1.簡述

由于金屬管浮子流量計的堅固可靠、測量穩(wěn)定,并與測量介質(zhì)的介電常數(shù)無關(guān),同時由于可以采用多種耐腐蝕材料制造測量傳感器等特點,因此,這種產(chǎn)品可以廣泛應用于高溫、高壓或腐蝕性介質(zhì)以及氣體和蒸汽的測量。但是,基于測量原理上的特點,流量刻度與介質(zhì)密度和粘度有關(guān),實際應用過程中介質(zhì)條件的變化又經(jīng)常發(fā)生,因而實際使用浮子流量計時,如何保證測量精度的準確就顯得十分重要。

2.測量原理

如圖1所示,相對應測量介質(zhì)的某流量,磁性浮子在測量管中對應一個浮子位置,這個浮子位置通過指示器中的經(jīng)過精密充磁的磁耦合系統(tǒng)帶動指針,由刻度盤和指針讀出相應的流量值。根據(jù)VDI/VDE3513標準,浮子流量計流量計算公式:

式中:Qm為介質(zhì)的質(zhì)量流量;

a為與浮子形狀、介質(zhì)粘度有關(guān)的系數(shù);

Ds.為浮子直徑;

Ms為浮子質(zhì)量;

g為重力加速度;

pa為介質(zhì)密度;

ps為浮子密度;

n為介質(zhì)粘度。

由公式可以看出,流量刻度與介質(zhì)密度、浮子密度成比例,與介質(zhì)粘度有關(guān)。

3.浮子流量計精度的定義

目前,在國內(nèi)金屬管浮子流量計的市場上,有兩種定義精度的方式。種是采用國家行業(yè)標準JB/T6844-1993的定義方式。在這種方式中規(guī)定浮子流量計的基本誤差如表1所示。

另外一種是采用德國工程師學會VDE3513的定義方式。在這種方式中規(guī)定

Ea=(1/4E+3/4F)×K/100

式中:Ea為流量測量點***誤差;

E為測量點流量;

F為流量計滿度流量;

K為精度等級。

由以上定義可以看出:

(1)兩種定義的方式不同。在VD/VDE標準中,給出的各個測量點精度,都包含有滿量程刻度對各個測量點精度的影響,在同樣的測量點上,與國家行業(yè)標準相比,相應提高了精度。

(2)意義不同。在國家行業(yè)標準中,明確給出刻度是標校介質(zhì)的量程(刻度),也就是說,此時的測量精度就是標校條件下的測量精度,沒有給出實際測量介質(zhì)條件下的精度修正或補償。在VDI/VD標準中沒有明確說明測量介質(zhì)是標校介質(zhì)還是實際測量介質(zhì)。表2給出按照VDDE3513計算出的各個測量點上的相對滿度值誤差。

4.精度與刻度的現(xiàn)狀

不同的企業(yè)由于執(zhí)行不同的產(chǎn)品標準,因此所制造的浮子流量計會有不同的刻度顯示,同時產(chǎn)品的精度也會產(chǎn)生差異。目前,國內(nèi)絕大部分企業(yè)生產(chǎn)的浮子流量計是按照國家標準或在國家標準基礎上制定自己的企業(yè)標準,其精度與量程(刻度)是定義在標校條件下的,也就是說,精度和刻度是標校條件下水或空氣的精度和刻度。國內(nèi)部分合資企業(yè)是按照國外標準,例如VDVDE生產(chǎn)浮子流量計。由于采用和設備,特別是國外公司的計算軟件進行刻度轉(zhuǎn)換,在刻度轉(zhuǎn)換過程中進行密度與粘度的修正和補償,此時,浮子流量計所顯示出的刻度是實際測量介質(zhì)的刻度,因此精度也是補償后的實際介質(zhì)刻度。

5.選型時應注意的問題

(1)在選用浮子流量計時,先要了解浮子流量計制造企業(yè)所執(zhí)行的產(chǎn)品標準,特別是關(guān)于精度的規(guī)定和顯示刻度的規(guī)定,其次要了解產(chǎn)品的制造和技術(shù)水平。同時,要結(jié)合流量測量中的工藝要求,特別是在測量或控制要求精度高、刻度顯示直觀、介質(zhì)粘度高的情況下,要選擇能夠直接顯示介質(zhì)流量,具有密度和粘度補償性能的浮子流量計。

(2)掌握準確的工藝條件,提供準確的介質(zhì)參數(shù)。因為刻度的轉(zhuǎn)換與校驗是根據(jù)介質(zhì)條件完成的。

(3)選用合適的測量部件材質(zhì)。一般要選擇防腐蝕性能好的測量材質(zhì)。只有保證浮子和測量部件長時間不受介質(zhì)的腐蝕,才能確保產(chǎn)品長期工作在出廠時的精度要求。

(4)要選用能夠使正常工作流量在50%-80%的滿刻度的范圍內(nèi)。正常工作流量低于50%量程,使測量點上的***誤差增大,不利于控制精度。

6.保證測量精度

(1)選型或訂貨時要提供準確的介質(zhì)條件。對于具有密度和粘度修正能力的制造企業(yè),這點尤其重要。因為,密度或粘度的差異,將直接影響流量刻度的校驗。

(2)對于直接顯示標校條件下水或空氣流量刻度的流量計,盡可能要求制造企業(yè)提供校驗數(shù)據(jù)和流量計算書,在實際使用儀表時,要根據(jù)這些校驗數(shù)據(jù)和計算書手工進行密度修正。修正的方式可以采用圖表法、表格法或在流量計算機或DCS上使用系數(shù)修正法。

(3)保證儀表安裝正確。垂直度是浮子流量計安裝時經(jīng)常被忽視的一點,一般情況下,要保證垂直度在2度以內(nèi)。

(4)對于要求具有控制功能的浮子流量計,盡量選用帶有通訊功能的產(chǎn)品。當介質(zhì)條件變化時,可以利用產(chǎn)品的通訊功能,現(xiàn)場對信號進行調(diào)整,ZUI大限度的保證產(chǎn)品精度。

(5)有條件的用戶,可以按照流量計制造企業(yè)提供的流量計算書和校驗記錄重新對儀表進行檢驗。

7.周期檢定,保證精度的準確

要想長期保證浮子流量計的測量精度,周期對產(chǎn)品進行檢定是不可少的手段。一般條件下,浮子流量計的檢定通常采用直接用水或空氣進行檢驗。有兩個方面需要注意:

(1)如果流量計刻度上的介質(zhì)條件與檢定時的介質(zhì)條件相同,可采用直接進行流量比對以計算精度;

(2)如果兩者的介質(zhì)條件不同,就需了解該產(chǎn)品是否具有密度和粘度修正功能。如果沒有修正功能,也要了解刻度變化的條件或計算公式,根據(jù)相應的公式,才可以進行系數(shù)計算。如果具有密度和粘度修正功能,應要求制造企業(yè)提供計算方式或計算結(jié)果,利用正確地計算結(jié)果對產(chǎn)品進行檢定。