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流量积算仪参数设置问题的相关研究
来源:沈阳勃业自动化仪器仪表销售处 发布时间:2020年07月23日
一、引言
为了有效降低供能单位和用户之间可能存在的计量偏差,除了选择合理的现场流量计外,同时,还要配备性能良好符合实际使用状况的流量积算仪,组成完善的流量计量系统,满足用户的要求。
流量积算仪的功能是采集来自现场的压力 、温度、流量等信号,将现场的输入信号转化为数字信号,通过微处理器进行处理(如开方运算、小信号切除等),得到瞬时流量值和累积流量值,并对这些主要数据进行监测、显示。它适用于各种液体、蒸汽、天然气以及其他气体的测量,目前广泛应用于电力、石油、化工、医药、食品、能源管理、机械制造等行业的流量测量。
在以贸易结算为主要目的的流量计量中,所有来自现场的数据信号输入至流量积算仪,流量积算仪终显示出流量测量结果。因此,保证流量积算仪的正确使用,是保证整个贸易结算公平、公正的关键。
二、流量积算仪相关参数介绍
1.介质及介质状态的设置
流量积算仪可广泛应用于多种介质的测量。在进行参数设置时,首先,应确认该仪器用于何种介质的测量(如液体、气体或者其他介质),如果用于测量蒸汽,应确认测量介质是过热蒸汽还是饱和蒸汽,从而正确设置测量介质及其状态。
2.流量信号输入的设置
流量信号是计算流量的直接参量,由于不同的流量传感器输出的流量信号不同,如标准节流装置的输出信号是模拟信号,而涡街流量计大多输出频率信号,应根据所使用流量传感器输出的信号类型,选择相应的流量信号类型。
3.温度、压力信号输入的设置
压力信号通常分为电流信号和电压信号两种,在确认压力信号为何种信号后,还要进一步确认信号范围,例如电流信号,可分为(0~10)mA或(4~20)mA。同样,温度传感器也存在电压、电流或者Pt100铂电阻信号等多种输入信号类型,也应依据实际情况予以对应设置。

4.流量范围输入的设置

流量积算仪

合理设置流量测量的范围,实际流量不超出设定的流量测量范围。
三、压力补偿方式计量过热蒸汽
饱和蒸汽的温度和压力一一对应,两者只有一个是独立变量,即确定温度或者压力中任一个,就可确定饱和蒸汽的密度。过热蒸汽是由饱和蒸汽升温得到,即使相同压力下,不同温度所对应的过热蒸汽密度也有所不同。因此,在实际的流量测量时,如果被测介质是饱和蒸汽,可采取温度补偿方式或压力补偿方式,而过热蒸汽的测量则应采取温压补偿的方式。
假设实际的测量介质为过热蒸汽,应采用温压补偿方式对蒸汽密度进行修正,但如果未能仔细核对设计任务书或者不了解实际的使用状态,将流量积算仪中的参数错误设置为饱和蒸汽,而相应地选用压力补偿,则会对测量结果带来较大的误差。
在检定工作中,某客户送检蒸汽流量计量装置,在各配套仪表分别经检定合格的情况下,供需双方仍然存在较大计量误差。经分析可知,实际测量介质为过热蒸汽,补偿方式为温压补偿,而流量积算仪测量设置为饱和蒸汽, 补偿方式为压力补偿。补偿方式的选择不当,由此引入较大计量误差。
该流量计量装置工况参数及配套仪表如下:
(1)节流装置设计工况参数:刻度流量为16t/h;差压上限为40kPa;工作压力为0.8MPa(绝压);工作温度为250℃;蒸汽密度为3.4110kg/m3。
(2)配套仪表:差压变送器量程为(0~40)kPa(输出信号范围:4mA~20mA),经检定合格;压力变送器量程为(0~1.6)MPa(输出信号范围:4mA~20mA),经检定合格;智能流量积算仪,测量介质为饱和蒸汽,压力补偿方式,经检定合格。
假定未经标定的节流装置与已经经过充分试验标定的节流装置几何相似和动力学相似,亦即符合GB/T2624-2006(或ISO5167:2003)的要求,则在标准规定的不确定度范围之内,质量流量(qm)与差压的关系由式(1)确定:
 (1)
式中:C——流出系数,无量纲;d——节流件工作状态下的开孔直径,m;β——直径比(d/D),无量纲,其中D为管道在工作状态下的直径,m;ε1——节流件流束膨胀系数(无量纲)(对不可压缩性流体:ε=1;对可压缩性流体 :ε<1);ρ1——节流件工作状态下流体的密度,kg/m3;qm——质量流量,kg/s;ΔP——节流件前后压力差,Pa。
就本例而言,流量积算仪按照饱和蒸汽设置,采用压力补偿方式,而实际所测蒸汽为过热蒸汽,根据式(1)计算,得到瞬时流量的误差,如表1所示。


根据上述计算可知,在差压变送器、压力变送器以及流量积算仪均合格的情况下,当测量介质为过热蒸汽时,如果流量积算仪按照饱和蒸汽设置,仅采用压力补偿,如表1所示,大 误差达到11.1%,远远超过了流量积算仪本身准确度0.5级的要求。由此可见,即使在流量积算仪本身检定合格的情况下,由于参数设置与实际情况不符,引入的计量误差也是很大的。
四、结束语
建立一套完善的流量计量系统,不仅要求选择合理的现场流量计以及功能完备、满足使用要求的流量积算仪,在各配套仪器均检定合格的情况下,还确认流量积算仪的参数与实际测量介质、流体工况、补偿方式等一一对应,避免由于参数设置不当引入计量误差。采用正确合理的温度、压力补偿方式,以及与之对应的流量积算仪的相关参数,是终得出准确流量测量结果的关键。