摘要(yao):差壓式流(liu)量計 測量(liàng)介質流量(liàng)過程中因(yīn)介質的密(mì)度受介質(zhì)壓力和溫(wen)度的影響(xiǎng)，所以要采(cai)用溫壓信(xìn)号對流量(liàng)值進行補(bǔ)償。采用DCS系(xì)統分别對(dui)溫度和壓(yā)力信号的(de)波動對最(zui)終流量值(zhi)💜的影響進(jìn)行了數據(ju)模拟分析(xi),說明了溫(wēn)度和壓力(li)信号的穩(wen)定性和準(zhun)确性對流(liú)量的🌏測量(liang)是至關重(zhong)要的，分析(xi)了DCS系統中(zhong)典🈲型的溫(wen)壓補✏️償邏(luó)輯存在的(de)薄弱點，并(bing)給出⭕了相(xiang)應的解決(jue)✏️方案。
　　在電(dian)力生産中(zhōng)流量屬于(yú)重要的測(cè)量參數，差(cha)壓式流量(liang)計以🍓其較(jiào)低的價格(ge)、廣泛的應(yīng)用場合、長(zhǎng)期的使用(yong)經驗，以及(jí)越來💰越高(gāo)🆚的精度在(zài)流量測量(liàng)中一🤟直占(zhan)有非常重(zhong)要的地位(wèi)。爲提高差(chà)壓式流量(liang)計測量精(jing)度，經常需(xū)要對介質(zhì)流量🐇測量(liang)進行相應(yīng)的溫☔度壓(ya)力補償，溫(wen)壓補償信(xìn)号的準确(què)和穩定對(dui)測量具有(yǒu)重要的影(yǐng)響。某電廠(chǎng)曾發生由(yóu)于用于補(bǔ)償鍋❄️爐主(zhǔ)給水流量(liàng)信号的溫(wen)度信号發(fā)✂️生故障導(dǎo)緻主給水(shuǐ)流量大幅(fú)波動的情(qing)況，嚴重影(yǐng)響了機組(zǔ)的安🈚全穩(wěn)定運行。
1差(cha)壓式流量(liang)計工作原(yuan)理
　　差壓式(shi)流量計主(zhu)要由節流(liu)部件和 差(chà)壓變送器(qi) 組成，其原(yuan)理遵循伯(bó)努利方程(cheng)和流動連(lian)續性方程(chéng)。在密閉🆚管(guǎn)☎️道中的單(dān)相流體經(jing)過節流件(jian)時，由于管(guǎn)道内的流(liu)通截面突(tū)🛀然減小，流(liú)體的流速(su)急速增大(dà)，因而流體(ti)的動能相(xiang)應🐇增加。此(ci)時流體的(de)部分位能(neng)轉化爲動(dong)能，流體在(zai)🌈節流件前(qián)後就會産(chan)生壓力差(chà)。這個壓差(chà)值與流體(ti)的流量有(yǒu)一個數值(zhí)比，因此隻(zhī)👌要測量壓(yā)差，就可以(yǐ)得到流體(tǐ)通過管道(dao)的流量。差(chà)壓變送器(qì)将測量的(de)節流⛹🏻‍♀️件前(qian)後實⛹🏻‍♀️時差(cha)壓值送至(zhi)分散控制(zhì)系統(以下(xià)✏️簡稱DCS系統(tong)),在DCS系統㊙️内(nèi)根據相應(ying)的計算公(gōng)式就可以(yi)計算出實(shí)❤️時的流量(liang)值。在工業(ye)實際生産(chan)中，節流件(jian)前後的差(chà)壓值與流(liu)量值之間(jiān)的計算公(gong)式常采用(yòng)如下公式(shì)：
 
式(1)中:
qm一質(zhì)量流量。
△P一(yi)節流件前(qian)後取壓口(kǒu)的差壓。
ρ一(yī)節流件正(zhèng)端取壓口(kou)平面上的(de)流體密度(du)。
K一-綜合系(xì)數(一般可(ke)根據節流(liu)件計算說(shuo)明書中給(gei)出.的節‼️流(liú)件💃開孔直(zhí)徑、可膨脹(zhàng)性系數、流(liu)量系數等(děng)☁️參數♋直接(jiē)求出)。
2差壓(ya)式流量計(jì)溫壓補償(cháng)的必要性(xìng)
　　從式(1)中可(ke)以看出，采(cai)用差壓式(shi)流量計測(cè)流量參數(shù)✂️中🚶‍♀️，節🈲流件(jian)前㊙️後取壓(yā)口的差壓(yā)可以通過(guo)差壓變送(song)器直接進(jin)🔴行測量。K值(zhí)爲一常數(shu)，唯一不确(que)定變量爲(wèi)🌈被測介質(zhi)的密度ρ。而(er)被測介質(zhì)的密度又(you)與被測介(jie)質的溫度(du)和壓力有(yǒu)🔅關，在實際(jì)生産中介(jie)質的溫度(dù)和壓力值(zhí)一般不是(shì)固定的，而(ér)是随生産(chan)工況的變(bian)化而随時(shi)變化的，即(jí)被測介質(zhi)的密度值(zhí)是随🔞時變(bian)化的。對于(yu)密度變化(huà)所帶來的(de)影響可以(yi)通過密度(dù)補償的方(fang)式來進行(hang)修正，以得(dé)到最接近(jìn)真實情況(kuang)🧡的流量,即(jí)對被測介(jie)質的流量(liang)值進行溫(wēn)壓補🧑🏽‍🤝‍🧑🏻償。
3溫(wēn)壓補償信(xin)号對流量(liàng)測量值的(de)影響
　　某電(diàn)廠鍋爐采(cǎi)用超超臨(lin)界、螺旋爐(lú)膛、一次中(zhong)間再熱、平(píng)衡🐅通風、固(gù)态排渣、全(quán)鋼構架、露(lù)天布置的(de)I型鍋爐，DCS系(xi)統采用H-5000M系(xi)統。機📞組正(zhèng)常運行中(zhōng)給水系統(tong)采用兩台(tái)50%容⚽量汽動(dong)給水泵，主(zhǔ)給水流量(liang)測量采用(yòng)差壓變送(sòng)器+節流噴(pēn)嘴的方式(shì)，機組❤️額定(dìng)工況✉️下主(zhu)給水❗壓力(lì)約爲28MPa,主給(gei)水溫度約(yue)👄爲300℃。DCS系統中(zhōng)主🏃🏻‍♂️給水流(liú)量的📧計算(suàn)邏輯如圖(tu)1所示。
 
3.1溫度(dù)補償信号(hào)對流量值(zhi)的影響
　　假(jiǎ)定機組某(mǒu)一工況下(xia)主給水壓(yā)力爲28MPa，差壓(ya)變送器測(ce)得的節流(liú)🈲件前後差(cha)壓值爲100kPa，溫(wen)度信号因(yin)故障導🎯緻(zhi)跳♈變。以300℃爲(wei)基準以50爲(wei)一數據間(jian)隔，分别輸(shū)人到DCS系統(tǒng)進行模拟(ni)，溫度信号(hao)變化對主(zhǔ)給水流量(liàng)的影響。
　　衆(zhōng)所周知水(shuǐ)的臨界點(diǎn)爲壓力22.129MPa，溫(wēn)度374.15℃。從表1可(kě)以看出給(gei)水溫㊙️度在(zai)350℃~400℃之間波動(dong)時，給水流(liú)量波動最(zui)大。表明在(zai)此⛷️溫度區(qu)間内DCS系統(tǒng)計💰算時認(rèn)爲水已經(jīng)從液态🚶‍♀️轉(zhuan)換爲了汽(qì)态，壓縮水(shuǐ)的密度大(da)幅降低導(dǎo)緻最終的(de)給水流🌈量(liang)發生大幅(fu)下降。
 
3.2壓力(li)補償信号(hào)對流量值(zhí)的影響
　　假(jia)定機組某(mou)一工況下(xia)主給水溫(wēn)度爲300，差壓(yā)變送器測(ce)得的節流(liú)件前後差(chà)壓值爲100kPa,主(zhu)給水壓力(lì)信号因故(gu)障導緻跳(tiào)變。以28MPa爲基(ji)準，以4MPa爲一(yī)數據間隔(ge)，分别輸人(rén)到DCS系統進(jìn)行💘模拟，壓(yā)力信号變(bian)化對主給(gěi)水流量的(de)影響。
　　從表(biao)2可以看出(chū)，在壓力爲(wei)12MPa~8MPa之間壓縮(suo)水的密度(du)大幅🔞度☀️降(jiàng)🔞低。經計算(suan)12MPa壓力下水(shuǐ)的飽和溫(wen)度爲325℃C,8MPa壓力(li)下水的飽(bǎo)和溫度爲(wèi)295℃，低于了預(yu)置值300℃。表明(ming)在此壓力(li)區間内DCS系(xi)統計算時(shí)認爲水已(yǐ)經從液态(tài)轉換爲了(le)汽态，壓縮(suō)水的密度(du)大幅降低(dī)導緻最終(zhōng)的給水流(liú)量發🌈生大(dà)幅下降。
 
　　綜(zong)上所述，采(cǎi)用差壓式(shi)流量計測(ce)量介質流(liú)量時溫度(du)、壓力信号(hao)的穩定性(xing)和準确性(xing)對最終能(néng)否正确地(di)測量介質(zhì)流量是至(zhi)關重要的(de)，尤其是溫(wen)度或壓力(li)信号發生(sheng)大幅度跳(tiao)變使二次(cì)計算軟件(jian)(如DCS系統🏃)認(rèn)爲被測介(jiè)質的狀态(tai)已發生✂️汽(qi)液兩相變(biàn)化時，将導(dǎo)緻被測介(jie)質的流量(liàng)值大幅失(shī)真。如果被(bèi)測介質的(de)流量信号(hào)參與機組(zu)重要聯鎖(suo)保護時，将(jiāng)對機組的(de)安全穩定(ding)運行産生(shēng)重要影響(xiang)。
4溫壓補償(cháng)信号薄弱(ruo)點分析及(jí)解決對策(cè)
　　現在電力(lì)生産中已(yi)經重視參(cān)與重要聯(lián)鎖保護信(xin)📱号💁的♈可🎯靠(kao)性問題，參(can)與控制的(de)信号一般(ban)采取三取(qǔ)中,參與保(bǎo)護的信号(hao)一般采取(qǔ)三取二的(de)方式進行(háng)信号真💘實(shí)性的判斷(duan)。但仍普遍(biàn)❤️存在的一(yi)個盲點爲(wèi)☁️隻重視參(can)與保護信(xin)🔆号的本身(shēn)是不是冗(rong)✂️餘和分散(sàn)的，卻忽視(shì)了修正這(zhe)些信号的(de)測點的可(ke)靠性。如前(qián)述的鍋爐(lú)主給水流(liú)量信号,主(zhǔ)給水流量(liàng)信号作爲(wei)參與鍋爐(lu)💁給水流量(liàng)控制和鍋(guo)爐給水流(liu)量低保護(hù)的信号對(duì)整個鍋爐(lu)的安全穩(wen)定運行是(shi)至關重要(yào)🏃🏻的。從測點(diǎn)數量上來(lai)看，3個主給(gěi)水流量信(xin)号滿足模(mo)拟量控制(zhi)系統中的(de)三取中，保(bao)護系統中(zhong)✔️三取二的(de)信号配置(zhì)原則。但因(yīn)爲有溫壓(ya)補償信号(hao)的存在，就(jiu)✉️還需要從(cong)另一方面(mian)再次考量(liàng)主信号的(de)可靠性。
1)溫(wen)度或壓力(lì)信号三重(zhòng)冗餘配置(zhì)
　　增加溫度(du)或壓力信(xin)号的數量(liàng)，溫度或壓(yā)力信号本(ben)🥰身和主信(xìn)号一樣也(yě)采用三重(zhòng)冗餘的方(fang)式進行配(pei)置。這樣的(de)話無論是(shi)一對一的(de)對主信号(hào)進行補償(chang)或補償信(xìn)号三選後(hou)再🔞分别對(duì)主信号進(jìn)行補償，對(duì)提高主信(xin)号的可靠(kao)性都是有(you)利的。但受(shou)制于現場(chǎng)設備的實(shi)際情況，如(rú)果在設計(ji)階段就沒(mei)有考慮三(sān)重冗餘的(de)設置，後期(qī)增加的話(hua)一般是比(bǐ)較困難的(de),尤其是在(zài)電廠中的(de)四大管道(dào)上增🈲加測(ce)點。所以，溫(wēn)壓測點多(duo)重冗餘的(de)📐配置方式(shi)最好在設(shè)計階段就(jiù)應該進行(hang)考慮。
2)溫度(dù)或壓力測(cè)點雙冗餘(yu)配置
　　溫度(du)或壓力測(cè)點雙冗餘(yu)配置在一(yi)定程度上(shàng)可以提高(gao)主測🆚點的(de)可靠性，但(dan)要特别注(zhu)意雙冗餘(yú)測點信号(hào)的處理方(fāng)式，否則可(kě)能會比單(dān)測點信号(hào)更不可靠(kao)。
 
　　從圖2可以(yi)看出，在邏(luó)輯設計中(zhōng)已經考慮(lǜ)了當溫度(du)或壓力信(xìn)号出現故(gu)障時邏輯(jí)會自動保(bǎo)持故障前(qián)的密度值(zhí)，防止⚽信号(hào)✂️故障♈導緻(zhi)的密度值(zhí)大幅失真(zhen)。用于補🌈償(chang)計算密度(dù)值的溫度(du)或壓力信(xin)号如果爲(wèi)雙冗餘配(pèi)置的話，往(wǎng)往采用雙(shuāng)重冗餘信(xin)号兩選之(zhī)後的值。當(dang)兩個信号(hao)都正常時(shí)則兩選㊙️值(zhí)輸出爲兩(liang)💋個測量值(zhi)的均值;當(dāng)兩個信号(hào)中的其中(zhōng)一個故障(zhàng)時則切除(chú)故障信号(hào)，選擇其中(zhong)正常的信(xìn)号作爲輸(shū)🍓出信号。
　　信(xìn)号故障的(de)判斷方式(shi)一般分爲(wei)兩種:當信(xin)号超量程(chéng)或超🏃‍♂️過預(yu)設的變化(huà)速率時認(rèn)爲該信号(hào)故障。不🏃🏻‍♂️同(tong)的被測對(duì)象往往具(jù)有不同的(de)變化速率(lǜ)，速率判斷(duan)一般需要(yào)根據生産(chǎn)現場被測(cè)介質的實(shi)際情況由(you)經驗值給(gei)出。信号⭕超(chāo)量程的判(pan)斷一般根(gēn)據DCS系統中(zhong)預設的信(xìn)号量程，當(dang)實際檢測(cè)的信号超(chao)過量程的(de)-5%~105%時認爲信(xin)号故障。壓(yā)力信号一(yi)般由壓力(li)變送器進(jìn)行檢測，采(cǎi)用 壓力變(biàn)送器 時要(yào)求DCS系統内(nei)設置的信(xin)号量程要(yào)和就地變(biàn)送器中設(she)置😄的量程(cheng)一緻，所以(yi)DCS系統中壓(yā)力信号的(de)量程設置(zhì)一般都比(bǐ)🈲較嚴謹。溫(wēn)度信号一(yī)般采用 熱(re)電阻 或 熱(rè)電偶 進行(hang)檢測，熱電(diàn)阻或熱電(diàn)偶測量溫(wen)度時不依(yī)賴于DCS系統(tǒng)中設💃置🌂的(de)信号量程(cheng)，而是根據(jù)檢測到的(de)電阻值(熱(rè)電阻⭐)或毫(háo)伏值(熱電(dian)偶)進行測(ce)量，所以相(xiang)對壓🤩力信(xin)号來講溫(wen)度信号在(zai)DCS中設置的(de)量程值較(jiào)爲随意，這(zhè)就爲超量(liàng)程判🧡斷信(xìn)号故⭕障埋(mái)下了隐患(huàn)。
　　舉例來講(jiǎng)，如果在機(ji)組正常運(yun)行中用于(yú)補償流量(liàng)信号的溫(wēn)度信号值(zhi)約爲300℃，溫度(du)信号在DCS系(xì)統中設置(zhi)的量🈚程上(shàng)下限爲0℃~1000℃。當(dang)其中一個(gè)溫度信号(hào)跳變至700℃時(shí)，這時的DCS系(xì)統不會判(pàn)斷其爲故(gu)障，則兩⛹🏻‍♀️個(ge)溫.度信号(hao)經雙選塊(kuai)後輸出爲(wèi)500℃。根據表1中(zhong)的數據可(ke)🙇🏻以得出此(cǐ)時的流量(liang)值已經大(da)幅失真，嚴(yan)重影響了(le)機組的安(ān)全穩定運(yun)行。
　　雙冗餘(yú)配置的溫(wen)壓補償測(ce)點，其中任(ren)一測點波(bō)動均㊙️會影(yǐng)響💰輸出值(zhi)，如果信号(hao)故障判斷(duàn)功能設置(zhi)不合理，在(zài)某📧種程度(du)上🧑🏾‍🤝‍🧑🏼講将會(hui)比單個測(cè)點可靠性(xìng)更低。所以(yi)，雙冗餘配(pei)置的🌈測點(diǎn)在信号故(gù)障判斷時(shi)應合理地(di)設置信号(hao)量程，尤其(qí)要保證任(ren)一信号跳(tiào)變時兩選(xuan)輸出值不(bu)要超過被(bèi)測介質汽(qi)液兩相的(de)轉👣換點，否(fǒu)則将引起(qǐ)被測介質(zhi)流量的大(da)幅波動。
3)溫(wen)度或壓力(lì)信号單點(diǎn)配置
　　如果(guo)溫度或壓(yā)力信号單(dan)點配置時(shí)，要充分考(kǎo)慮單點信(xin)号故障後(hòu)對被測介(jie)質流量的(de)影響，需要(yao)設置合理(li)的信号故(gu)障判斷邏(luo)輯和參數(shu)，除此還可(ke)考慮對溫(wēn)壓補償後(hou)的密度值(zhi)進行限幅(fú)，保證溫壓(yā)補償後的(de)介質㊙️密度(dù)值不因溫(wēn)壓補償信(xìn)号故障發(fā)生大幅跳(tiào)變。除上述(shu)外，還需考(kǎo)慮如果單(dān)點信号故(gù)障且🏃🏻‍♂️又無(wú)法及時進(jìn)行處理的(de)情況下對(duì)設備長期(qi)運行的影(ying)響。在增加(jia)實際測點(dian)困難的情(qing)況下，可考(kao)慮采💜用🔞類(lèi)似信号代(dài)替的方法(fǎ)，如采用同(tong)--管道或同(tóng)一設備上(shang)與該測點(dian)特征具☎️有(you)高度相似(si)的其它測(ce)點進行代(dài)替。如果上(shang)述辦法仍(reng)存在困難(nan)，還可考慮(lü)采用⭕其它(tā)特征信♉号(hao)拟合的辦(ban)法，如根據(ju)實際運行(hang)經驗⭐采用(yong)機組負荷(hé)信号折算(suàn)出對應☁️的(de)函數拟合(hé)出一條接(jie)近的曲線(xian)代替實際(jì)測點。采用(yòng)測點代替(ti)的方法時(shi)需要考慮(lǜ)當真實測(ce)點故障後(hou)切換至代(dai)替測☁️點時(shi)的無擾切(qie)換問題。
5結(jié)論
　　對差壓(ya)式流量計(jì)測量介質(zhi)流量時，溫(wen)壓補償信(xin)号對流量(liang)測量的影(ying)響進行了(le)分析。對溫(wen)壓補償邏(luo)輯中易忽(hū)略♍的薄弱(ruo)點進行了(le)分析并給(gei)出了相關(guan)的解決方(fang)案，目的是(shì)爲了使溫(wēn)壓補償信(xìn)号在差壓(ya)式💛流量計(jì)測介質流(liú)量時能發(fa)揮💞其本來(lai)功♍能，而不(bú)使💰其成爲(wèi)影響介質(zhi)流量測👅量(liàng)的問題，以(yi)期能夠爲(wei)廣大的生(sheng)産技術人(rén)員提供借(jiè)鑒經驗。

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