我们在现场计量的实际情况中,大型生产单元能源介质用户无论是瞬时值还是累计流量,基本上都能满足标准的要求;而小流量用户,即超出标准规定的范围(10%-90%),差压实际运行范围在仪表差压量程范围10%以内的用户,虽然已经在数据处理上有小信号切除(一般为0.2%),但仍然会对流量计量造成较大的影响。
差压在底限运行时,误差与流量计量的理论误差可达100%,由于底限运行时其流量都比较小,所以对全天的总量可能影响不大,但如果在底限长时间运行的情况下,对计量的准确性及能源介质数据的有效性都产生了极大的影响,例如某炼钢单元(4台转炉),炼钢吹氧不是一个连续的过程,一般持续15分钟左右,在不用氧气的时间段中小信号对流量的影响是巨大的,炼钢氧气消耗在基本在20000m3/h左右,每小时约有30%的时间处于小信号状态,此时底限运行与实际流量偏差可达9%左右,全天运行下来实际偏差也基本接近1%,虽然也能满足三级计量的要求,但是为了能更加准确的计算能源消耗及相关数据的统计平衡工作,小信号切除还是非常有必要的。根据现场维护经验及实验,引起小信号的原因主要有以下几点:
1、差压变送器在校准的时候不准确,检定校准人员在调节差压变送器时,只是把输出信号调节到差压变送器的准确度要求范围内,而没有去了解现场差压的实际情况,可能造成变送器的输出增大或变小;
2、差压变送器在使用中可能有零漂。差压变送器的零点输出会随着时间的变化而改变,可能正漂,也可能时负漂,但从现场实际情况来看正漂的情况还是占多数;
3、信号经过一系列的传输路径后通过转换单元变成数字信号可能造成失真。差压变送器输送的时模拟信号,PLC中处理的是数字信号,转换过程中可能出现一定的误差,节流装置中没有差压信号,但计算机显示的一个非零的信号就是小信号;
4、在冬季物料皮带运输过程中,物料会经常粘附在皮带上,造成皮带秤的重复计量,这部分虽不属于前面所探讨的流量节流装置的范畴,但也是小信号对计量数据产生影响。
在差压式流量计的安装标准规范中,对引压管的敷设和仪表的安装一般只简单地提到一句,即差压信号不应有传送失真。实际上要真正做到差压信号的不失真传送是非常不容易的。有事实为证:在差压式流量计刚刚停车,或有条件将装有差压式流量计一次装置的管道上阀门关闭时,并且确认流过流量计的流量已降到零,从具体流量计读数来看,真正示值零的并不多。其中零点漂移的主要原因多半为差压传送过程中的失真。
差压信号的传送失真使得差压变送器上接收倒的差压信号与差压式流量计所产生的差压信号不相等,从而引起附加误差。
差压信号传送失真包括稳态值失真和动态失真。在稳流的条件下只存在稳态值失真,在脉动流条件下,既可能存在稳态值失真又会有动态失真。稳态值失真可能引起的部位和原因有:导压管引向不合理;切断阀设置不当;冷凝器高度不相等;隔离液液位高度不相等;正负压引压管坡度不合理;管内介质密度不相等;三阀组积液等。
(1)导压管引向不合理和切断阀设置不当引起的误差,差压式蒸汽流量计中最容易引起,应严格按安装标准规范进行安装。
均速管差压流量计用来测量有可能析出冷凝液的低压气体流量时,水平设置的针型切断阀可能导致凝液积于阀内堵塞气路的情况从而产生差压信号失真。
(2)冷凝器高度不相等引起的误差,正负压管上两只冷凝器结构应对称,安装高度应相等,从而有可能使得两只冷凝器内液位高度相等,因为液位高度相差1mm就会引入10Pa的差压失真。但在使用现场不仅两只冷凝器安装高度不相等的情况常有所见,甚至有的将冷凝器倒置,根本没有起到冷凝器的作用。
弯管流量计的正负取压口一个开在弯管在外圈,另一个开在弯管的内圈,在管径较大时,很容易引起高度不相等,由于弯管流量计的差压信号本来就很小,所以差压信号传送失真从差压的绝对数值来说虽不太大,但引起的流量测量相对误差却是可观的。
(3)隔离液液位高度不相等引起的误差,引压管线中带隔离器是为了利用隔离液将腐蚀性介质同差压变送器进行隔离。隔离液刚刚充罐时,通过三阀组的平衡阀能使两只隔离容器隔离液液位高度一致。但运行一段时间后由于隔离液泄漏或在运行时误开平衡阀,可能导致隔离液液位高度不相等,从而引入附加差压造成差压信号失真。
选择使用差压式流量计时,对于流体的性质和状态必须要求满足以下几个条件:
1、流体必须充满管道和节流装置,并连续地流经管道。
2、流体在流经节流件以前,流束是平行于管道轴线的无旋流。
3、流体必须是牛顿流体,即在物理上和热力学上是均匀的、单相的,或者可以认为是单相的,包括混合气体、溶液和分散性粒子小于0、1微米的胶体,在气体中有不大于2%(质量成分)均匀分散的固体微粒,或液体中有不大于5%(体积成分)均匀分散的气泡,也可认为是单相流体,但其密度应取平均值 。
4、流体流量不随时间变化或变化非常缓慢。
5、流体流经节流件时不发生相交。
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