文章详情

科氏力质量流量计计量不准的案例剖析

日期：2024-04-29 13:23
浏览次数：10156
摘要：
科氏力质量流量计计量不准的案例剖析
董翠微
董翠微女士，艾默生过程控制有限公司系统部专员。
关键词：科氏力质量流量计缓流
一、科氏力质量流量计概述
锦州精联润滑油添加剂有限公司调合装置利用美国Micromotion 公司生产的D型科氏力质量流量计对加入调合釜内的基础油进行计量。科氏力质量流量计又叫直接式质量流量计，由Micromotion公司首先开发出来的，所以也称为Micromotion流量计，根据科里奥利(Coriolis)效应制成的。假如在一个旋转体系中，具有质量m和速度v的物体，以角速度w 从里往外(反之亦然)运动，则物体会受到一个切向力，该切向力称为科里奥利力，简称为科氏力Fc，记为
-
Fc=-2mωv。
如图1所示。科氏力质量流量计由传感器和变送器两部分组成，传感器的结构很
多，有的是两根平行U 型管，有的是两根Ω 型管，有的是两根直管。尽管管子形
状不同，但都是在管子上加电磁激励，使其振荡，当流体流过管子时，在科里奥
利力作用下，管子会发生形变，通过光电检测系统测量形变而测得液体质量流量。
科氏力质量流量计具有以下特点：
(1)可直接测量质量流量，与被测介质温度、压力、密度、黏度变化无关。而其他各种质量流量计多采用间接测量方法，即先测得体积流量，再进行温度、压力、密度补偿后求出质量流量。
(2)无可动部件，可靠性高。
(3)线性输出，测量**度高，可达±0.1%～±0.2%。
(4)可调量程比宽，*高可达1:100。
(5)适用于各种液体，如腐蚀性、脏污介质、悬浮液、两相液体(液体中含气体
量<10%体积)等。
二、科氏力质量流量计在调合装置中的应用
在调合装置生产工艺中，利用MP201 泵将TK107 立罐中的基础油加入调合釜BLR201 中，科氏力质量流量计FQ201 用来累计进入BLR201 中的基础油总量。
操作员预先在DCS 的FQ201 仪表面板上设置需加基础油的总量，对上次实测累
积量清零，并启动本次计量功能，打开调合釜入口电磁阀V201 并启动基础油泵
MP201，FQ201 开始对加入釜内的基础油计量。当实测累计量达到FQ201 中操作员设置的目标量后，DCS 内自动送出联锁信号关闭调合釜入口电磁阀并停泵。
BLR201上安装了反吹风式液位变送器LI201，用于监测釜内液位，以吨为单位，
也为FQ201累计量提供了一个参考值。近期根据生产需要，装置从一个卧罐TK204新铺设一条管线至MP201 泵，因此还可利用MP201 泵将TK204 罐中的基础油加入到BLR201 中，如图2所示。
三、故障现象
当采用新配管线加料后，利用TK204 罐和MP201 泵向BLR201 输送8t基础油时，FQ201 累计量达到8t 后关阀停泵，BLR201 釜上的液位计LI201 只显示5.7t，远远低于所需量。
四、故障分析及原因
(1)由于BLR201 釜采用氮气反吹风法测量液位，因此*初怀疑氮气压力不够造成液位仪表显示偏低。查看公用工程画面上的氮气压力指示值，装置供氮正常。
仪表维修人员确认液位计LI201 工作正常。
(2)用检尺方法测量液位，表明釜内实际数量远远小于8t。
(3)由于采用的是新管线，怀疑管线处理后仍有残留的杂渣进入质量流量计中。利用TK107 内的基础油向BLR201 补加2.3t 后再检尺，发现质量流量计工作正常。
(4)由于FQ201 是科氏力质量流量计，与被测介质的温度、密度、压力、黏度变化无关，因此排除原料密度的略微不同对FQ201 的影响。
(5)查看工艺管线，发现TK107 至MP201 入口采用的是4 英寸管线，从MP201至BLR201 采用3英寸管线，而从TK204 至MP201 入口之间新铺设的管线由于空间有限，而采用了2 英寸管线。泵入口管线是2 英寸，而出口管线为3 英寸。在加油过程中，发现泵出口压力低，原来正常时FQ201 的瞬时流量为30t/h，现在降至5t/h。由于新配工艺管线不合理，造成流量过低而形成缓流，无法完全充满质量流量计传感器部分的U型管，是引起本例故障的主要原因。
(6)在科氏力质量流量计中，需对传感器管子进行电磁激励，使其振荡。当流体流过管子时，在科里奥利力作用下，管子会发生形变，通过测量管子形变而测得流体质量流量。在本例故障中，当被测液体在未充满管子的情况下缓慢流动时，对传感器管子造成不平衡振动，因而影响了传感器的性能和**度，造成仪表读数不准。
五、解决方法
(1)关小泵出口手阀，增加泵出口压力，FQ201 的瞬时流量由5.7t/h 增加到8t/h，
但仍然无法满足FQ201 正常工作的条件，因此，只好采用方法2。
(2)TK204罐内物料用完后，重新在罐底开4 英寸口，并另选路径铺设4 英寸管线至泵MP201 入口处。重新送料，FQ201 工作正常。
六、经验总结
当科氏力质量流量计出现流量不准，或批量累计值与实际值不符的情况时，产生的原因有多种，有些原因可以在传感器/变送器处确定下来，有些原因则需要评估工艺条件变化才能确定下来。在故障分析判断过程中，通常会用到以下工具：
数字式万用表、智能手持终端(HART Communicator)、ProLink 软件程序、AMS
软件、Modbus 主控制器(仅适用于RFT9739 变送器)，或者变送器的显示屏(仅适
用于3500 或_______3700 型变送器)。排除故障的方法可参见表。
表中第15项，是当液态工艺介质中含有空气或气体，或气态工艺介质中含有液体时，就会出现两相流体。产生两相流体的原因有如下几种：
(1)泄漏。在工艺管线的连接点、阀及泵的密封处有可能出现泄漏，导致空气进入液态工艺介质中。在系统入口处也有可能进入空气。检查系统的泄漏点并将其修复。
(2)气穴和闪蒸现象。当系统处于或接近工艺液态介质的蒸发压力下工作时，造成气泡进入工艺液体中，就会产生气穴和闪蒸现象。如果传感器距离产生压降的设备(如调节阀)很近，在该设备上游安装传感器能够降低闪蒸的出现几率；或者，增加传感器下游的背压也能够减少气穴和闪蒸现象的出现。
(3)“溅流”(Cascade)。当液体的流速降低到仅能部分充满传感器的管子时，就会出现“溅流”现象。产生这种现象的原因通常是由于液体向下流向一个安装在垂直管线上的传感器。为了排除这种情况，液体应该由下向上流向垂直安装的传感器。
(4)测量系统中的高点。测量液体时，在系统的高处会收集到携带的气泡(不凝气泡)。如果液体流速很低，且／或高点相对于系统非常高，携带的气泡就会增长
并存留下来。如果气泡混入液体并通过传感器，就会出现大的测量误差。一种可
能的解决方法就是根据装置情况和规程要求在系统的高点、传感器的上游安装排
空阀(用于无害气体)或消气器(用于有害气体)。
(5)测量系统中的低点。测量气体时，在系统的低处会收集到冷凝液。如果介质的流速很低，且／或低点相对于系统非常低，冷凝液就会积累并保存下来。如果液体通过传感器，就会出现测量误差。一种可能的解决方法就是根据装置的情况和规程要求在系统的低点、传感器的上游安装冷凝液排放阀。
（全文完）
来源：《世界仪表与自动化》
下一篇： 科氏力质量流量计的工作原理和典型结构特性
上一篇： 各种不锈钢的耐腐蚀性能