摘 要:本文根據(jù)我廠旋轉活塞流量計投運10多年運行、使用、檢修和標定的情況,通過對其測量原理及結構組成的分析,對旋轉活塞流量計在使用和維修中產(chǎn)生的誤差及修正方法進行了簡要地論述。

0 概 述

旋轉活塞流量計是一種容積式流量儀表,它具有工作可靠、測量精度高、壓力損失小,當介質粘度大于50cp時,粘度的變化對精度無影響。它適用于不含固體顆粒介質的液體瞬時流量和累積流量的測量。我廠使用該類儀表十多年,幾經(jīng)檢修,標定數(shù)據(jù)證實,許多流量計已出現(xiàn)超差現(xiàn)象(見表1)。下面我們將通過對其測量原理及結構組成的分析,來剖析產(chǎn)生誤差的根源和修正方法。

1 測量原理分析

旋轉活塞流量計是基于將測量室(v1+v2)連續(xù)充滿和排空原理進行測量的(見圖1)。測量機構是由帶蓋的測量室、旋轉活塞及隔板組成。開槽活塞有上、下兩個活塞銷,隔板徑向安裝在進出口之間,測量室銷與導環(huán)同心。測量時,開槽活塞的槽口沿隔板作直線運動,活塞銷沿導環(huán)作圓周運動。由于測量室容積是固定的,則流經(jīng)測量室介質的瞬時流量大小只與旋轉活塞轉動的速度有關,累積量與旋轉活塞轉動的圈數(shù)有關。

瞬時流量(q)=(v1+v2)·旋轉速度(v)

累積流量(q)=(v1+v2)·旋轉圈數(shù)(n)

從測量原理我們可以看出,測量是否準確,是否滿足或達到該精度要求,主要取決于測量室的容積是否發(fā)生變化。只要容積恒定不變,測量誤差就不易產(chǎn)生。即產(chǎn)生測量誤差的根源是測量室容積發(fā)生變化。

2 測量誤差的產(chǎn)生與修正

2.1 測量室容積變化產(chǎn)生的誤差與修正

旋轉活塞流量計在使用過程中,由于工藝管道內壓力的變化,使得旋轉活塞瞬時轉速過大,導致活塞槽口對隔板的沖擊,使隔板彎曲。對這一類表進行檢修時發(fā)現(xiàn),凡是隔板彎曲甚至斷裂引起的故障,由于旋轉活塞旋轉時不能按照原來的運動軌跡轉動,造成測量室的內壁和底面、活塞上下端面以及內外壁產(chǎn)生嚴重磨損,甚至出現(xiàn)劃痕和凹槽。在這種情況下,就需要在更換隔板后對測量室及活塞進行研磨,使旋轉活塞能在測量室內旋轉自如,重新起到測量作用。但是經(jīng)過多次檢修研磨后,測量室的容積將發(fā)生變化(見圖2)。

h———測量室深度(高度);

v———總容積;

v1———外容積;

v2———內容積。

研磨后,將會造成以下尺寸發(fā)生變化。

d 、d1 (增大),d 、d1 (減小),那么

v′———研磨后總容積;

△v———研磨前、后容積變化量。

若v、v′對應的體積流量分別為q、q′,則該表的引用誤差為:

隨著檢修、研磨次數(shù)的增多,δ值將越來越大,超過該表的精度等級范圍,使其測量精度不能滿足工藝生產(chǎn)的需要。為了使它重新獲得較高的測量精度,恢復其測量的準確性,出現(xiàn)這種測量誤差,我們可以通過以下兩種途徑進行修正,使其達到精度要求。

(1) 利用檢修后的標定數(shù)據(jù),通過更換配對齒輪的方法進行修正。

大家都知道,許多流量測量儀表發(fā)訊機構都是采用齒輪機構傳送的,齒輪的變速比決定了指示機構與測量機構的比例對應關系。我們就是利用改變這種比例關系來達到修正的目的。

例如:一臺旋轉活塞流量計,精度為0.5級,經(jīng)多次檢修、研磨后,重新標定,標定出的指示誤差值為-1.27%。現(xiàn)用更換配對齒輪的方法進行修正,步驟如下:

a.拆開發(fā)訊機構的變速齒輪部分,卸下變速齒輪,并讀出齒輪上的標記。若測量機構齒輪標記為“1-74”,指示機構齒輪標記為“1-125”。

b.對照表2查出原配對齒輪已補償?shù)闹甘菊`差為0.29%(見表2),然后計算出流量計的實際誤差。實際誤差=已補償指示誤差+標定誤差=0.29%+(-1.27%)=-0.98%

c.對照表2查出補償值為-0.98%的配對齒輪,測量機構齒輪標記為“1-60”,指示機構齒輪標記為“1-110”,找出印有該標記的配對齒輪裝上,并重新標定,即可達到精度要求。

(2) 利用乘以系數(shù)k的方法進行修正。

目前,許多廠都使用了集散系統(tǒng),kmm數(shù)字調節(jié)器等儀表系統(tǒng),這類儀表系統(tǒng)都具有對可變參數(shù)的系數(shù)進行調整、修改的功能。我們就是利用這種系數(shù)調整的方法,來實現(xiàn)對誤差的修正。

例如,一臺旋轉活塞流量計,精度為0.5級,量程為0.6~6m3/h,經(jīng)過多次檢修、研磨后,重新標定其指示相對誤差為-1.05%。根據(jù)所給數(shù)據(jù),得到表3和圖3。

根據(jù)表3和圖3,我們可以看出:

根據(jù)計算出的比率系數(shù),在集散系統(tǒng)的該控制回路中,或在kmm調節(jié)器可變參數(shù)中通過組態(tài),修正現(xiàn)場來的測量信號,得到實際的指示值和累積值。

實際指示值=測量示值(pv值)×比率系數(shù)(k′),即:

q′=q·k′

2.2 介質溫度變化引起介質密度變化而產(chǎn)生的誤差與修正

眾所周知,許多體積流量儀表都存在溫度對測量流量精度的影響,它可以通過補償、選型等方法來最大限度地克服這種影響。然而許多生產(chǎn)裝置,特別是化工裝置,對流量的要求比較高,化學反應是考慮質量流量,而不是體積流量。質量流量(m)與體積流量(q)的關系是:m=ρ·q(ρ是介質密度),在體積流量不變的情況下,如果流體介質密度發(fā)生變化,則質量流量將隨之而變。對于液體介質,壓力對密度影響甚微,可以忽略不計。但是溫度對密度的影響就不能忽視。為了解決測量體積流量的旋轉活塞流量計達到測量質量流量的目的,我們做了一些嘗試。下面我們以化工原料中乙二醇為例,根據(jù)乙二醇介質的溫度與密度關系,討論乙二酵的溫度對體積流量測量的影響。

例如,一臺旋轉活塞流量計,精度為0.5級,測量范圍為0.6~6m3/h,工藝要求設定控制流量為2.5m3/h,介質溫度為180℃。若溫度變?yōu)?65℃時,則在質量流量不變的情況下,體積流量將發(fā)生變化,并出現(xiàn)流量示值偏離給定值,出現(xiàn)示值超差現(xiàn)象。180℃時的體積流量為 2.5m3/h,乙二醇密度為986kg/m3,則此時控制的質量流量為:

m=ρ·q=986×2.5=2465kg/h

165℃時,如果要保持控制的質量流量為2465kg/h,此時乙二醇密度為1000kg/h,則相應的體積流量為:

那么,由于溫度的變化,在質量流量不變的情況下,體積流量產(chǎn)生的誤差是顯而易見的。

由于這種誤差是由旋轉活塞流量計外部因素(溫度)引起的,而且對工藝影響也比較大,化學反應只與物質的質量(或者說摩爾數(shù))有關,而與物質的體積無關。因此,要保證介質的質量流量不變,在溫度發(fā)生較大變化時,就必須考慮對體積流量的誤差修正,而這種修正是不能通過旋轉活塞流量計本身來修正的,也不能通過更換配比齒輪或乘以系數(shù)k的方法來修正,而只有通過改變體積流量的設定值來修正。以上例來說,如果將流量設定從2.5m3/h改為2.465m3 /h,就可達到修正目的,滿足工藝對測量的要求。

綜上所述,我們對旋轉活塞流量計的測量誤差及修正方法進行了簡要論述,對如何克服因容積、溫度變化而帶來的誤差作了一些分析。其方法簡便易行,有利于解決該表超差降級問題,僅供大家參考。