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金属管浮子流量计的测量精度与保证措施

作者:江苏创辉自动化仪表有限公司
1.简述
由于金属管浮子流量计的坚固可靠、测量稳定,并与测量介质的介电常数无关,同时由于可以采用多种耐腐蚀材料制造测量传感器等特点,因此,这种产品可以广泛应用于高温、高压或腐蚀性介质以及气体和蒸汽的测量。但是,基于测量原理上的特点,流量刻度与介质密度和粘度有关,实际应用过程中介质条件的变化又经常发生,因而实际使用浮子流量计时,如何保证测量精度的准确就显得十分重要。
 
2.测量原理
如图1所示,相对应测量介质的某一流量,磁性浮子在测量管中对应一个浮子位置,这个浮子位置通过指示器中的经过精密充磁的磁耦合系统带动指针,由刻度盘和指针读出相应的流量值。根据VDI/VDE3513标准,浮子流量计流量计算公式:
式中:Qm为介质的质量流量;
a为与浮子形状、介质粘度有关的系数;
Ds.为浮子直径;
Ms为浮子质量;
g为重力加速度;
pa为介质密度;
ps为浮子密度;
n为介质粘度。
由公式可以看出,流量刻度与介质密度、浮子密度成比例,与介质粘度有关。
 
3.浮子流量计精度的定义
目前,在国内金属管浮子流量计的市场上,有两种定义精度的方式。种是采用国家行业标准JB/T6844-1993的定义方式。在这种方式中规定浮子流量计的基本误差如表1所示。
另外一种是采用德国工程师学会VDE3513的定义方式。在这种方式中规定
Ea=(1/4E+3/4F)×K/100
式中:Ea为流量测量点***误差;
E为测量点流量;
F为流量计满度流量;
K为精度等级。
由以上定义可以看出:
(1)两种定义的方式不同。在VD/VDE标准中,给出的各个测量点精度,都包含有满量程刻度对各个测量点精度的影响,在同样的测量点上,与国家行业标准相比,相应提高了精度。
(2)意义不同。在国家行业标准中,明确给出刻度是标校介质的量程(刻度),也就是说,此时的测量精度就是标校条件下的测量精度,没有给出实际测量介质条件下的精度修正或补偿。在VDI/VD标准中没有明确说明测量介质是标校介质还是实际测量介质。表2给出按照VDDE3513计算出的各个测量点上的相对满度值误差。
 
4.精度与刻度的现状
不同的企业由于执行不同的产品标准,因此所制造的浮子流量计会有不同的刻度显示,同时产品的精度也会产生差异。目前,国内绝大部分企业生产的浮子流量计是按照国家标准或在国家标准基础上制定自己的企业标准,其精度与量程(刻度)是定义在标校条件下的,也就是说,精度和刻度是标校条件下水或空气的精度和刻度。国内部分合资企业是按照国外标准,例如VDVDE生产浮子流量计。由于采用国外技术和设备,特别是国外公司的计算软件进行刻度转换,在刻度转换过程中进行密度与粘度的修正和补偿,此时,浮子流量计所显示出的刻度是实际测量介质的刻度,因此精度也是补偿后的实际介质刻度。
 
5.选型时应注意的问题
(1)在选用浮子流量计时,先要了解浮子流量计制造企业所执行的产品标准,特别是关于精度的规定和显示刻度的规定,其次要了解产品的制造和技术水平。同时,要结合流量测量中的工艺要求,特别是在测量或控制要求精度高、刻度显示直观、介质粘度高的情况下,要选择能够直接显示介质流量,具有密度和粘度补偿性能的浮子流量计。
(2)掌握准确的工艺条件,提供准确的介质参数。因为刻度的转换与校验是根据介质条件完成的。
(3)选用合适的测量部件材质。一般要选择防腐蚀性能好的测量材质。只有保证浮子和测量部件长时间不受介质的腐蚀,才能确保产品长期工作在出厂时的精度要求。
(4)要选用能够使正常工作流量在50%-80%的满刻度的范围内。正常工作流量低于50%量程,使测量点上的***误差增大,不利于控制精度。
 
6.保证测量精度
(1)选型或订货时要提供准确的介质条件。对于具有密度和粘度修正能力的制造企业,这点尤其重要。因为,密度或粘度的差异,将直接影响流量刻度的校验。
(2)对于直接显示标校条件下水或空气流量刻度的流量计,尽可能要求制造企业提供校验数据和流量计算书,在实际使用仪表时,要根据这些校验数据和计算书手工进行密度修正。修正的方式可以采用图表法、表格法或在流量计算机或DCS上使用系数修正法。
(3)保证仪表安装正确。垂直度是浮子流量计安装时经常被忽视的一点,一般情况下,要保证垂直度在2度以内。
(4)对于要求具有控制功能的浮子流量计,尽量选用带有通讯功能的产品。当介质条件变化时,可以利用产品的通讯功能,现场对信号进行调整,ZUI大限度的保证产品精度。
(5)有条件的用户,可以按照流量计制造企业提供的流量计算书和校验记录重新对仪表进行检验。
 
7.周期检定,保证精度的准确
要想长期保证浮子流量计的测量精度,周期对产品进行检定是不可少的手段。一般条件下,浮子流量计的检定通常采用直接用水或空气进行检验。有两个方面需要注意:
(1)如果流量计刻度上的介质条件与检定时的介质条件相同,可采用直接进行流量比对以计算精度;
(2)如果两者的介质条件不同,就需了解该产品是否具有密度和粘度修正功能。如果没有修正功能,也要了解刻度变化的条件或计算公式,根据相应的公式,才可以进行系数计算。如果具有密度和粘度修正功能,应要求制造企业提供计算方式或计算结果,利用正确地计算结果对产品进行检定。
 
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