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水流量标准装置若干问题的解决对策
点击次数:3309 发布时间:2016-04-12

  武汉石化水流量标准装置(以下简称装置)自2005年建成并运行以来,历经多次全公司大检修,均顺利完成了流量计检定任务。随着我公司炼油二期项目及武汉乙烯项目的建成,该装置所负担的任务也日益加重。近年来,该装置出现的一些技术问题日益突出,如部分质量流量计信号无法接收、换向器时差测定方法有缺陷等,有些问题已经影响到对该装置的检定。2014年我站对该装置进行改造,不仅解决了相关技术性问题及规程符合性问题,而且提高了流量计检定的自动化程度。
1、原装置简介
1.1技术参数
  装置采用水作为标定介质,由地下水池、水泵系统、稳压消气系统、6台流量计、流量调节装置、6个校表台位、4套称重系统、变频调速系统及自动控制系统等组成。可以检定的流量计口径为DN15~DN200,流量范围为0.5~500m3/h。装置可采用静态质量法(原级标准)、标准表法(传递标准)和容积法检定流量计。可检流量计种类包括科里奥利质量流量计、涡轮流量计、涡街流量计、电磁流量计、超声流量计、液体容积式流量计、冷水水表等。
1.2工作流程
  以静态质量法为例,装置投电后,水泵将水从水池打入稳压罐,消气过滤器后,经阀门、标准表、被检表进入罐或旁通管道。流程打通后、开始检定前,关闭某选定的罐底阀开始检定,即联动换向器将水流向罐内,同时开始采集被检表信号,罐内水位至一定的高度后,将换向器切换至旁通阀的同时,停止采集被检表信号及电子秤读数,然后计算检定误差,形成数据表格。原装置流程图如图1所示。
1.3控制系统简介
  控制系统用来采集处理装置上标准流量计、温度传感器、压力传感器、电子天平、被检流量计等仪表和传感器的输出信号,完成装置上流量开关阀、流量调节阀、泵等的控制运行,完成流量计检定控制过程。原装置控制系统如图2所示。
2、原装置存在的问题及对策
2.1水质影响检定的稳定性问题
  自2005年建成以来,该装置排污管道未打通,造成检定用水一直未更换,经历年检定后,水池中积有油泥,水中含油污,并且散发臭气味,也影响到了检定人员的身体健康。根据JJG164—2000液体流量标准装置检定规程3.1条规定“液体应是单相的清洁水或运动粘度不超过35×10-6m2/s的其他液体”。我站将装置排污管线所缺的管线安装好并将管道打通,顺利将污水排至厂含油污水系统,然后进行了清池,并为水池补充了150m3新鲜水,不仅消除了异味,而且解决了检定稳定性问题。

2.2大罐放水速度影响检定效率问题
  6t大罐放水速度慢,有时长达8min,在流量计密集检定期,如检修期间是个问题。根据JJG1038—2008科里奥利质量流量计检定规程,如对1台DN150质量流量计走大罐进行检定,正常情况下,1台表检定5流量点,每个流量点检定次数不少于3次,需放水15次,仅放水的时间就达100多min。若流量计检定过程不顺利,1台流量计放水时间将过长。可见放水速度已影响到工作效率。原6t秤的称重容器(大罐)下排水管及防水气动阀通径为DN150,本次改造拆除了原排水管,改为DN250管及气动阀,排水时间减至1min左右,对上述DN150流量计进行检定,较之以前可节约时间约1h,解决了放水速度影响效率的问题。
2.3消气过滤器锈蚀严重、压损过大问题
  原装置使用过程中,消气过滤器锈蚀严重、排气管漏水,而且压损过大,达到0.1MPa。如图1中在稳压罐与消气过滤器间装有1台压变显示的压力,与被检流量计处的指针式压力表指示值相差0.1MPa,流量计所需0.2MPa的检定压力已受到影响。考虑到上游的稳压罐具备排气功能,本次改造拆除了消气过滤器,将稳压罐出口直接用管线接至校表台管线。拆除后,压变显示的压力与压力表显示的压力相差0.005MPa,大大减少了压损。
2.4部分仪表存在的问题
(1)原装置6条管线上的6台切断阀门无返回信号,控制程序画面上阀门开关状态不清,本次改造将阀门信号引入检定程序,使阀门控制画面更加直观,解决了该问题。
(2)原装置采用外置24、12、5VDC电源给流量计供电,没有用控制柜的电源输出,本次改造将控制柜中直流供电引至检定台,可直接给变送器供电,并在程序中选择是否给变送器供电。
(3)原装置存在对部分厂家生产的质量流量计输出的脉冲信号接收不稳定或无法接收的问题,影响流量计正常检定工作。本次改造安装了F8601A型脉冲整形模块,实现了武汉石化及武汉乙烯在用所有类型质量流量计脉冲信号的正常接收。
2.5换向器换出、换入时间差测定方法有缺陷
  换向器作为装置重要组成部分,根据液体流量标准装置检定规程,换向器的不确定度(s2、u2)参与了装置合成不确定度u的计算,其误差直接影响到装置的测量准确度,因此换向器的检定是装置检定中的一项重要工作。
根据JJG164—2000液体流量标准装置检定规程5.2条检定项目和检定方法下5.2.7条换向器的检定有流量计检定法和行程差法。由于装置初建时未安装行程式信号开关,只能采用流量计检定方法,该方法比较繁复。依照规程,每个换向器1次检定中需至少换向10次,需进行至少10次检定,1个换向器需至少换向100次,四个换向器至少需换向400次。并且,除衡器称重累计读数可直接读出外,由于程序编程的缺陷,流量计累计脉冲数及累计测定时间无法正确确定,这种测定方法实际上已无法执行。
本次改造为4台增加了换向器同步装置,在换向器上安装了检测换向时间的TGC-10型光电脉冲信号转换器及挡片,该转换器为开启式光电转换装置,当挡片到达转换器开启槽内红外光孔处时,即发出信号。
该装置改造后,采用较简单的行程差法进行换向器时差测定。依照规程,每个换向器只需在检定流量下换向10次,算出换入、换出的时间平均值后,再代入规程式(19)~式(21)中就可算出A类相对标准不确定度及B类相对标准不确定度。同时,该光电发信器的安装,兼顾了换向器检定和质量法同步功能,在检定装置时每个换向器安装一个有两个齿条的挡片,用以测定换入、换出时间,在检定流量计时每个换向器只需安装有一个齿条的挡片,同气动阀门配合控制进罐水量。
改造后DN25换向器时差检定的记录表如表1所示。

表1中DN25换向器换入、换出A类相对标准不确定度S5为0.0010663、S6为0.0007621,B类相对标准不确定度u4为-0.00322。
由此可见,改造后换向器时差测定方法不仅更符合规程要求,而且换向器换出、换入时间差测定方法变得更简便、省时。
2.6无外部时间计量单元问题
  原系统无外部时间计量单元,按照JJG164—2000液体流量标准装置检定规程,装置晶振(时间计量)须纳入检定,需增加外部时间计量单元设备。
本次改造安装了TH102型高精度计时器,为系统提供基本的时钟信号,将时间计量引入质量法检定、对比法检定同步控制,使系统软件具有时间计量、高速脉冲计量单元检定功能。改造后使装置更符合规程要求,晶振(2014-10-31)8h稳定度检定情况如表2所示。

由上表知晶振8h稳定度不低于装置不确定度,达到规程3.3.3项要求。
2.7原程序手动计算任务多的问题
  本次改造采用了GEPLCPACSystemsRx3i,PLC编程采用ProficyMachineEdition7.5,上位机编程软件为组态王。在检定软件中增加了检定时间自动计算、仪表参数自动传至输出表格等功能,
去掉了人工计算及重复输入仪表参数的任务。
3、装置改造前后对比
经过改造,与原装置进行对比如表3所示。

该装置改造后,湖北省技术监督局对装置进行了检定,检定结果如下:
装置的扩展不确定度:标准表(组)法优于0.2%;静态质量法优于0.05%;静态容积法优于0.05%。
流量稳定性:优于0.2%。

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