流量計的性能要求
流量計的性能方面主要包括:測量流量(瞬時(shí)流量)還是總量(累積流量); 準確度要求;重復性;線(xiàn)性度;流量范圍和范圍度;壓力損失;輸出信號特性和 流量計的響應時(shí)間等。
(1)測流量還是總量 流量測量包括兩種,即瞬時(shí)流量和累積流量,比如對分輸站管道的原油屬于貿 易交接或石油化工管道進(jìn)行連續配比生產(chǎn)或生產(chǎn)流程的過(guò)程控制等需要計量總 量,間或輔以瞬時(shí)流量的觀(guān)察。在有的工作場(chǎng)所對流量進(jìn)行控制則需配備瞬時(shí)流量測量。因此,要根據現場(chǎng)計量的需要進(jìn)行選擇。有些流量計比如容積式流量計, 渦輪流量計等,其測量原理是以機械計數或脈沖頻率輸出直接得到總量,其準確 度較高,適用于計量總量,如配有相應的發(fā)訊裝置也可輸出流量。電磁流量計、 超聲流量計等是以測量流體流速推導出流量,響應快,適用于過(guò)程控制,如果配 以積算功能后也可以獲得總量。
(2)準確度 流量計準確度等級的規定是在一定的流量范圍內,如果使用在某一特定的條 件下或比較窄的流量范圍內,比如,僅在很小的范圍內變化,此時(shí)其測量準確度 會(huì )比所規定的準確度等級高。如用渦輪流量計計量油品裝桶分發(fā),在閥門(mén)全開(kāi)的 情況下使用,流量基本恒定,其準確度可能會(huì )從 0.5 級提高到 0.25 級。 用于貿易核算、儲運交接和物料平衡如果要求測量準確度較高時(shí),應考慮準確度測量的持久性,一般用于上述情況下的流量計,準確度等級要求為 0.2 級。 在這樣的工作場(chǎng)所一般是現場(chǎng)配備計量標準設備(比如體積管),對所使用的流量計進(jìn)行在線(xiàn)檢測。近幾年由于原油的日趨緊張和各單位對原油計量的高要求, 對原油計量提出實(shí)行系數交接,即除了每半年對流量計進(jìn)行一次周期檢測后,貿易交接雙方協(xié)商每 1 個(gè)月或 2 個(gè)月對流量計進(jìn)行檢定確定流量系數,每天根據流量計計量的數據與流量計流量系數計算出數據進(jìn)行交接,以提高流量計的準確度,也稱(chēng)為零誤差交接。 準確度等級一般是根據流量計的醉大允許誤差確定的。各制造廠(chǎng)提供的流量計說(shuō)明書(shū)中會(huì )給出。一定要注意其誤差的百分率是指相對誤差還是引用誤差。相對誤差為測量值的百分率,常用“%R”表示。引用誤差則是指測量上限值或量 程的百分率,常用“%FS”。許多制造廠(chǎng)說(shuō)明書(shū)中并未注明。比如,浮子流量計一般都是采用引用誤差,電磁流量計有的型號也有采用引用誤差的。 流量計如果不是單純計量總量,而是應用在流量控制系統中,則檢測流量計的 準確度要在整個(gè)系統控制準確度要求下確定。因為整個(gè)系統不僅有流量檢測的誤 差,還包含有信號傳輸、控制調節、操作執行等環(huán)節的誤差和各種影響因素。比如,操作系統中存在有 2%左右的回差,對所采用的測量?jì)x表確定過(guò)高的準確度 (0.5 級以上)就是不經(jīng)濟和不合理的。就儀表本身來(lái)說(shuō),傳感器與二次儀表之 間的準確度也應該適當相配,比如說(shuō)設計出來(lái)未經(jīng)實(shí)際標定的均速管誤差如在± 2.5%~±4%之間,配上 0.2%~0.5%高準確度的差壓計就意義不大了。 還有一個(gè)問(wèn)題就是對于檢定規程或制造廠(chǎng)說(shuō)明書(shū)中對流量計所規定的準確度 等級指的是其流量計的醉大允許誤差。但是由于流量計在現場(chǎng)使用時(shí)受環(huán)境條 件、流體流動(dòng)條件和動(dòng)力條件等變化的影響,將會(huì )產(chǎn)生一些附加誤差。因此,現 場(chǎng)使用的流量計應是儀表本身的醉大允許誤差和附加誤差的合成,一定要充分考慮到這個(gè)問(wèn)題,有時(shí)候可能現場(chǎng)的使用環(huán)境范圍內的誤差會(huì )超過(guò)流量計的醉大允許誤差。
(3)重復性 重復性是由流量計原理本身與制造質(zhì)量決定的,是流量計使用過(guò)程中的一個(gè) 重要的技術(shù)指標,與流量計的準確度息息相關(guān)。一般在檢定規程中的計量性能要 求中對流量計不僅有準確度等級規定外,還對重復性進(jìn)行了規定,一般規定為: 流量計的重復性不得超過(guò)相應準確度等級規定的醉大允許誤差的 1/3~1/5。 重復性一般定義為在環(huán)境條件和介質(zhì)參量等不變的情況下,對某一流量值短 時(shí)間內,同方向進(jìn)行多次測量的一致性。但是,在實(shí)際應用中,流量計的重復性 會(huì )常常被流體粘度、密度參量的變化所影響,有時(shí)這些參量變化還沒(méi)有達到需要 進(jìn)行專(zhuān)門(mén)修正的程度,會(huì )誤認為是流量計的重復性不好。鑒于這種情況下,應選 擇對此參量變化不敏感的流量計。比如,浮子流量計容易受流體密度影響,小口 徑的流量計不僅受流體密度的影響,可能還會(huì )受流體粘度的影響;渦輪流量計如 果用在高粘度范圍時(shí)的粘度影響;有些未做修正處理的超聲流量計會(huì )受到流體溫 度的影響等等。如果流量計的輸出是非線(xiàn)性的,這種影響可能會(huì )更為突出。
(4)線(xiàn)性度 流量計的輸出主要有線(xiàn)性和非線(xiàn)性平方根兩種。一般的來(lái)說(shuō)流量計的非線(xiàn)性 誤差是不單獨列出的,而是包含在流量計的誤差內。對于一般比較寬流量范圍, 輸出信號為脈沖的,用作總量積算的流量計,線(xiàn)性度則是一個(gè)重要的技術(shù)指標, 如果在其流量范圍內使用單一的儀表系數,當線(xiàn)性度差就會(huì )降低流量計的準確 度。比如,渦輪流量計在 10:1 的流量范圍內采用一個(gè)儀表系數,線(xiàn)性度差時(shí)其 準確度會(huì )較低,隨著(zhù)計算機技術(shù)的發(fā)展,可將其流量范圍分段,用醉小二乘法擬 合出流量—儀表系數曲線(xiàn)對流量計進(jìn)行修正,從而提高流量計的準確度和擴展流 量范圍。
(5)上限流量和流量范圍 上限流量也稱(chēng)為流量計的滿(mǎn)度流量或醉大流量。當我們選擇流量計的口徑時(shí) 應按被測管道使用的流量范圍和被選流量計的上限流量和下限流量來(lái)進(jìn)行配置, 不能簡(jiǎn)單的按管道通徑進(jìn)行配用。