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編 輯 | 化工活動(dòng)家

來(lái) 源 | 石油化工自動(dòng)化 鎮(zhèn)海煉化

作 者 | 黃仕鵬

關(guān)鍵詞 | 質(zhì)量流量計(jì)  故障分析  解決對(duì)策

共 3245 字 | 建議閱讀時(shí)間 12 分鐘

導(dǎo) 讀

根據(jù)“科里奧利力”原理制成的科氏力質(zhì)量流量計(jì)（以下簡(jiǎn)稱質(zhì)量流量計(jì)），由于能直接顯示被測(cè)流體的質(zhì)量、溫度、密度等參數(shù)而得到廣泛應(yīng)用。

但在煉化企業(yè)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除質(zhì)量流量計(jì)零點(diǎn)漂移、安裝應(yīng)力、工藝介質(zhì)等因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，確保質(zhì)量流量計(jì)運(yùn)行正常，提高質(zhì)量流量計(jì)預(yù)防性維護(hù)水平，是當(dāng)前很有必要深入討論、研究的課題，也具有很高的實(shí)用價(jià)值。

質(zhì)量流量計(jì)零點(diǎn)漂移的故障案例

01

故障現(xiàn)象

鎮(zhèn)海煉化液化石油氣通過(guò)港口泊位裝船出廠，港口泊位分別安裝了液相和氣相2臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)用于液化石油氣出廠計(jì)量，船方反映該公司液化石油氣量有偏差。

02

故障原因分析

計(jì)量液化石油氣液相質(zhì)量流量計(jì)為CMF400/9739型，質(zhì)量流量計(jì)出口安裝了背壓閥，通過(guò)控制質(zhì)量流量計(jì)的背壓，即出口壓力，確保流量計(jì)背壓高于飽和蒸氣壓，避免液化石油氣在管線內(nèi)氣化；且控制壓力需根據(jù)外界環(huán)境溫度的變化及介質(zhì)飽和蒸氣壓的變化進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

同時(shí)考慮液化石油氣在裝船過(guò)程中，會(huì)在艙內(nèi)氣化并導(dǎo)致船艙壓力升高，裝船流量下降，因此必須對(duì)船艙氣相進(jìn)行放壓處理。為避免液化石油氣損耗和污染環(huán)境，在部分船只不能自行處理的前提下，通過(guò)放壓使氣相管線返回該公司球罐，考慮到公平付量，在氣相返回管線上也安裝了1臺(tái)型號(hào)為CMF200/9739的氣相質(zhì)量流量計(jì)，實(shí)際裝船量為液相流量計(jì)減去氣相流量計(jì)的差值。為了確保計(jì)量的準(zhǔn)確性、批量控制器實(shí)現(xiàn)定量控制功能、裝車量的脈沖量積算和系統(tǒng)邏輯控制功能，對(duì)控制閥開度實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制，根據(jù)靜電溢流信號(hào)、流體壓力和流量、流量計(jì)診斷狀態(tài)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制，保證裝車過(guò)程安全。

對(duì)液化石油氣總量減少進(jìn)行原因分析，由于液化石油氣易氣化，首先檢查液相的背壓閥，管線內(nèi)介質(zhì)壓力高于飽和蒸氣壓，沒有出現(xiàn)氣化形成氣液兩相混合物，不會(huì)引起質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量失準(zhǔn)；然后推斷是液相和氣相質(zhì)量流量計(jì)零點(diǎn)漂移問(wèn)題，對(duì)下批次貨船靠岸裝運(yùn)液化石油氣時(shí)，該公司組織相關(guān)人員查找原因。重點(diǎn)檢查質(zhì)量流量計(jì)的零位。用ProLink軟件對(duì)液相流量計(jì)進(jìn)行零點(diǎn)檢查并重新調(diào)零，流量計(jì)調(diào)零前零位為-0.0436μs，流量計(jì)調(diào)零后零位為-0.0019μs，質(zhì)量流量系數(shù)ｋ為4333.8g/（μs·s），質(zhì)量流量的變化Δqm計(jì)算如式（1）所示：

將上述參數(shù)代入式（1）中，計(jì)算結(jié)果：Δqm＝4333.8×［-0.0436-（-0.0019）］×3.6＝-650.5kg/h。

通過(guò)計(jì)算，確認(rèn)流量計(jì)調(diào)零后要比調(diào)零前的測(cè)量值要小650.5kg/h，即按120t/h流量計(jì)算，由零位引起的流量誤差為：0.6505÷120×100%＝0.54%。

由此可見，因環(huán)境溫度等因素變化而引起液相流量計(jì)的零點(diǎn)變化，從而致使流量計(jì)交接計(jì)量偏大0.54%。同樣對(duì)氣相流量計(jì)進(jìn)行零位檢查，零位正常。

03

故障解決方案

通過(guò)對(duì)液相流量計(jì)的零位調(diào)整、改變流量計(jì)的讀數(shù)方式和要求泊位操作時(shí)盡量防止液化石油氣壓力、密度有較大的波動(dòng)等措施，該公司與船方連續(xù)兩次共同裝船計(jì)量比對(duì)數(shù)據(jù)如下：

1）C船船方計(jì)量數(shù)據(jù)為773t，流量計(jì)交接計(jì)量數(shù)據(jù)為774t，差量1t，誤差0.13%；

2）D船船方計(jì)量數(shù)據(jù)為1532.8t，流量計(jì)數(shù)據(jù)為1534t，差量1.2t，誤差0.078%；通過(guò)以上2船裝船數(shù)據(jù)比對(duì)，誤差達(dá)到了預(yù)計(jì)的效果。

質(zhì)量流量計(jì)安裝不規(guī)范的故障案例

01

故障現(xiàn)象

鎮(zhèn)海煉化苯通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)管輸出廠，2010年10月投用后，收方反映苯出廠總量少且與鎮(zhèn)海煉化付量罐比對(duì)誤差達(dá)0.5%左右。

02

故障原因分析

苯出廠采用型號(hào)為CMF300/1700的質(zhì)量流量計(jì)。用ProLink軟件對(duì)流量計(jì)進(jìn)行檢查并調(diào)零，連續(xù)三次靜態(tài)零點(diǎn)（Zero）值均在0.52~0.78μs之間，且動(dòng)態(tài)零點(diǎn)（LiveZero）值在-0.45~0.2t/h之間變化，說(shuō)明零點(diǎn)不正常，傳感器存在應(yīng)力。

 

在停止輸送期間發(fā)現(xiàn)質(zhì)量流量計(jì)溫度、密度曲線異常，流量計(jì)內(nèi)苯存在氣化現(xiàn)象。為此對(duì)流量計(jì)檢查，發(fā)現(xiàn)2個(gè)問(wèn)題：一是質(zhì)量流量計(jì)的安裝法蘭被伴熱管線阻擋，與主管線上的法蘭很難平行、對(duì)中后，螺栓上緊后產(chǎn)生了應(yīng)力；二是高溫蒸氣伴熱管線緊貼流量計(jì)傳感器，導(dǎo)致傳感器內(nèi)介質(zhì)溫度升高，致使氣化。

03

故障解決方案

通過(guò)改進(jìn)流量計(jì)的伴熱管線，確保質(zhì)量流量計(jì)的法蘭面平行、對(duì)中，消除應(yīng)力。將質(zhì)量流量計(jì)用保溫棉保溫隔離后再對(duì)伴熱管線外部整體保溫，消除伴熱管線直接貼在質(zhì)量流量計(jì)表面介質(zhì)溫度不能控制的問(wèn)題，控制介質(zhì)的溫度在5~40℃，防止介質(zhì)結(jié)晶或氣化現(xiàn)象發(fā)生。在DSC中增設(shè)質(zhì)量流量計(jì)的溫度上、下限報(bào)警點(diǎn)，根據(jù)溫度顯示值調(diào)節(jié)伴熱蒸氣量，按上限溫度不高于40℃控制。重新安裝并對(duì)流量計(jì)調(diào)零后，Zero值恢復(fù)至0.03μs，其中LiveZero值小于0.1t/h且穩(wěn)定，說(shuō)明傳感器的應(yīng)力已消除。通過(guò)采取以上措施，公司與收方連續(xù)三批次比對(duì)誤差都小于0.15%，達(dá)到了規(guī)定的允許誤差小于0.30%的要求。

質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量介質(zhì)引發(fā)的故障案例

01

故障現(xiàn)象

鎮(zhèn)海煉化氮?dú)馔ㄟ^(guò)管輸送入到B公司高壓儲(chǔ)氮罐（3.5MPa），氮?dú)夤芫W(wǎng)壓力約為3.7MPa，新增1臺(tái)DN15的質(zhì)量流量計(jì)投用后，B公司反映用量大時(shí)氮?dú)饬肯嗖钶^大且氮?dú)鈮航递^大無(wú)法送入高壓儲(chǔ)氮罐，流量和壓力無(wú)法滿足B公司的生產(chǎn)需要。

02

故障原因分析

首先確認(rèn)質(zhì)量流量計(jì)壓降。當(dāng)B公司需要大量補(bǔ)充氮?dú)鈺r(shí)，質(zhì)量流量計(jì)最大流量為310kg/h，流量計(jì)兩端的壓降達(dá)1.5MPa，與理論計(jì)算的流量計(jì)壓降0.041MPa不符；將流量計(jì)拆下返回廠家檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果流量計(jì)的測(cè)量管內(nèi)壁光滑，沒有產(chǎn)生大壓降的可能。組織設(shè)計(jì)、使用單位等對(duì)儀表投用時(shí)壓降情況分析，認(rèn)為DN40轉(zhuǎn)DN15管線縮徑原因?qū)е聣航翟龃螅?jīng)溝通后采用更換DN25的質(zhì)量流量計(jì)方案。

03

故障解決方案

施工單位更換質(zhì)量流量計(jì)時(shí)，將原管線切割后發(fā)現(xiàn)流量計(jì)前法蘭DN40轉(zhuǎn)DN15異徑管處有石子堵住流量計(jì)的入口。

 

綜合以上情況分析，發(fā)現(xiàn)流量計(jì)前后產(chǎn)生壓降大的主要原因是石子堵塞造成流量計(jì)兩端壓降增大。更換DN25流量計(jì)后，滿足了B公司用氮需求。

質(zhì)量流量計(jì)輸出信號(hào)故障案例

01

故障現(xiàn)象

鎮(zhèn)海煉化裝車站公路出廠定量裝車系統(tǒng)于2018年6月4日裝置大檢修結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)工業(yè)用乙二醇裝車數(shù)據(jù)檢查確認(rèn)時(shí)，裝車站第20號(hào)鶴位頻繁出現(xiàn)前一車流量計(jì)后量與后一車流量計(jì)前量不一致的情況，無(wú)法確認(rèn)計(jì)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確與否，使得貿(mào)易計(jì)量風(fēng)險(xiǎn)增加。

02

故障原因分析

該裝車站有7個(gè)裝車站，對(duì)應(yīng)7個(gè)鶴位，分別是20號(hào)、21號(hào)、22號(hào)、23號(hào)、24號(hào)、25號(hào)、26號(hào)，每個(gè)鶴位配1臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)和1臺(tái)批量控制器，質(zhì)量流量計(jì)RS485接口輸出信號(hào)進(jìn)入出廠定量裝車系統(tǒng)，質(zhì)量流量計(jì)頻率信號(hào)進(jìn)入批量控制器進(jìn)行裝車控制，同時(shí)批量控制器輸出RS485信號(hào)進(jìn)入該裝車系統(tǒng)。7臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)RS485信號(hào)和7臺(tái)批量控制器RS485信號(hào)分別以并聯(lián)形式接入出廠定量裝車系統(tǒng)。

 

該公司組織相關(guān)人員查找原因。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量流量計(jì)、批量控制器及該裝車系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查，分析裝車系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，認(rèn)為導(dǎo)致流量計(jì)讀數(shù)不連續(xù)的原因可能存在于以下幾方面：

 

1）質(zhì)量流量計(jì)走量。該裝車系統(tǒng)不裝車時(shí)如果質(zhì)量流量計(jì)走量，那么就會(huì)引起裝車系統(tǒng)質(zhì)量流量計(jì)前量與上次裝車結(jié)束時(shí)的后量不一致。檢查現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量流量計(jì)狀態(tài)正常，報(bào)警狀態(tài)正常，瞬時(shí)流量為零，對(duì)該裝車系統(tǒng)取數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，批量控制器的值和質(zhì)量流量計(jì)的值也時(shí)不時(shí)存在差量大現(xiàn)象，且批量控制器的值要大于質(zhì)量流量計(jì)的值，批量控制器與質(zhì)量流量計(jì)的差值正好等于前一車質(zhì)量流量計(jì)后量與后一車質(zhì)量流量計(jì)前量之間的差量，即使質(zhì)量流量計(jì)走量也不會(huì)導(dǎo)致批量控制器值與質(zhì)量流量計(jì)量的不一致，故可排除質(zhì)量流量計(jì)走量的可能性。

 

2）質(zhì)量流量計(jì)變送器故障。批量控制器的值是以質(zhì)量流量計(jì)輸出脈沖計(jì)量的，變送器故障會(huì)使得脈沖輸出與質(zhì)量流量計(jì)累計(jì)值不一致，檢查發(fā)現(xiàn)鶴位的質(zhì)量流量計(jì)問(wèn)題為隨機(jī)發(fā)生，并非一直存在，且有時(shí)除20號(hào)鶴位外其他質(zhì)量流量計(jì)也出現(xiàn)同樣現(xiàn)象，可排除質(zhì)量流量計(jì)變送器的故障。

 

3）質(zhì)量流量計(jì)輸出RS485信號(hào)滯后。查閱施工資料，發(fā)現(xiàn)存在問(wèn)題的20號(hào)等7臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)處于同一條RS485通信總線，現(xiàn)場(chǎng)接線方式為，質(zhì)量流量計(jì)RS485通信線直接接至現(xiàn)場(chǎng)接線箱，再通過(guò)接線箱內(nèi)跨接并聯(lián)后，接到機(jī)柜間。對(duì)RS485通信總線內(nèi)的7臺(tái)設(shè)備進(jìn)行排查時(shí)發(fā)現(xiàn)26號(hào)鶴位的質(zhì)量流量計(jì)沒有供電，對(duì)其供電后，流量計(jì)讀數(shù)不連續(xù)的問(wèn)題得到了解決。后續(xù)又對(duì)其斷電，問(wèn)題再次發(fā)生，確認(rèn)故障原因位置出現(xiàn)在26號(hào)鶴位。

 

26號(hào)鶴位質(zhì)量流量計(jì)斷電或線路脫開的情況下，使得RS485通信尋址的時(shí)候，找不到尋址設(shè)備，通信滯后，在裝車結(jié)束時(shí)，裝車系統(tǒng)讀取的質(zhì)量流量計(jì)后讀數(shù)為上一周期尋址所獲取的流量計(jì)累計(jì)值；當(dāng)下一車開始裝車時(shí)，讀取流量計(jì)前量值時(shí)，即使讀數(shù)存在通信滯后情況，流量計(jì)前量值是質(zhì)量流量計(jì)存儲(chǔ)器的值，數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確的。如此流量計(jì)前量值數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，后量相對(duì)取值時(shí)間早于裝車停止時(shí)間，后量值數(shù)據(jù)偏小，導(dǎo)致質(zhì)量流量計(jì)前后量值不一致。

03

故障解決方案

質(zhì)量流量計(jì)前后量值不一致的原因就是處于同一條RS485總線中的單臺(tái)設(shè)備斷電，導(dǎo)致尋址失敗，使得尋址時(shí)間延長(zhǎng)，數(shù)據(jù)傳輸滯后引起，采取措施如下：

 

同一條RS485網(wǎng)段所有設(shè)備均要處于正常狀態(tài)，如果某一設(shè)備故障，要對(duì)該設(shè)備的RS485地址屏蔽，使RS485不對(duì)其尋址，保證RS485總線內(nèi)所有設(shè)備的尋址正常。

 

本次出現(xiàn)通信延遲的RS485通信總線，采用的是多個(gè)鶴位的質(zhì)量流量計(jì)（本案例7臺(tái)）并聯(lián)的尋址方式，當(dāng)其中某臺(tái)設(shè)備通信出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，將會(huì)使整條總線內(nèi)設(shè)備都會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，很難判斷問(wèn)題出現(xiàn)在哪里，建議改變RS485通信連接方式，將1個(gè)鶴位內(nèi)的質(zhì)量流量計(jì)與鶴位內(nèi)的批量控制器組成一條RS485通信總線，這樣當(dāng)設(shè)備故障時(shí)，可明確地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題鶴位。

 

RS485通信總線內(nèi)某臺(tái)設(shè)備拆下檢定或維修期間，應(yīng)將該設(shè)備地址在裝車系統(tǒng)內(nèi)屏蔽，防止因?qū)ぶ肥∫l(fā)的計(jì)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的問(wèn)題。