摘(zhāi)要:差(chà)壓式流量計 測(cè)量介質流量過程(chéng)中因(yīn)介質的(de)密度受(shòu)介質壓(yā)力和溫度的影(yǐng)響，所以要采用(yòng)溫壓(yā)信号對流(liú)量值(zhí)進行補償(cháng)。采用dcs系統分别(bié)對溫度和(hé)壓力(lì)信号(hào)的(de)波動對(duì)最終(zhōng)流量值的(de)影響進行了數(shù)據模拟分析(xī),說(shuō)明了溫度(dù)和壓(yā)力信号的(de)穩定(dìng)性和(hé)準确性對(duì)流量(liàng)的測(cè)量是(shì)至關(guān)重要的，分(fèn)析了dcs系統中典(diǎn)型的溫壓(yā)補償(cháng)邏輯存在(zài)的薄(báo)弱點(diǎn)，并給出了(le)相應的解決(jué)方案。
　　在電(diàn)力生産(chǎn)中流量屬于重(zhòng)要的測量參數(shù)，差壓式(shì)流量計以其(qí)較(jiào)低的價(jià)格、廣泛的應用場合、長(zhǎng)期的使用經(jīng)驗，以及越(yuè)來(lái)越高的(de)精度(dù)在流量(liàng)測量中(zhōng)一直占有非常重要的地位。爲(wèi)提高(gāo)差壓(yā)式流(liú)量計測量(liàng)精度(dù)，經常需要對(duì)介(jiè)質流量(liàng)測(cè)量進(jìn)行相應的溫度壓力補償，溫壓(yā)補(bǔ)償(cháng)信(xìn)号的準(zhǔn)确和穩定對測(cè)量具(jù)有重要的(de)影響。某電(diàn)廠曾(céng)發生(shēng)由于(yú)用于(yú)補償(cháng)鍋爐(lú)主給水流(liú)量(liàng)信号的(de)溫度信号發生(shēng)故障導(dǎo)緻主給(gěi)水流量大幅波(bō)動的情況，嚴重(zhòng)影響了機組的(de)安全穩定運行(háng)。
1差壓式(shì)流量計工作(zuò)原理(lǐ)
　　差壓(yā)式流(liú)量計主要(yào)由節(jiē)流部件和(hé) 差壓變送(sòng)器 組(zǔ)成，其原理(lǐ)遵循(xún)伯努利方程和(hé)流動連(lián)續性方(fāng)程。在密閉管道(dào)中的(de)單相流體(tǐ)經過(guò)節流(liú)件時(shí)，由于(yú)管道内的(de)流通截面(miàn)突然減小(xiǎo)，流體(tǐ)的(de)流(liú)速急速增(zēng)大，因(yīn)而流體(tǐ)的(de)動能(néng)相應(yīng)增加。此時流(liú)體(tǐ)的部分位(wèi)能轉化(huà)爲(wèi)動能(néng)，流體在(zài)節(jiē)流件(jiàn)前後就會産生(shēng)壓力(lì)差。這個壓(yā)差值與流體的(de)流量有一個數(shù)值比，因此(cǐ)隻要(yào)測量壓差(chà)，就可(kě)以得到(dào)流體通過(guò)管道的流量(liàng)。差壓(yā)變送器(qì)将(jiāng)測量的節(jiē)流件(jiàn)前後實(shí)時差壓(yā)值送(sòng)至分(fèn)散控(kòng)制系統(以下簡(jiǎn)稱dcs系統),在dcs系統(tǒng)内根據相(xiàng)應的(de)計算公式就可(kě)以計(jì)算出(chū)實時的流量值(zhí)。在工(gōng)業實際生(shēng)産中，節流(liú)件(jiàn)前(qián)後的(de)差壓值與(yǔ)流量(liàng)值之(zhī)間的計算(suàn)公式常采(cǎi)用如(rú)下公式：
 
式(1)中:
qm一(yī)質量(liàng)流量(liàng)。
△p一節流件前後取壓(yā)口的(de)差(chà)壓(yā)。
ρ一節(jiē)流件(jiàn)正端取壓(yā)口平面上(shàng)的流體密度。
k一(yī)-綜合系數(一般可根(gēn)據節(jiē)流件計算(suàn)說明(míng)書中(zhōng)給出(chū).的節流件開孔(kǒng)直徑(jìng)、可膨脹性(xìng)系數、流量(liàng)系數(shù)等參(cān)數(shù)直(zhí)接求出)。
2差(chà)壓式流量(liàng)計溫(wēn)壓補償的(de)必要(yào)性
　　從式(1)中(zhōng)可以看出，采用(yòng)差壓(yā)式流量計測(cè)流量參(cān)數中(zhōng)，節流(liú)件前後取(qǔ)壓口(kǒu)的差壓可(kě)以通過差壓變送器直(zhí)接(jiē)進行測量(liàng)。k值爲(wèi)一常(cháng)數，唯一不(bú)确定變量爲被(bèi)測介質的密度(dù)ρ。而被(bèi)測介(jiè)質(zhì)的密度(dù)又(yòu)與被測介質(zhì)的溫度和壓力(lì)有關，在(zài)實際生産中(zhōng)介質的溫度和壓力(lì)值一(yī)般不(bú)是固定的(de)，而是(shì)随生(shēng)産(chǎn)工況的變化而随(suí)時變(biàn)化(huà)的(de)，即被(bèi)測介質的密度值是随時變化(huà)的。對(duì)于密度(dù)變(biàn)化所帶來的影(yǐng)響可以通過密(mì)度補償的方式(shì)來進(jìn)行(háng)修正，以(yǐ)得到最接近真實情(qíng)況的(de)流量,即對被測介質的流量值進行溫壓補償。
3溫壓(yā)補償(cháng)信号對(duì)流(liú)量測(cè)量值(zhí)的影響
　　某電廠(chǎng)鍋爐(lú)采用(yòng)超超臨界(jiè)、螺旋爐膛(táng)、一次(cì)中間再熱、平衡(héng)通風(fēng)、固态(tài)排渣(zhā)、全鋼構(gòu)架、露天(tiān)布置(zhì)的i型(xíng)鍋爐(lú)，dcs系統采(cǎi)用h-5000m系統(tǒng)。機組正常運行(háng)中給水系(xì)統采用兩台(tái)50%容量汽(qì)動給(gěi)水泵(bèng)，主給水流(liú)量測量采(cǎi)用差(chà)壓變送器+節流噴嘴(zuǐ)的方(fāng)式，機組額(é)定工(gōng)況下主給水壓力約爲28mpa,主(zhǔ)給水(shuǐ)溫度約爲300℃。dcs系統(tǒng)中主給水(shuǐ)流量的計算(suàn)邏輯如(rú)圖1所示。
 
3.1溫(wēn)度補(bǔ)償信(xìn)号對流量(liàng)值的影響
　　假定(dìng)機組某一(yī)工況(kuàng)下主給(gěi)水(shuǐ)壓力(lì)爲28mpa，差壓變(biàn)送器(qì)測得的節(jiē)流件(jiàn)前後差壓值(zhí)爲(wèi)100kpa，溫度信(xìn)号(hào)因故障導緻(zhì)跳變。以(yǐ)300℃爲基準(zhǔn)以(yǐ)50爲一(yī)數據間(jiān)隔，分别(bié)輸人到dcs系(xì)統進(jìn)行模(mó)拟，溫度信(xìn)号變化對(duì)主給(gěi)水流(liú)量(liàng)的(de)影響(xiǎng)。
　　衆所周知水的(de)臨界點爲(wèi)壓力(lì)22.129mpa，溫度374.15℃。從表(biǎo)1可以(yǐ)看出(chū)給水溫度(dù)在350℃~400℃之間波動時(shí)，給水(shuǐ)流量(liàng)波動(dòng)最大。表明(míng)在此(cǐ)溫度區間内dcs系(xì)統計算時(shí)認爲(wèi)水已(yǐ)經(jīng)從液态(tài)轉換爲(wèi)了汽态(tài)，壓縮(suō)水的密度(dù)大幅降低(dī)導緻(zhì)最終(zhōng)的(de)給水流(liú)量發生大(dà)幅下(xià)降。
 
3.2壓力補償信(xìn)号對流量值(zhí)的影響
　　假定機組(zǔ)某一(yī)工(gōng)況下主(zhǔ)給水溫度爲300，差(chà)壓變送器測得(dé)的節流件前後(hòu)差壓值爲(wèi)100kpa,主給(gěi)水壓(yā)力信号因(yīn)故障導緻跳變。以28mpa爲(wèi)基準(zhǔn)，以4mpa爲(wèi)一數(shù)據間(jiān)隔(gé)，分(fèn)别輸人(rén)到dcs系統進行模(mó)拟(nǐ)，壓力信号變化對主(zhǔ)給水(shuǐ)流(liú)量的影(yǐng)響。
　　從表2可(kě)以(yǐ)看(kàn)出，在壓力爲12mpa~8mpa之(zhī)間壓縮水的密度大幅度(dù)降低(dī)。經計(jì)算(suàn)12mpa壓力下(xià)水的飽和溫度(dù)爲325℃c,8mpa壓(yā)力下水的(de)飽和溫度(dù)爲295℃，低(dī)于了預置(zhì)值300℃。表(biǎo)明在此壓(yā)力區(qū)間内dcs系統(tǒng)計算(suàn)時認(rèn)爲水已經(jīng)從液(yè)态轉換爲(wèi)了汽态(tài)，壓縮水(shuǐ)的密(mì)度大幅降(jiàng)低導緻最終的給水(shuǐ)流量發生(shēng)大幅下降。
 
　　綜上(shàng)所述(shù)，采用差壓(yā)式流量計(jì)測量(liàng)介質流(liú)量時(shí)溫(wēn)度、壓力(lì)信(xìn)号的穩定性和準确(què)性對最(zuì)終(zhōng)能否(fǒu)正确(què)地測(cè)量介(jiè)質流量是至關重要的，尤(yóu)其是(shì)溫度或壓力信(xìn)号發(fā)生(shēng)大幅度(dù)跳(tiào)變(biàn)使(shǐ)二次計(jì)算軟件(如dcs系統(tǒng))認爲被測(cè)介質(zhì)的狀态已發生(shēng)汽液兩相變化時，将(jiāng)導緻被測(cè)介質的流量值大幅(fú)失(shī)真(zhēn)。如果(guǒ)被測介質(zhì)的流量信(xìn)号(hào)參(cān)與機組(zǔ)重要聯(lián)鎖保(bǎo)護時，将對機組(zǔ)的安全穩定運(yùn)行産生重要影(yǐng)響。
4溫(wēn)壓補償信号薄(báo)弱點分析(xī)及解決(jué)對(duì)策
　　現在電力生(shēng)産中(zhōng)已經(jīng)重視參與(yǔ)重要(yào)聯鎖保護信号的可靠性(xìng)問題，參(cān)與控制(zhì)的信号一(yī)般采(cǎi)取三(sān)取(qǔ)中(zhōng),參與(yǔ)保護(hù)的信号一(yī)般(bān)采(cǎi)取三取二(èr)的方式進(jìn)行信号真實(shí)性的判(pàn)斷。但(dàn)仍(réng)普遍存在的(de)一個盲點爲隻重視參與(yǔ)保護信号的(de)本(běn)身是不是冗餘和分(fèn)散的，卻忽(hū)視了(le)修(xiū)正(zhèng)這些(xiē)信(xìn)号(hào)的測點的(de)可靠性。如(rú)前述的鍋(guō)爐主(zhǔ)給水(shuǐ)流量信(xìn)号,主給(gěi)水流(liú)量信号作(zuò)爲參與鍋爐給(gěi)水流量控制和(hé)鍋爐(lú)給(gěi)水(shuǐ)流量低保護的信号對整個鍋(guō)爐的(de)安全穩定運行(háng)是至關重(zhòng)要的(de)。從測(cè)點(diǎn)數量上來看，3個(gè)主(zhǔ)給水流量(liàng)信号滿足模拟(nǐ)量控制系(xì)統中(zhōng)的三(sān)取(qǔ)中，保護系統(tǒng)中三(sān)取二的(de)信(xìn)号配(pèi)置原則。但因爲(wèi)有溫(wēn)壓補償信(xìn)号的(de)存在，就還需要(yào)從另一方(fāng)面再次考量主信号的可靠性(xìng)。
1)溫(wēn)度或(huò)壓力信(xìn)号三(sān)重(zhòng)冗(rǒng)餘配(pèi)置
　　增加溫度或(huò)壓力(lì)信(xìn)号的數(shù)量，溫(wēn)度(dù)或壓力信号(hào)本身和主(zhǔ)信号一(yī)樣(yàng)也(yě)采用三重冗餘的(de)方式進行配置(zhì)。這樣(yàng)的(de)話無論(lùn)是一對一的對(duì)主信号進行補(bǔ)償或補(bǔ)償信号(hào)三選(xuǎn)後(hòu)再分别(bié)對主信(xìn)号進行補償(cháng)，對提高主(zhǔ)信号的可靠性(xìng)都是有(yǒu)利的。但(dàn)受制于(yú)現(xiàn)場設(shè)備的實際(jì)情況，如(rú)果在設計階(jiē)段就沒有考慮(lǜ)三重(zhòng)冗餘(yú)的設(shè)置，後期增(zēng)加的(de)話一般是比較(jiào)困難的,尤其是(shì)在電廠中的四(sì)大管(guǎn)道(dào)上增加(jiā)測點。所以，溫壓測點(diǎn)多重冗餘的(de)配置方式最好在(zài)設計(jì)階(jiē)段(duàn)就應該(gāi)進(jìn)行考(kǎo)慮。
2)溫度(dù)或(huò)壓力(lì)測點雙冗(rǒng)餘配(pèi)置
　　溫度或壓力(lì)測點雙冗(rǒng)餘配(pèi)置在一定程度(dù)上可以(yǐ)提高主測點(diǎn)的可靠性，但要特(tè)别(bié)注意(yì)雙冗餘(yú)測點信(xìn)号的處理(lǐ)方式，否則(zé)可(kě)能會比(bǐ)單測點信(xìn)号更不(bú)可靠。
 
　　從(cóng)圖2可(kě)以看出，在邏輯(jí)設計(jì)中(zhōng)已經考(kǎo)慮了當(dāng)溫度或(huò)壓力(lì)信(xìn)号出現(xiàn)故障時邏輯會(huì)自動(dòng)保持故障(zhàng)前的密度值，防(fáng)止信号(hào)故障導(dǎo)緻的密度(dù)值大(dà)幅失真。用于補(bǔ)償計算密(mì)度值(zhí)的溫度(dù)或(huò)壓力(lì)信号如果(guǒ)爲雙(shuāng)冗餘(yú)配置的話(huà)，往往(wǎng)采用雙重(zhòng)冗餘信(xìn)号兩選(xuǎn)之後的(de)值(zhí)。當兩(liǎng)個信号都正常(cháng)時則兩選(xuǎn)值輸出爲兩個測量(liàng)值的均值;當兩(liǎng)個信号中(zhōng)的其(qí)中一個故(gù)障時(shí)則切除故障信(xìn)号，選(xuǎn)擇其中正(zhèng)常的(de)信号(hào)作爲(wèi)輸出信号。
　　信号(hào)故障(zhàng)的判斷方(fāng)式一般(bān)分爲兩種:當(dāng)信号超量(liàng)程或超過預設的變化速率時(shí)認爲該信号故障。不(bú)同的(de)被測(cè)對(duì)象往往(wǎng)具有(yǒu)不同(tóng)的變化(huà)速(sù)率，速率判斷一般需要根據生(shēng)産現場被測介(jiè)質(zhì)的實際情況(kuàng)由經驗值(zhí)給出(chū)。信号(hào)超量程的(de)判斷一(yī)般根據(jù)dcs系統(tǒng)中(zhōng)預(yù)設的(de)信号量程(chéng)，當實(shí)際檢測的信号超過量程的-5%~105%時(shí)認爲信(xìn)号故障(zhàng)。壓力(lì)信号一般由(yóu)壓力變送器(qì)進行檢測，采(cǎi)用(yòng) 壓力變送(sòng)器 時要求(qiú)dcs系統内設(shè)置的信号量程(chéng)要和就地(dì)變送(sòng)器中設(shè)置的(de)量(liàng)程一緻(zhì)，所(suǒ)以dcs系(xì)統中壓力信号的量程設置一(yī)般(bān)都比較嚴謹(jǐn)。溫度信号一般采用(yòng) 熱(rè)電阻 或(huò) 熱電偶 進行檢測，熱(rè)電(diàn)阻或熱(rè)電(diàn)偶測量溫度(dù)時不依(yī)賴于dcs系(xì)統中設(shè)置的信(xìn)号量(liàng)程(chéng)，而是根(gēn)據檢測到的電(diàn)阻值(zhí)(熱電(diàn)阻)或(huò)毫伏值(熱電偶(ǒu))進行(háng)測量，所以(yǐ)相對壓力信号來講溫度信号(hào)在dcs中設置(zhì)的量(liàng)程值較(jiào)爲(wèi)随意(yì)，這就爲超(chāo)量程(chéng)判斷信(xìn)号(hào)故障(zhàng)埋下(xià)了(le)隐(yǐn)患。
　　舉例來講(jiǎng)，如果在(zài)機組正常運行中用于補償流(liú)量信号(hào)的(de)溫度(dù)信号(hào)值約(yuē)爲300℃，溫度(dù)信号在dcs系統(tǒng)中設置的量程(chéng)上下限爲(wèi)0℃~1000℃。當其中一個溫(wēn)度信(xìn)号跳變至700℃時，這時的(de)dcs系統不會(huì)判斷其爲故障，則兩個溫.度信(xìn)号經雙(shuāng)選塊後輸出(chū)爲500℃。根據表(biǎo)1中的數(shù)據可以(yǐ)得出此時的流(liú)量值(zhí)已經大幅(fú)失真(zhēn)，嚴(yán)重影響(xiǎng)了機組的(de)安全(quán)穩定運(yùn)行。
　　雙冗(rǒng)餘配置的溫壓(yā)補償(cháng)測點(diǎn)，其中(zhōng)任一測(cè)點(diǎn)波動(dòng)均會(huì)影響(xiǎng)輸出(chū)值，如果信(xìn)号故(gù)障判斷功能(néng)設置不合理，在某種程(chéng)度上(shàng)講将(jiāng)會比單(dān)個(gè)測點可靠性更低。所(suǒ)以，雙冗餘配置的測點在(zài)信号(hào)故障判(pàn)斷時應(yīng)合理地(dì)設置信号量程，尤其要(yào)保證任一信号跳變時兩(liǎng)選輸出值不要超過(guò)被測介(jiè)質汽液兩相(xiàng)的轉換點(diǎn)，否則将引(yǐn)起(qǐ)被測介質流量的(de)大幅波動。
3)溫度(dù)或壓(yā)力(lì)信号單點(diǎn)配(pèi)置(zhì)
　　如果溫(wēn)度或壓(yā)力(lì)信号(hào)單點(diǎn)配置時，要(yào)充分考慮單點(diǎn)信号(hào)故障(zhàng)後對被測介質流量(liàng)的影響，需要設(shè)置合理的(de)信号(hào)故障判斷邏輯(jí)和參(cān)數，除此還可考慮(lǜ)對溫壓補償後(hòu)的密(mì)度(dù)值進行(háng)限(xiàn)幅，保(bǎo)證溫壓補償後(hòu)的介質密(mì)度值(zhí)不因溫壓補償(cháng)信号故障(zhàng)發生(shēng)大幅跳變(biàn)。除上(shàng)述外，還(hái)需(xū)考慮(lǜ)如果(guǒ)單點信号故障且又(yòu)無法(fǎ)及時(shí)進行處(chù)理(lǐ)的情(qíng)況下(xià)對設備長期運行的(de)影響(xiǎng)。在增加實際測點困難的(de)情況下，可考(kǎo)慮采用類似信号(hào)代替的(de)方法，如采用(yòng)同--管道或(huò)同一設(shè)備(bèi)上與(yǔ)該測點特征(zhēng)具(jù)有高度(dù)相似的(de)其它測(cè)點進行(háng)代替(tì)。如果(guǒ)上述辦法(fǎ)仍存在困(kùn)難，還可(kě)考(kǎo)慮采(cǎi)用其它特征信号拟合的(de)辦法(fǎ)，如根據(jù)實(shí)際運行(háng)經驗采用機(jī)組負荷信号折(shé)算出對(duì)應的函(hán)數拟(nǐ)合(hé)出一條(tiáo)接近的曲(qǔ)線代(dài)替實(shí)際測點。采(cǎi)用測點代替的方法(fǎ)時需要考(kǎo)慮當真實(shí)測點(diǎn)故障(zhàng)後切換至(zhì)代替測點時的(de)無擾切換(huàn)問題(tí)。
5結論
　　對(duì)差(chà)壓式(shì)流量計(jì)測量介(jiè)質流量時，溫壓(yā)補償(cháng)信号對流(liú)量測量的影(yǐng)響(xiǎng)進行(háng)了(le)分析。對(duì)溫壓(yā)補償邏輯(jí)中易忽略的薄(báo)弱(ruò)點進行了分(fèn)析并給出了(le)相(xiàng)關的解決方案(àn)，目的(de)是爲了使(shǐ)溫壓補(bǔ)償信号(hào)在差(chà)壓式流量(liàng)計測介質流量(liàng)時能(néng)發揮(huī)其本來功能，而不使其成爲影(yǐng)響介(jiè)質流量測量的(de)問題，以(yǐ)期能夠(gòu)爲廣大的生産技術人(rén)員提供(gòng)借鑒(jiàn)經驗(yàn)。

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