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科里奥利质量流量计 工作原理运行与维护



摘要:对艾默生公司的高准系列科里奥利质量流量计工作原理、结构和运行维护进行了阐述, 明确了运行和操作步骤,可以为高准系列流量计的日常运行、检查和维护提供指导,规范使用人员对设备的操作。
科里奥利质量流量计 工作原理运行与维护
  由于质量流量计在质量流量、体积流量计和密度测上的性能无可比拟,而且对工艺和环境要求低,所以在我国工业领域得到了广泛的运用。近年来,气体和液体质量流量计在我国保持着很快的发展速度。文章针对运用较广泛的艾默生公司高准系列科里奥利质量流量计。
1、结构与工作原理:
1.1、结构:

  高准科里奥利质量流量计主要由两部分组成,分别是传感器以及变送器。其中,传感器是用来测量流量、密度和温度。变送器主要是用来输出各种信号,同时具备有显示、基本菜单访问输出信号的功能,并且可以和其他系统展开连接。[1]
1.2、原理:
1.1.1、流量管:
  高准科里奥利质量流量计中拥有两根平行的流量管,介质在流入到传感器之中后会被均分为两部分,然后分别流入各个流量管之中。两根流量管在通过驱动线圈作用后进行相对防线振动,并通过相对振动实现两根流量管的平衡振动,通过这样的方式可以有效避免外部振动的影响[2]。
1.1.2、磁铁和线圈:
  1)磁铁和线圈组件(称为检测组件)安装到两根相对流量管之上。其中一根流量管的两侧侧管上安装磁铁,那么另外一根流量管则是安装线圈。
  2)每个线圈都会穿过邻近磁铁的匀强磁场。每一个检测线圈所产生的感应电压会形成正弦波。所产生的这个正弦波就代表了一根流量管相对于另外一根流量管的运动。
  3)两根流量管彼此相对振动,振动原理与音叉的原理相似。当没有流量时,所获得的正弦波就会相互之间吻合。
1.2.3、相位差的产生:
  1)从流量管入口侧管流过的质量流会产生一个科里奥利力,这个力会对流量管的振动进行抵制。而出口侧管流过质量流的时候,所产生的科里奥利力则会让流量管的振动得到增强。因为入口和出口侧管之上的科里奥利力的方向是相反的,所以会让流量管出现扭曲运动, 此时就可以利用这个扭曲运动来对质量流量进行测量。
  2)因为流量管所出现的扭曲运动, 在入口侧管的运动就会落后于出口侧管的运动。所以,就会让传感组件之上所获得的正弦波不同步。
  3)两个正弦波间的时间延迟称为相位差,单位为微秒。相位差是一个表示正弦波信号的相位差和频率的函数。
质量流量计算公式:
Vm=Kflow(Δt-Kzero)(1-(FTC*t)) (1)
  式中,Vm :质量流量(克/秒)。Kflow:流量系数,每产生 1 μs 相差所对应的流量(单位为克/秒/微秒)。Δt :相位差(微秒)。Kzero:传感器无流量时的相差。FTC:度系数:温度变化 100 ℃ 时由于流量管刚性变化而引起的流量百分比误差。t :温度(摄氏度)。
1.3、流量计参数解读:
1.3.1、Flow.Cal 系数

  前五位--流量系数即每产生 1 μs 相差所对应的流量(单位为克每秒);后四位--温度系数即温度变化 100 ℃ 时由于流量管刚性变化而引起的流量百分比误差。
1.3.2、Dens.Cal 系数:
  前五位--介质为空气时的振动管自适应振动频率,即 K1,Hz;六到十位--介质为水时的振动管自适应振动频率,即 K2,Hz;后三位--温度变化 100C 时由于流量管刚性变化而引起的振动频率的百分比误差(密度标定是在水或空气中流量为 0 情况下标定出来的)。
2、安装:
2.1、安装要求:

1)流量计的安装应符合 SYT 6659-2006(用科里奥利质量流量计测量天然气流量)的安装技术规范要求。
2)振动管的安装方向应向上,以最大限度的降低较重气流组分(如凝液等)沉淀在传感器的振动部分。
3)两侧的管道在同一水平面内且要对中,管道法兰应与管道垂直;临近管道法兰处使用稳固的支撑固定管道,管道法兰与传感器法兰的螺栓孔对齐; 不应使用传感器对中管线,不要使用传感器支撑管线,不应直接支撑在传感器上。
2.2、安装步骤:
1)安装前检查流量计和所有附件完好齐全。2)关闭支路前后截止阀,放空支路内天然气至管道压力为零,对支路进行氮气置换。3)拆除安装在计量支路上的短节。4)安装流量计,确认流量计流向标志与气流方向一致。5)垫片对中,紧固螺栓,法兰间的垫片不应突入影响气流。6)安装压力变送器引压管,打开引压管的阀门开关,开启压力变送器。7) 缓慢打开流量计上游阀门,给管道缓慢充压,升压至压力平衡时进行保压检漏。8)对流量计信号、供电线及接地线进行连接,给流量计供电,检查确认流量计运行是否正常。9)整理现场,妥善保管短节。
2.3、拆卸:
1)关闭支路上下游阀门,放空支路内天然气至管道压力为零,开始对支路进行氮气置换。
2)断开现场流量计的电源,拆除现场信号线、电源线及接地线,并做好防水措施和线标。
3)拆除压力变送器引压管。
4) 拆除流量计,做好流量计保护措施。
5)安装短节。
6) 进行氮气置换,并进行充压检漏至最高压力。
7)整理现场,妥善保管流量计及相关配件和附件。
2.4、投运:
1)流量计投入使用前,检查检定证书修正系数与流量计设置是否一致。
2) 信号线、电源线连接完好。
3) 检查所有的法兰连接处和引压管接头及温度传感器的插入接头处是否有气体泄漏。
4)检查压力变送器取压阀是否全开,压力、温度变送器及流量计算机工作是否正常。
5) 检查上下游压力是否平衡,打开上下游阀门,投运流量计。
3、常见故障处理:
3.1、出现流量计跳数的原因及解决方法:

1)间歇使用的流量计的小信号切除宜设置为流量计测量上限的 0.5%-1.0%。
2)连续调零 3 次,检查零点结果的一致性 。
3)若一直零飘,则需注意挂壁问题,配合驱动增益值看
3.2、怎样判断在流量计安装时是否存在应力。
1)两侧的管道不在同一水平面或不对中。
2)管道法兰与管道不垂直。
3)预留法兰间距过大或过小(>10mm)。
4)管道法兰与传感器法兰的螺栓孔不对齐。
5)由外部物体支撑在传感器上、或以传感器做为管道支撑。