提高差壓式流量計精度的方法

提高差壓式流量計精度的方法
        差壓式流量計(以下簡稱DPF或流量計) 是根據(jù)安裝于管道中流量檢測件產(chǎn)生的差壓、已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來測量流量的儀表。DPF由一次裝置(檢測件) 和二次裝置(差壓轉(zhuǎn)和流量顯示儀表) 組成。通常以檢測件的型式對DPF分類, 如孔板流量計、文丘里管流量計及均速管流量計等。二次裝置為各種機械、電子、機電一體式差壓計, 差壓變送器和流量顯示及計算儀表, 它已發(fā)展為三化(系列化、通用化及標(biāo)準(zhǔn)化) 程度很高的種類規(guī)格龐雜的一大類儀表。
        工作原理
        充滿管道的流體, 當(dāng)它流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流件時, 流速將在節(jié)流件處形成局部收縮, 因而流速增加, 靜壓力降低, 于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓差。流體流量愈大, 產(chǎn)生的壓差愈大, 這樣可依據(jù)壓差來衡量流量的大小。
        提高差壓式流量計精度的方法
        1、節(jié)流開孔直徑和管徑的直徑校正節(jié)流裝置在加工制造過程中總是存在一些偏差, 其中與流量測量精確度密切相關(guān)的有節(jié)流件開孔直徑d 和靠近節(jié)流裝置的直管段內(nèi)徑D。當(dāng)d和D 實際尺寸偏離設(shè)計尺寸后, 造成的后果就是流量測量系統(tǒng)的滿度值產(chǎn)生了變化。如果將d 和D 的實際值測量出來, 然后代入公式計算出與此實際值相對應(yīng)的流量滿度值, 然后用新的滿度值代替原設(shè)計值, 置入流量顯示儀表或DCS等, 則系統(tǒng)運行后尺寸誤差對測量系統(tǒng)的影響就得到了*的校正。
        2、配套儀表的配校及誤差校正一個測量系統(tǒng)往往由相互獨立的幾臺儀表組成, 各臺儀表有各自的技術(shù)指標(biāo)和精確度等級, 而系統(tǒng)精確度則由各臺相關(guān)聯(lián)的儀表的精確度按一定的規(guī)律合成。各臺儀表一般具有互換性, 目前大多數(shù)儀表測量系統(tǒng)都是這樣組成和運作的。
        人們?yōu)榱颂岣呦到y(tǒng)精確度, 采用了另一種系統(tǒng)合成的方法, 即配套校驗后配套使用。所謂配套校驗就是將配套使用的若干臺相互獨立的合格儀表組合起來, 各臺儀表被看作是一臺儀表中的一個部分, 配校中出現(xiàn)的誤差在其中個別儀表的可調(diào)部分作微小調(diào)整, 從而提高系統(tǒng)精確度。配校的方法很早就已經(jīng)在測量技術(shù)中應(yīng)用, 只是在計算機技術(shù)進(jìn)入儀表后, 出現(xiàn)了更*的校正誤差的手段。利用這個手段可以使各校驗點的誤差得到全面校正, 從而使系統(tǒng)精確度大大提高。
        3/差壓式流量計的靜壓誤差及其校正差壓變送器的差壓刻度通常是在負(fù)壓室通大氣的條件下校驗的, 安裝到現(xiàn)場通入實際使用靜壓校零時, 往往發(fā)現(xiàn)零位輸出與負(fù)壓室通大氣校驗時的零位輸出不一致。這種正、負(fù)壓室通入相同靜壓得到的零位輸出稱為靜壓誤差。
        差壓變送器的靜壓誤差是由其正負(fù)壓室膜盒有效面積不相等引起的。在DDZ-..型差壓變送器中, 靜壓誤差可高達(dá).. 0..5% FS。在智能型差壓變送器中, 由于裝有靜壓傳感器, 并且通過實驗的方法測出靜壓在規(guī)定的范圍內(nèi)變化時, 零位輸出的偏離值, 然后在表內(nèi)的單片機中將靜壓誤差予以校正。經(jīng)過靜壓誤差在線校正的差壓變送器, 殘存的靜壓誤差一般可降低到.. 0..1%以下, 從而使其性能得到顯著改善。差壓變送器的靜壓誤差如果不作校正, 將會給流量測量帶來誤差, 尤其是在相對流量較小時, 影響更可觀。例如有一臺DDZ - ..型差壓變送器同節(jié)流裝置一起組成差壓式流量計, 在常用壓力條件下其靜壓誤差為0..5% FS, 因未對此靜壓誤差作調(diào)整就投入運行, 則實際流量為零時, 儀表的流量示值就可能達(dá)到7..1% FS, 雖然小信號切除功能就將這一矛盾掩蓋掉, 但是其影響客觀上是存在的, 而且在全量程范圍內(nèi).. 0..5% FS的差壓偏離總是在起作用。差壓變送器在制造廠出廠前零位作為一個重要指標(biāo)檢驗過, 但是殘存的靜壓誤差在儀表投運時還必須在使用現(xiàn)場通入實際靜壓的靜壓誤差再一次檢查校核。有的差壓變送器帶有開平方功能和小信號切除功能, 在檢查靜壓誤差時應(yīng)將小信號切除功能暫時解除, 以觀察真正的零位。差壓變送器的輸出也可在流量顯示儀表或DCS 中讀出, 為了讀出真正的零位輸出, 也需將小信號切除功能暫時解除。
        將差壓變送器與流量顯示儀表配合起來檢查零位輸出, 如果零位存在偏差, 則可能的原因如下: .. 差壓變送器靜壓誤差。.. 差壓變送器安裝位置偏離正確位置引起零點偏移。.. 流量顯示儀表零點偏差。這種偏差的代數(shù)和不會很大, 最終是通過差壓變送器的零點校準(zhǔn)予以消除。因此儀表投運前這一檢查校準(zhǔn)環(huán)節(jié)是開表投運操作中的重要一環(huán)。
        4、節(jié)流裝置導(dǎo)壓管引向?qū)x表示值的影響節(jié)流裝置導(dǎo)壓管的作用是將節(jié)流裝置所產(chǎn)生的差壓信號不失真地傳遞到差壓變送器, 但從現(xiàn)場的實際情況來看, 導(dǎo)壓管的配置這看似簡單的事情還是存在很大問題。最嚴(yán)重的問題是安裝在垂直管路上的測量蒸汽流量的節(jié)流裝置, 按照信號不失真?zhèn)鬟f的要求, 導(dǎo)壓管的結(jié)構(gòu)應(yīng)如圖1所示。GB /T2624-1993中規(guī)定的差壓式流量計工藝管道全為水平方向, 但實際應(yīng)用中, 垂直方向的管道無法避免, 因此按照信號不失真?zhèn)鬟f的原理就有了如圖1 所示的結(jié)構(gòu)。在該圖中, 切斷閥采用直通閥(直通閘閥或球閥) 后, 只要冷凝器一端導(dǎo)壓管略高于節(jié)流裝置的一端, 則從冷凝器溢出的冷凝液就可通暢地流回母管, 兩只冷凝器中的液位可保持等高, 管中蒸汽也可正常地向冷凝器的上部補充, 從而實現(xiàn)正常的氣液交換。但是有不少儀表廠供應(yīng)的卻是如圖2所示的結(jié)構(gòu), 這種導(dǎo)壓管連接方式的優(yōu)點是外觀漂亮, 但卻損害了它的基本功能。
        5、差壓式流量計重復(fù)開方引入的誤差差壓式流量計總是要有開平方運算這一環(huán)節(jié), 但若在差壓變送器開了平方后, 在流量二次表中再開一次平方, 就會產(chǎn)生相當(dāng)大的誤差[ 3]。重復(fù)開放的錯誤一般發(fā)生在差壓變送器帶來開方功能的系統(tǒng)中, 是由于疏忽引起的, 一般是在物料平衡計算中出現(xiàn)嚴(yán)重問題而懷疑流量示值大幅度偏高時才進(jìn)行檢查, 并最后得到糾正。避免重復(fù)開方錯誤的有效方法如下。
        ( 1) 更新認(rèn)識。許多老的儀表人員對差壓變送器功能的認(rèn)識習(xí)慣性停留在..差壓變送.. 上面, 意即僅為差壓測量而已, 故習(xí)慣性將二次表設(shè)置為開平方特性。
        ( 2) 加強基礎(chǔ)資料管理?；A(chǔ)資料不僅包括二次表校驗單, 還應(yīng)包括二次表的組態(tài)數(shù)據(jù)記錄單, 變送器校驗單。
        ( 3) 組態(tài)時強調(diào)按數(shù)據(jù)記錄單操作, 避免即興操作。并在組態(tài)完畢與記錄單校對無誤后加上密碼, 防止隨意改動。
        6、差壓信號傳送失真及引入的誤差在差壓式流量計的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中, 對導(dǎo)壓管的敷設(shè)和儀表的安裝一般只簡單地提到一句, 即差壓信號不應(yīng)有傳送失真。實際上要真正做到差壓信號的不失真?zhèn)魉褪欠浅２蝗菀椎?。有事實為證: 在裝置剛剛停車, 或有條件將裝有差壓式流量計一次裝置的管道上閥門關(guān)閉時, 并且確認(rèn)流過流量計的流量已降到零, 從具體流量計讀數(shù)來看, 真正示值零的并不多。其中零點漂移的主要原因多半為差壓傳送過程中的失真。差壓信號的傳送失真使得差壓變送器上接收倒的差壓信號與節(jié)流裝置所產(chǎn)生的差壓信號不相等, 從而引起附加誤差。差壓信號傳送失真包括穩(wěn)態(tài)值失真和動態(tài)失真。在穩(wěn)定流條件下只存在穩(wěn)態(tài)值失真, 在脈動流條件下, 既可能存在穩(wěn)態(tài)值失真又會有動態(tài)失真。影響差壓信號傳送失真的因素主要有以下幾個方面:
        ( 1) 導(dǎo)壓管引向不合理和切斷閥設(shè)置不當(dāng)引起的誤差。差壓式蒸汽流量計中導(dǎo)壓管引向不合理和切斷閥設(shè)置不當(dāng)引入的誤差已在前面論述。
        ( 2) 冷凝器高度不相等引起的誤差。正負(fù)壓管上兩只冷凝器結(jié)構(gòu)應(yīng)對稱, 安裝高度應(yīng)相等, 從而有可能使得兩只冷凝器內(nèi)液位高度相等, 因為液位高度相差1mm 就會引入10Pa的差壓失真。
        ( 3) 隔離液液位高度不相等引起的誤差。
        ( 4) 引壓管線引起的傳送失真保證導(dǎo)壓管線合理的坡度是為了使管內(nèi)可能出現(xiàn)的氣泡較快地升到氣體收集器內(nèi)或母管內(nèi), 使管內(nèi)可能出現(xiàn)的凝液較快地下沉到沉降器、排污閥或母管內(nèi)。
        ( 5) 三閥組可能引入的傳送失真。三閥組的通徑很小, 在測量干燥氣體、蒸汽和液體時, 一般不會有大問題, 但在測量有可能析出凝液的低壓氣體時, 往往會因一滴冷凝液堵在水平放置的三閥組流路中, 引起很大誤差。解決此問題的簡單方法是改變差壓變送器的安裝方向, 將三閥組的流路從水平改為垂直, 并將差壓變送器安裝在高處。
         結(jié)論
        根據(jù)差壓式流量計的工作特點和影響其精度的因素分析, 要想準(zhǔn)確地獲得測量精度, 就必須全面掌握流量測量的方式、測量介質(zhì)、測量裝置、流體工況等情況, 充分考慮差壓式流量計的規(guī)格要求、安裝調(diào)試和檢驗標(biāo)準(zhǔn), 應(yīng)用智能化技術(shù)對測量部分可能引入的誤差進(jìn)行補償和校正也是十分必要的, 這在實際生產(chǎn)具有現(xiàn)實意義。