yán)重。
在不能避免傳感器在同一管道中串聯(lián)使用時(shí)，應(yīng)向廠家提出錯(cuò)開(kāi)接近儀表的共振頻率值，或拉開(kāi)傳感器的安裝距離，分別設(shè)置獨(dú)立的支撐架。
在傳感器附近工藝管線上有閥門或泵時(shí)，都需要有它自己的支撐物，不能用傳感器的安裝底板或工藝過(guò)程的連接件來(lái)支撐。
對(duì)于較短時(shí)間或較弱的振動(dòng)，可通過(guò)增加阻尼系數(shù)來(lái)進(jìn)行修正。阻尼系數(shù)可以通過(guò)275通訊器修改，一般設(shè)置為5~30秒。
3.2 工藝溫度的影響及修正工藝溫度的變化會(huì)引起介質(zhì)體積的變化，但不會(huì)影響測(cè)量結(jié)果，因?yàn)闊o(wú)論溫度如何變化質(zhì)量總是守恒的。但溫度的變化會(huì)影響測(cè)量管剛性與零點(diǎn)穩(wěn)定度，從而影響質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量精度。
溫度的變化對(duì)測(cè)量管剛度的改變?cè)谟冢寒?dāng)溫度升高時(shí)，測(cè)量管的材質(zhì)會(huì)變軟，反之則變硬，科氏力產(chǎn)生的扭曲量也因此受影響。但流量管剛性具有重復(fù)性且可修復(fù)。一般質(zhì)量流量計(jì)的傳感器內(nèi)都安裝有RTD溫度傳感器，可進(jìn)行溫度測(cè)量并進(jìn)行溫度補(bǔ)償。如艾默生的質(zhì)量流量計(jì)，其測(cè)量管剛性隨溫度的變化可以用溫度系數(shù)T來(lái)修正。
但溫度變化對(duì)零點(diǎn)穩(wěn)定度的影響卻會(huì)產(chǎn)生一個(gè)附加誤差，且是非重復(fù)性的。這是由于傳感器的材質(zhì)和幾何結(jié)構(gòu)的不均衡造成的。傳感器的零點(diǎn)不穩(wěn)定是由于介質(zhì)溫度與調(diào)零溫度不一致時(shí)所可能發(fā)生的最大偏移，表現(xiàn)為介質(zhì)溫度從調(diào)零溫度每變化1℃時(shí)流量變化的百分比。在過(guò)程溫度與調(diào)零溫度有較大差別時(shí)，誤差將較為顯著。因此，為了減小溫度對(duì)零點(diǎn)穩(wěn)定度的影響，可以將儀表在工藝溫度下調(diào)零來(lái)實(shí)現(xiàn)。
3.3 工藝壓力的影響及修正工藝壓力的變化與溫度的變化一樣，會(huì)引起測(cè)量管剛度的改變。當(dāng)介質(zhì)壓力升高時(shí)，傳感器測(cè)量管材質(zhì)變硬，增強(qiáng)了（測(cè)量）振動(dòng)管繃緊效應(yīng)（stiffeningeffect）和彎曲振動(dòng)管的布爾登效應(yīng)（Bourdoneffect）。壓力改變引起傳感器彈性變差和結(jié)構(gòu)尺寸改變，從而影響了流量計(jì)的儀表常數(shù)。因此，測(cè)量管的材料和幾何尺寸決定著壓力對(duì)傳感器影響的大小，口徑越大，影響越大。
壓力對(duì)流量計(jì)的影響不僅是介質(zhì)壓力的波動(dòng)對(duì)流量計(jì)的影響，更為突出的是工作壓力與標(biāo)定壓力的較大偏差而造成的影響。目前流量計(jì)標(biāo)定站的標(biāo)定壓力一般設(shè)定在0.45MPa左右，但是質(zhì)量流量計(jì)安裝后實(shí)際工作壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于標(biāo)定壓力。當(dāng)工作壓力高于標(biāo)定壓力時(shí)，傳感器振動(dòng)管剛度的輕微變化會(huì)導(dǎo)致流量產(chǎn)生一個(gè)負(fù)向偏差，其幅度與振動(dòng)管的厚度與外徑比有一定的關(guān)系，比值高影響小，比值低則影響大。小口徑的影響幾乎可以忽視，但大口徑隨著振動(dòng)管的厚度與外徑比的降低，壓力效應(yīng)還是存在的。
某儀表廠家曾采用實(shí)驗(yàn)的方法，測(cè)試出壓力變化對(duì)儀表測(cè)量精度的影響程度。具體方法是利用體積管流量標(biāo)準(zhǔn)裝置對(duì)一臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)，按照正常的檢定操作規(guī)程安裝好流量計(jì)，設(shè)定好檢定壓力，調(diào)整好流量計(jì)零點(diǎn)后進(jìn)行標(biāo)定操作，完成一次檢定過(guò)程后，重新設(shè)定檢定壓力，在新的檢定壓力下再次進(jìn)行標(biāo)定操作，直到完成所有壓力點(diǎn)的測(cè)試。表1是對(duì)一臺(tái)流量計(jì)在不同壓力下的測(cè)試數(shù)據(jù)。
表1 壓力對(duì)測(cè)量精度的影響 
無(wú)論采取何種壓力修正方法，變送器都是根據(jù)以下公式進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算的：K=Kcal·[1-Kp·（Pmeas-Pcal）]。
式中K——經(jīng)過(guò)壓力補(bǔ)償后的流量系數(shù)；Kcal——流量計(jì)出廠或安裝前離線標(biāo)定的流量系數(shù)；Kp——不同型號(hào)傳感器單位壓力變化補(bǔ)償系數(shù)（見(jiàn)表2）；Pmeas——流量計(jì)工作壓力（表壓），Pa；Pcal——流量計(jì)離線標(biāo)定時(shí)壓力（表壓），Pa。
式中Kp·（Pmeas-Pcal）得到的是工作壓力偏離標(biāo)定壓力時(shí)的測(cè)量誤差，表明偏離值越大，誤差就越大。當(dāng)工作壓力較為穩(wěn)定時(shí)，可以采用確定一個(gè)固定值直接對(duì)變送器組態(tài)的方法修正測(cè)量誤差；當(dāng)工作壓力波動(dòng)較大時(shí)，建議采用加裝壓力變送器在線測(cè)量壓力的方法進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。
表2 不同型號(hào)傳感器壓力效應(yīng)系數(shù) 
評(píng)論