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电磁流量计

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校准过程中导致电磁流量计流量示值误差偏大的原因和解决办法

来源:作者:发表时间:2017-06-22 09:55:16

摘要:天然气计量通常依据电磁流量计算机数据。电磁流量计算机通过采集现场温度、压力、气体组分等进行工况体积量与标况体积量之间的换算。通过分析工况标况流量转换公式,将电磁流量计算机校准问题归纳分类。总结校准过程常见的问题,分析后找出问题的产生原因并提出了解决方法,确保电磁流量计算机准确度和正常运行。在石化工业上,提高电磁流量计算机的准确度可以提高物料配比准确性,保证产品质量和纯度,节约原料减少废料,降低污染物排放,降低因不精确测量导致多送物料的输送能耗,实现物料平衡和能量平衡的目的。
 
在天然气计量通常依据标况体积流量。电磁流量计算机采集电磁流量计数据及相关的温度压力等参数,按照数学模型对数据转换并分析处理,计算出相应的标况流量数据。必须对其进行校准,才能保证天然气的计量准确。自 2005 年 JJG 1003—2005 《流量积算仪检定规程》 施行以来,电磁流量计算机在使用方面研究较多,在检定或校准方面 [3-5] 的论文较少。笔者对校准过程中导致流量示值误差偏大和校准完成后导致电磁流量计算机不能正常运行两方面因素进行总结分析,并提出了解决方法。
 
1 校准过程中导致流量示值误差偏大因素天然气工况流量转化为标况流量,依据下列公式:流量计算公式一
 
式中: Q n — —标准参考条件下气体体积流量,Nm3 /h;
Q m — —工况条件下气体体积流量,m3 /h;
P m — —工况条件下气体压力,kPa;
P n — —标准参考条件下气体压力,101.325kPa;
T n — —标准参考条件下气体温度,20 ℃;
T m — —工况条件下气体温度,℃;
Z n — —标准参考条件下气体压缩系数;
Z m — —工作条件下气体压缩系数;
V — —工况条件下气体流速,m/s;
d — —工况条件下传感器内径,m。
 
如果流量校准示值误差较大,那么误差产生的因素就一定在 P n 和 T n 、 P m 和 T m 、 Z n 和 Z m 、 Q m或 V 这四组量之间。
1) 流量核算 Q n 示值误差0.300%~0.350%(表1)。
流量计校准结果数据
 
原因分析:组态 P n 误设为 101 kPa。电磁流量计算机中设置的 P n 和 T n 均参与计算,不能随意舍入。
解决方法:将标况压力改为 101.325 kPa。
2) 电磁流量计算机显示压缩因子计算错误,内容为 Z n error,流量校准误差较大。
原因分析:气体组分有错误,如组分之和偏离100%太大或输入了一个负的气体组分,导致 Z n 和Z m 计算错误。
解决方法:在软件内查看气体组分,是否有误输入。
3) 电磁流量计算机计算出的 Z n 和 Z m 值与国家站软件计算值偏差较大。检查中发现将气体组分设置为选用 keypad 值时,实际使用值 select 值与 keypad值不一致。
原因分析:厂家组态误操作造成物理地址不对应。keypad值实际寻址为 Downlord值。
解决方法:使用 select值进行校准。
气体为 17 ℃时流量校准结果数据
4) 电磁流量计算机计算出的 Z n 和 Z m 值与国家站软件计算值偏差较大。检查中发现电磁流量计算机算出的密度值与国家站软件计算值差别很大。
原 因 分 析 : 流 量 计 算 机 组 态 中 STANDARDDENSITY Mode Status 应 设 置 为 compress (压 缩法),受检单位误设置为 CV (热值法)。
解决方法:改回 compress(压缩法)。
5) S600计算出的 Q m 值与国家站软件计算值有偏差。如表 2、表 3 所示,同一台电磁流量计算机采用不同的温度校准,示值误差相差了 4倍。
气体为 73 ℃时流量校准结果数据
 
原因分析:S600 计算出的 Q m 值采用修正公式计算,加入了温度压力修正系数,属于 Q m 与 V 换算问题。
 
在 S600 电磁流量计算机中,工况体积流量的计算公式为:
 
式中: Q m — —温度、压力修正后的工况流量,m3 /h;
V — —天然气流速,m/s;
d — —超声电磁流量计表体内径,m;
C P — —压力对工况流量的修正系数,由公
式 (3) 计算所得;
C T — —温度对工况流量的修正系数,由公
式 (5) 计算所得;
M F — —校准系数;
C F — —管道流体流速分布系数。
 
式中: S — —超声电磁流量计表体材质压力膨胀修正系数,由公式 (4) 计算所得;
P L — —压力,kPa;
P CAL — —标定内径时的压力,通常为标准状态大气压。