摘要(yao):差壓式流(liú)量計 測量(liang)介質流量(liàng)過程中因(yin)介質的密(mì)度受介質(zhi)壓力和溫(wēn)度的影響(xiǎng)，所以要采(cai)用溫壓信(xin)号對流量(liàng)值進行補(bu)償。采用DCS系(xi)♌統分别對(dui)溫度和壓(yā)力信号的(de)波動㊙️對最(zuì)終流量值(zhí)的影響進(jìn)行了🏃數據(jù)模拟分析(xī),說明了溫(wēn)度和🌈壓力(lì)信号的穩(wěn)定性和準(zhun)确性🤞對流(liú)量的✌️測量(liang)是至關重(zhòng)要的，分析(xi)了DCS系統中(zhōng)典型的溫(wēn)壓補償邏(luo)輯存在的(de)薄弱點，并(bìng)給出㊙️了相(xiang)應的解決(jue)方案。
　　在電(diàn)力生産中(zhong)流量屬于(yú)重要的測(ce)量參數，差(chà)壓式流量(liang)計以其較(jiao)低的價格(gé)、廣泛的應(yīng)用場合、長(zhang)期的使用(yong)經驗，以及(ji)越來越高(gāo)的精度在(zai)流量測量(liang)中一直占(zhan)有非常重(zhong)💰要的地位(wèi)。爲提高差(cha)壓🔞式流量(liang)計測量精(jīng)度，經🔆常需(xu)要對介質(zhì)流量測量(liang)進行相應(ying)的溫度壓(ya)力補償，溫(wēn)壓補償信(xìn)号的準确(què)和穩定對(duì)測量具有(you)重要的影(ying)☀️響。某電廠(chang)曾發生由(you)于用于補(bu)♊償鍋爐主(zhǔ)給水🔞流量(liang)信🤩号的溫(wēn)☁️度信号發(fā)生故障導(dǎo)緻主⛷️給⭐水(shuǐ)流量大幅(fú)波動的情(qíng)況，嚴重影(yǐng)響了機組(zǔ)的安全穩(wěn)定運行。
1差(chà)壓式流量(liàng)計工作原(yuan)理
　　差壓式(shi)流量計主(zhǔ)要由節流(liú)部件和 差(chà)壓變送器(qì) 組成，其原(yuán)理遵循伯(bo)努利方程(cheng)和流動連(lián)續性方程(cheng)。在🐆密閉管(guǎn)👉道🔞中的單(dān)相流體經(jīng)過節流件(jiàn)時，由于管(guan)道内的流(liu)通截面突(tu)然減小，流(liú)體的流速(sù)急速增大(da)，因而流體(tǐ)的動🐆能相(xiàng)應增加。此(cǐ)✉️時流體💜的(de)部分位能(néng)轉化爲動(dòng)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(tǐ)的流量有(yǒu)一個數值(zhí)比，因此隻(zhī)要測量壓(ya)差，就可以(yi)得到流體(ti)通過管道(dao)的流量。差(cha)💯壓變送器(qì)将測量的(de)節流件前(qián)後實時差(cha)壓值送至(zhì)分散控制(zhi)系統(以下(xia)🌈簡稱DCS系統(tǒng)),在DCS系統内(nei)根據相應(yīng)的計算公(gōng)式就可以(yi)計算出實(shi)時的流量(liàng)值。在工業(ye)實際生産(chǎn)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(yī)節流件前(qián)後取壓口(kǒu)的差壓。
ρ一(yī)節流件正(zheng)端取壓口(kou)平面上的(de)流體密度(dù)。
K一-綜合系(xi)數(一般可(ke)根據節流(liu)件計算說(shuo)明書中給(gei)出.的節流(liu)件開孔直(zhi)徑、可膨脹(zhang)性系數、流(liu)量系數等(děng)參數直接(jie)求出❌)。
2差壓(yā)式流量計(jì)溫壓補償(chang)的必要性(xing)
　　從式(1)中可(ke)以看出，采(cai)用差壓式(shi)流量計測(ce)流量參數(shu)中，節流件(jian)☀️前🐉後取壓(ya)口的差壓(ya)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(shù)，唯一不确(que)定變量爲(wèi)被測介質(zhi)的密度ρ。而(ér)被😄測介質(zhi)的密度又(yòu)與被測介(jie)質的溫度(dù)和壓力有(you)關，在實際(ji)生産中介(jiè)質的溫度(dù)⭐和壓力值(zhí)一般不是(shi)固定🐪的，而(ér)是随生産(chan)工況的變(biàn)化而随時(shí)變🔞化的，即(jí)被測介質(zhì)🈲的密度值(zhí)是随時變(bian)化的。對于(yú)密度變化(huà)所帶來的(de)影響可以(yǐ)通過密度(dù)補償的方(fang)式來進行(háng)修正，以得(dé)到最接近(jìn)真實情況(kuàng)📞的流量,即(ji)對被測介(jie)質的流量(liàng)值進行溫(wēn)壓補償。
3溫(wēn)壓補償信(xìn)号對流量(liàng)測量值的(de)影響
　　某電(dian)廠鍋爐采(cai)用超超臨(lín)界、螺旋爐(lu)膛、一次中(zhong)間再熱、平(píng)衡通風、固(gu)态排渣、全(quán)鋼構架、露(lu)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(zhu)給水流量(liang)測量采用(yòng)差壓變送(sòng)器+節流噴(pēn)嘴的方式(shi)，機組額定(ding)工況下主(zhǔ)給水🔴壓力(lì)約爲28MPa,主給(gei)水溫度約(yuē)📱爲300℃。DCS系統中(zhōng)主給水流(liu)量的計算(suàn)邏輯如圖(tu)1所示。
 
3.1溫度(du)補償信号(hao)對流量值(zhi)的影響
　　假(jiǎ)定機組某(mou)一工況下(xia)主給水壓(ya)力爲28MPa，差壓(ya)變送器🌈測(cè)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(zhì)跳變。以300℃爲(wèi)基準以50爲(wèi)一數據間(jiān)隔，分别輸(shū)人到DCS系統(tong)進行模拟(nǐ)，溫度信号(hào)變化對主(zhu)給水流量(liang)的影響。
　　衆(zhong)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(zài)350℃~400℃之間波動(dong)時，給水流(liu)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(liàng)發生大幅(fú)下降。
 
3.2壓力(lì)補償信号(hào)對流量值(zhí)的影響
　　假(jiǎ)定機組某(mou)一工況下(xia)主給水溫(wēn)度爲300，差壓(ya)變送器測(cè)得的節流(liú)🈲件前後差(cha)壓值爲100kPa,主(zhu)給水壓力(lì)信号因故(gù)障導緻跳(tiào)變。以28MPa爲🍓基(ji)準，以4MPa爲一(yi)數據間隔(ge)，分别輸人(ren)到DCS系統進(jin)行模拟，壓(yā)力信号變(biàn)化對❓主給(gei)水流量的(de)影響。
　　從表(biǎo)2可以看出(chū)，在壓力爲(wei)12MPa~8MPa之間壓縮(suō)水的密度(dù)大幅度降(jiang)低。經計💁算(suan)12MPa壓力下水(shuǐ)的飽和溫(wēn)度爲325℃C,8MPa壓力(li)下水的飽(bǎo)和溫度爲(wèi)🈲295℃，低于了預(yù)置值300℃。表明(míng)在此壓力(lì)區間内DCS系(xi)統計算時(shí)認爲水已(yi)經從液态(tai)轉換爲了(le)汽态，壓縮(suo)水的密度(dù)大幅降低(dī)導緻最終(zhong)的給👉水流(liu)量發生大(dà)幅下降。
 
　　綜(zong)上所述，采(cǎi)用差壓式(shì)流量計測(cè)量介質流(liu)量時溫度(du)🚩、壓力信号(hao)的穩定性(xìng)和準确性(xing)對最終能(neng)否正确地(di)測🏒量介質(zhì)流量是至(zhì)關重要的(de)，尤其是溫(wen)度或壓力(li)信号發生(shēng)大幅度跳(tiào)🈲變使二次(cì)計算軟件(jiàn)(如DCS系統)認(ren)爲被測介(jie)質的狀态(tai)已發生汽(qì)液兩相變(bian)化時，将導(dǎo)緻被測介(jie)質的流量(liang)值大幅失(shī)真。如果被(bei)測介質💋的(de)流量信号(hào)參與機組(zǔ)重要聯鎖(suo)保護時，将(jiang)對機組的(de)安全穩定(ding)運行産生(shēng)重要影響(xiǎng)。
4溫壓補償(cháng)信号薄弱(ruo)點分析及(ji)解決對策(ce)
　　現在電力(li)生産中已(yi)經重視參(cān)與重要聯(lian)鎖保護信(xìn)❤️号的可㊙️靠(kao)📞性💋問題，參(can)與控制的(de)信号一般(bān)采取三取(qu)中,參與保(bǎo)護的信号(hao)一般采取(qu)三取二的(de)方式進行(hang)信号真實(shí)性的判斷(duàn)。但仍普遍(biàn)存在的一(yi)個盲點爲(wèi)隻重視參(can)與保護信(xìn)🔴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(kě)靠性。如前(qian)㊙️述的鍋爐(lu)主給水流(liu)量信号,主(zhu)給水流量(liàng)信号作爲(wei)參與鍋爐(lú)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(lú)的安全穩(wěn)定運行是(shi)至關重要(yao)的。從測點(diǎn)數量上來(lái)看，3個主給(gei)水流量信(xin)号滿🌈足模(mó)拟量控制(zhi)系統中的(de)三取中，保(bǎo)護系統中(zhong)🏃‍♀️三取二的(de)信号配置(zhi)原則。但因(yīn)爲有溫壓(yā)補償信号(hao)的存在，就(jiù)還需‼️要從(cong)另一方面(miàn)再次🐇考量(liang)主信号的(de)可靠性。
1)溫(wēn)度或壓力(li)信号三重(zhong)冗餘配置(zhi)
　　增加溫度(dù)或壓力信(xìn)号的數量(liàng)，溫度或壓(yā)力信号本(běn)⛱️身和主信(xin)🥵号一樣也(yě)采用三重(zhòng)冗餘的方(fāng)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(cháng)或補償信(xìn)号三選後(hòu)再分别對(dui)🌏主信号進(jìn)行補償，對(dui)提高主信(xìn)号的可靠(kao)❌性都是有(yǒu)🔱利的。但受(shou)制于現場(chǎng)設備的實(shí)際情況，如(ru)果在設計(ji)階段就沒(méi)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(cè)點。所以，溫(wen)壓測點多(duō)重冗餘的(de)♻️配置方式(shì)最好在設(shè)計階段就(jiu)應該進行(háng)考慮。
2)溫度(du)或壓力測(ce)點雙冗餘(yu)配置
　　溫度(dù)或壓力測(ce)點雙冗餘(yú)配置在一(yī)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(fang)💚式，否則可(kě)能會比單(dān)測點信号(hao)更不可靠(kào)。
 
　　從圖2可以(yi)看出，在邏(luó)輯設計中(zhōng)已經考慮(lü)了當溫度(dù)或壓力信(xìn)号出現故(gu)障時邏輯(jí)會自動保(bǎo)持故障前(qian)的密度值(zhí)，防止信号(hào)🔆故障導緻(zhì)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(xìn)号如果爲(wèi)雙冗餘配(pei)❄️置的話，往(wǎng)往采用雙(shuāng)重冗餘信(xìn)号兩選之(zhi)🏃‍♂️後的值。當(dāng)兩個信号(hào)都正常時(shí)則兩選值(zhi)輸出爲兩(liang)個測量值(zhí)的均🌈值;當(dāng)兩個信号(hao)中的其中(zhōng)一個🍓故障(zhang)時則切除(chú)故障信号(hao)，選擇其中(zhōng)正常的信(xin)号作爲輸(shu)出信号。
　　信(xin)号故障的(de)判斷方式(shì)一般分爲(wèi)兩種:當信(xìn)号超量👣程(cheng)或超過🙇🏻預(yù)設的變化(hua)速率時認(rèn)爲該信号(hào)故障。不同(tóng)的被測對(duì)象🔞往往具(ju)有不同的(de)變化速率(lǜ)，速率判📧斷(duan)一般需要(yào)根據生産(chan)現場被測(cè)介質的實(shi)際情況由(you)經驗值給(gei)出。信号超(chao)量程的判(pan)斷一般根(gen)據DCS系統中(zhōng)預設的信(xìn)号量程，當(dāng)實際檢測(cè)的信号超(chao)過量程😘的(de)-5%~105%時認爲信(xìn)号故障。壓(ya)力信号一(yi)般由壓力(li)變送器進(jin)行檢測🈲，采(cǎi)用 壓力變(bian)送器 時要(yao)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(chéng)一緻，所以(yǐ)DCS系統中壓(yā)力信号的(de)量程設置(zhì)一般都比(bi)較嚴謹。溫(wēn)度信号一(yī)般采用 熱(rè)電阻 或 熱(re)電偶 進行(hang)檢測，熱電(dian)阻或熱電(diàn)偶測量溫(wen)度時不依(yi)賴于DCS系統(tong)中設置的(de)信号量程(chéng)，而是根據(ju)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(jiao)爲随💃🏻意，這(zhè)就爲超量(liàng)程判♊斷信(xìn)号故✨障埋(mai)下了🌈隐患(huan)。
　　舉例來講(jiang)，如果在機(ji)組正常運(yùn)行中用于(yu)補償流量(liang)信号的溫(wēn)度信号值(zhí)約爲300℃，溫度(du)信号在DCS系(xì)統中設置(zhì)的量程上(shang)下限爲0℃~1000℃。當(dang)其中一個(ge)溫度信号(hao)跳變至700℃時(shí)，這時的DCS系(xì)統不會判(pan)斷其爲故(gù)障，則兩個(ge)溫.度信号(hào)經雙選塊(kuai)後輸出爲(wei)500℃。根據表1中(zhōng)♻️的數據可(kě)以得出此(ci)時的流量(liàng)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(cè)點，其中任(ren)一測點波(bo)動均會影(ying)👣響輸出值(zhi)，如果信号(hào)故障判斷(duan)功能設置(zhì)不合理，在(zài)某♋種程度(du)上講将會(huì)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(hào)量程，尤其(qi)要保證任(rèn)一信号跳(tiao)變時兩選(xuǎn)輸出值不(bu)要超過被(bei)測介質汽(qi)液兩相的(de)轉🔴換點，否(fǒu)則将引起(qi)被測介質(zhi)流🌈量的大(da)幅波動。
3)溫(wēn)度或壓力(lì)信号單點(dian)配置
　　如果(guǒ)溫度或壓(yā)力信号單(dān)點配置時(shi)，要充分考(kao)慮單點信(xìn)号故障後(hòu)對被測介(jie)質流量的(de)影響，需要(yao)設置合理(lǐ)的信🔴号故(gù)障判斷邏(luo)輯和參數(shu)，除此還可(ke)考慮對溫(wen)壓補償後(hou)🤞的密度值(zhi)進行限幅(fú)，保證溫壓(ya)補償後的(de)介質✌️密度(du)值不因溫(wēn)壓補償信(xìn)号故障發(fā)生大幅跳(tiào)變。除上述(shù)外，還需考(kao)慮如果單(dan)點信号故(gù)障且又無(wu)法及時進(jìn)行處理的(de)情況下對(duì)設備長期(qī)運行的影(yǐng)響。在增加(jia)實際測點(diǎn)困難的情(qing)況下，可考(kǎo)慮采✂️用類(lei)似信号代(dai)替的方法(fa)，如采用同(tong)--管📧道或同(tóng)一設備上(shang)與該測點(diǎn)特征具有(yǒu)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(ta)特征信号(hao)拟合的辦(ban)法👣，如根據(jù)實際運行(háng)經驗采用(yong)機組負荷(hé)信号折算(suan)😍出對應的(de)函數拟合(hé)出一條接(jie)近的曲線(xiàn)代替實際(ji)測點。采用(yong)測點代替(tì)的方法時(shí)需要考慮(lü)當真實測(cè)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(jie)論
　　對差壓(ya)式流量計(jì)測量介質(zhi)流量時，溫(wen)壓補償信(xìn)号對流量(liàng)測量的影(yǐng)響進行了(le)分析。對溫(wēn)壓補償邏(luo)輯❗中易忽(hū)略🙇‍♀️的薄弱(ruò)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(xin)号在差壓(yā)式流量計(jì)測🈲介質流(liú)量時能發(fā)揮其本來(lái)功能，而不(bu)使🚶‍♀️其成爲(wèi)影響🌈介質(zhi)流量測量(liang)的問題，以(yi)期能夠爲(wèi)廣📧大的生(sheng)産技術人(rén)員提供借(jiè)鑒經驗。

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