影響質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量精度的因素及修正
發(fā)布時(shí)間：2023-04-27 14:42:58來(lái)源：hseauto.cn來(lái)源：..
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影響質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量精度的因素有很多，如儀表的基本誤差、零點(diǎn)穩(wěn)定度、重復(fù)性誤差等，這些誤差可以從質(zhì)量流量計(jì)的設(shè)計(jì)和制造方面來(lái)修正。另外，質(zhì)量流量計(jì)在安裝和使用過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生一定的誤差，如工藝溫度過(guò)高、工藝壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于檢定壓力或周?chē)h(huán)境強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng)等，都會(huì)影響質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量精度。
1.機(jī)械振動(dòng)的影響及修正從質(zhì)量流量計(jì)的工作原理中我們知道，它是基于振動(dòng)的原理進(jìn)行測(cè)量的儀表它以自身的頻率振動(dòng)。流經(jīng)流量管的流體引起測(cè)量管扭曲，且扭曲的程度與質(zhì)量流量大小成正比。而外界的機(jī)械振動(dòng)所產(chǎn)生的諧振波勢(shì)必會(huì)干擾儀表自有的振動(dòng)幅度和頻率，影響測(cè)量的精度，嚴(yán)重時(shí)甚至還會(huì)損壞儀表。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(mén)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。
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.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)（stiffening effect）和彎曲振動(dòng)管的布爾登效應(yīng)（Bourdon effect）。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。
漢森爾儀表廠家曾采用實(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)。
從表1可以看出，壓力越大，相對(duì)誤差越大。誤差為負(fù)數(shù)，表明流量顯示值偏小。從上面的分析可以看出：壓力對(duì)質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量值的影響是確實(shí)存在的，因此有必要加以修正。儀表廠家在制造質(zhì)量流量計(jì)時(shí)，已考慮到壓力對(duì)測(cè)量精度的影響，通過(guò)增加流量管的壁厚來(lái)降低壓力對(duì)測(cè)量精度的影響，但增加壁厚會(huì)降低扭曲靈敏度，而扭曲靈敏度的降低會(huì)降低測(cè)量精度，所以為了確保測(cè)量精度，流量管直徑和壁厚應(yīng)保持在一個(gè)最佳比例。因此，廠商是無(wú)法在制造時(shí)進(jìn)行更多的技術(shù)改進(jìn)來(lái)消除工作壓力對(duì)測(cè)量精度的影響的。要消除這種影響，還要在使用過(guò)程中進(jìn)行修正，最簡(jiǎn)單的方法是由供需雙方約定一個(gè)平均壓力，計(jì)算出補(bǔ)償后的流量系數(shù)，重新在變送器中組態(tài)，或根據(jù)流量系數(shù)的變化確定一個(gè)平均流量計(jì)系數(shù)直接對(duì)流量計(jì)結(jié)果進(jìn)行修正，這在壓力波動(dòng)不大的情況下是可以采用的。但是較科學(xué)和準(zhǔn)確的辦法是在計(jì)量點(diǎn)配備壓力變送器，將壓力變送器測(cè)得的信號(hào)引入質(zhì)量流量計(jì)變送器中，由質(zhì)量流量計(jì)根據(jù)接收到的信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)壓力補(bǔ)償。
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