摘(zhai)要:差壓(ya)式流量(liàng)計 測量(liàng)介質流(liú)量過程(chéng)中因介(jie)質的密(mi)度受介(jiè)質壓力(lì)和溫度(dù)的✨影⛱️響(xiang)，所以要(yào)采用溫(wen)壓信号(hào)對流量(liàng)值進行(hang)補償。采(cai)用DCS系統(tǒng)分别對(duì)溫度和(hé)壓力信(xìn)号的波(bō)動對最(zui)終✂️流量(liàng)值☀️的影(ying)響進行(hang)了數據(jù)模♌拟分(fèn)析,說明(ming)了溫度(dù)和壓力(li)信号的(de)穩定性(xing)🈚和準确(què)性對流(liu)量的測(ce)量是至(zhì)關重要(yao)的，分析(xī)⛹🏻‍♀️了DCS系統(tong)中典🔴型(xíng)的溫壓(ya)補償邏(luó)輯存在(zai)☔的薄弱(ruò)點，并給(gei)出🔴了相(xiang)應的解(jiě)決方案(àn)。
　　在電力(lì)生産中(zhong)流量屬(shu)于重要(yao)的測量(liàng)參數，差(cha)壓式❓流(liú)量計以(yǐ)其較低(di)的價格(gé)、廣泛的(de)應用場(chang)合、長期(qī)的使用(yong)經驗，以(yi)及越來(lái)越高的(de)精度在(zai)流量測(cè)量中一(yī)直占有(yǒu)非常重(zhòng)要的地(dì)位。爲提(tí)高差壓(yā)式流量(liàng)計測🤟量(liang)精度，經(jīng)常需要(yao)對介質(zhi)流量測(ce)量進行(hang)🛀相應的(de)溫🥰度壓(ya)力補償(cháng)，溫壓補(bu)償信号(hao)的準确(que)和♈穩定(dìng)對測量(liàng)具有重(zhòng)要的㊙️影(yǐng)響。某電(dian)廠曾發(fā)生由于(yu)用于補(bu)💜償鍋爐(lu)主給水(shui)流量信(xin)号的溫(wen)度信号(hào)發生故(gù)障導緻(zhi)主給水(shuǐ)流量大(da)幅波動(dòng)的情況(kuang)，嚴重影(ying)響了機(jī)組的安(ān)全穩定(dìng)運行。
1差(chà)壓式流(liú)量計工(gōng)作原理(lǐ)
　　差壓式(shì)流量計(ji)主要由(yóu)節流部(bù)件和 差(chà)壓變送(sòng)器 組成(cheng)，其原理(li)遵循伯(bó)努利方(fang)程和流(liú)動連續(xu)性方程(chéng)。在密😘閉(bi)管道中(zhōng)的單相(xiang)流體經(jing)過節流(liu)件時，由(yóu)于管道(dào)内的流(liu)通截面(miàn)突然減(jian)🚶‍♀️小，流體(tǐ)的流速(sù)急速增(zēng)大，因而(ér)流體的(de)動能相(xiang)應🏃🏻增加(jiā)。此📱時流(liú)體的部(bu)分位能(neng)轉化爲(wèi)動能，流(liu)體在節(jie)流件前(qian)後就會(hui)産生壓(ya)力差。這(zhè)個壓差(cha)值與流(liú)體的流(liu)量有一(yi)個數☀️值(zhí)比，因此(cǐ)隻要測(ce)量壓差(chà)🌍，就可以(yǐ)得到流(liú)體通過(guò)管道的(de)流♈量。差(cha)壓變送(song)器将測(cè)量的節(jiē)流件前(qián)後實時(shí)差壓值(zhi)送至分(fèn)⛹🏻‍♀️散控制(zhi)系統(以(yi)下簡稱(cheng)DCS系統),在(zai)DCS系統⭐内(nèi)根據相(xiàng)應的計(jì)算公式(shi)就可以(yi)計算出(chū)實時的(de)流量值(zhi)。在工業(yè)實際生(shēng)産中，節(jie)流件前(qián)後的差(chà)壓值與(yǔ)流量值(zhí)之間的(de)計算公(gōng)式常采(cai)用如下(xia)公式：
 
式(shi)(1)中:
qm一質(zhì)量流量(liang)。
△P一節流(liú)件前後(hòu)取壓口(kǒu)的差壓(yā)。
ρ一節流(liú)件正端(duān)取壓口(kǒu)平面上(shang)的流體(tǐ)密度。
K一(yī)-綜合系(xi)數(一般(bān)可根據(ju)節流件(jian)計算說(shuō)明書中(zhōng)給☁️出.的(de)節流件(jian)開孔直(zhí)徑、可膨(peng)脹性系(xi)數、流量(liàng)系數等(děng)參數直(zhí)接求出(chu))。
2差壓式(shi)流量計(ji)溫壓補(bu)償的必(bì)要性
　　從(cong)式(1)中可(ke)以看出(chu)，采用差(cha)壓式流(liú)量計測(cè)流量參(can)數👈中，節(jiē)流💯件前(qian)後取壓(ya)口的差(cha)壓可以(yǐ)通過差(cha)壓變送(song)器直接(jie)進行測(cè)量。K值爲(wei)一常數(shù)，唯一不(bu)确定變(biàn)量爲被(bei)測介質(zhi)的密度(dù)ρ。而被👉測(ce)介質的(de)密度又(yòu)與被測(cè)介🏃質的(de)溫度和(he)壓力有(you)關，在實(shi)際生産(chan)中介質(zhi)的溫度(dù)和壓力(li)值一👌般(ban)不是固(gu)定的，而(ér)是随生(sheng)産工況(kuàng)的變⚽化(huà)而随時(shí)變化的(de)，即被測(cè)介質的(de)密度值(zhí)是随時(shi)變🍓化的(de)。對于密(mì)度變化(hua)所帶來(lai)的影響(xiang)🐅可以通(tong)過密度(du)補償的(de)方式來(lai)進行修(xiū)正，以得(dé)到最接(jie)近真實(shi)情況的(de)流量,即(ji)對被測(cè)介質💘的(de)流量值(zhi)進行溫(wen)壓補🛀償(cháng)。
3溫壓補(bu)償信号(hào)對流量(liàng)測量值(zhi)的影響(xiǎng)
　　某電廠(chǎng)鍋爐采(cai)用超超(chāo)臨界、螺(luó)旋爐膛(tang)、一次中(zhong)間再熱(rè)、平衡通(tong)風、固态(tài)排渣、全(quan)鋼構架(jia)、露天布(bu)置的I型(xíng)鍋爐，DCS系(xi)統采用(yòng)H-5000M系統。機(ji)組正❌常(cháng)運行中(zhōng)給水系(xì)統采用(yòng)‼️兩台50%容(róng)量汽動(dong)給水泵(bèng)，主給水(shui)流量測(ce)量采用(yong)差壓變(biàn)送器+節(jiē)流噴嘴(zuǐ)的方式(shi)，機組額(e)定工況(kuang)下主給(gěi)水壓力(lì)約爲28MPa,主(zhǔ)給水溫(wēn)度約爲(wèi)300℃。DCS系統中(zhōng)主給水(shui)流量的(de)♉計算邏(luó)輯如圖(tú)♈1所示。
 
3.1溫(wēn)度補償(cháng)信号對(duì)流量值(zhi)的影響(xiang)
　　假定機(jī)組某一(yī)工況下(xià)主給水(shui)壓力爲(wèi)28MPa，差壓變(bian)送器測(cè)得的節(jie)流件前(qián)後差壓(yā)值爲100kPa，溫(wen)度信号(hao)因故障(zhàng)導緻跳(tiao)變。以🐅300℃爲(wei)基準以(yǐ)50爲一數(shu)據間隔(ge)，分别輸(shu)人到DCS系(xi)統進行(háng)模拟，溫(wen)度信号(hao)變化對(duì)主給水(shuǐ)流量的(de)影響。
　　衆(zhōng)所周知(zhī)水的臨(lín)界點爲(wèi)壓力22.129MPa，溫(wen)度374.15℃。從表(biao)1可以看(kàn)出給水(shuǐ)溫度在(zài)350℃~400℃之間波(bō)動時，給(gei)水流量(liang)波動最(zui)大。表明(ming)在此溫(wen)度區間(jian)内DCS系統(tong)計算時(shí)認爲水(shui)已經從(cong)液态轉(zhuan)換爲了(le)汽态，壓(yā)縮水的(de)密度大(da)幅降低(dī)導緻最(zui)終的給(gei)水流量(liang)發生大(dà)幅下降(jiang)。
 
3.2壓力補(bu)償信号(hào)對流量(liang)值的影(yǐng)響
　　假定(dìng)機組某(mǒu)一工況(kuang)下主給(gei)水溫度(dù)爲300，差壓(ya)變送器(qì)測得的(de)節流件(jiàn)前後差(cha)壓值爲(wèi)100kPa,主給水(shuǐ)壓力信(xin)号因故(gu)障導緻(zhì)跳變。以(yi)28MPa爲基準(zhǔn)，以4MPa爲一(yi)數據間(jian)隔，分别(bie)輸人到(dao)DCS系統進(jin)行模拟(nǐ)，壓力信(xin)号🍓變化(huà)對主給(gei)水流量(liang)🏃‍♀️的影響(xiang)。
　　從表2可(ke)以看出(chu)，在壓力(li)爲12MPa~8MPa之間(jian)壓縮水(shui)的密度(du)大幅度(dù)降低。經(jing)計算12MPa壓(yā)力下水(shui)的飽和(he)溫度爲(wei)325℃C,8MPa壓力下(xià)水📞的飽(bǎo)和溫度(du)爲295℃，低于(yu)了預置(zhì)值300℃。表明(míng)在此壓(yā)力區間(jiān)🐕内DCS系統(tong)計算時(shi)📞認爲水(shui)已經從(cóng)🚩液态轉(zhuǎn)換爲了(le)汽态，壓(yā)縮水的(de)⛱️密度大(dà)幅降低(di)導緻最(zui)終的給(gěi)水流量(liàng)發生大(da)幅下降(jiang)。
 
　　綜上所(suǒ)述，采用(yong)差壓式(shi)流量計(ji)測量介(jie)質流量(liang)時溫度(du)、壓力信(xin)❄️号的穩(wěn)定性和(he)準确性(xìng)對最終(zhōng)能否正(zheng)确地測(ce)量介質(zhi)流👈量是(shi)至關👄重(zhòng)要的，尤(yóu)其是溫(wen)度或壓(ya)力信号(hào)發生大(dà)‼️幅度跳(tiao)變使二(èr)次計算(suàn)軟件(如(ru)DCS系統)認(ren)爲被測(cè)💋介質的(de)狀态已(yǐ)發生汽(qi)液兩相(xiang)👈變化時(shi)，将導緻(zhi)被測介(jie)質的流(liu)量值大(da)幅失真(zhen)。如果被(bèi)測介質(zhi)😍的流量(liàng)信号參(can)與機組(zu)重要聯(lian)鎖保護(hu)時，将對(dui)機組的(de)安全穩(wěn)定運行(háng)産生重(zhong)要影響(xiǎng)。
4溫壓補(bǔ)償信号(hao)薄弱點(diǎn)分析及(jí)解決對(dui)策
　　現在(zài)電力生(sheng)産中已(yǐ)經重視(shi)參與重(zhòng)要聯鎖(suǒ)保護信(xin)号的可(ke)靠性問(wèn)題，參與(yǔ)控制的(de)信号一(yī)般采取(qǔ)三取中(zhong),參與保(bǎo)護的信(xin)号一般(bān)采取三(sān)取二的(de)方式進(jìn)行信号(hào)真實性(xing)的判斷(duan)。但㊙️仍普(pǔ)遍存在(zài)的一個(gè)盲點爲(wèi)隻重視(shì)參與保(bǎo)護信号(hao)的本身(shen)是不是(shì)冗餘和(hé)分散的(de)，卻忽視(shì)了修正(zhèng)這些信(xin)号的測(ce)點的可(ke)靠性。如(rú)前述的(de)鍋爐主(zhu)給水流(liu)量信号(hào),主🧡給水(shuǐ)流量信(xìn)号作爲(wèi)參與鍋(guo)爐給水(shui)流量控(kong)制和鍋(guo)爐給水(shui)流量低(dī)保護的(de)信号對(dui)整個鍋(guō)爐的安(an)全穩定(dìng)運行是(shì)至關重(zhòng)要的。從(cóng)測點數(shu)量上來(lai)看，3個主(zhǔ)給水流(liú)量信号(hào)滿足模(mó)🔱拟量控(kong)制系統(tong)中的三(sān)取中，保(bao)護系統(tong)中♊三取(qǔ)二的信(xin)号配置(zhi)原則。但(dàn)因爲有(yǒu)溫壓補(bu)償信号(hao)的存在(zài)，就📞還需(xu)要從另(ling)一方面(miàn)再次考(kǎo)量主信(xin)号的可(kě)靠性。
1)溫(wēn)度或壓(yā)力信号(hào)三重冗(rǒng)餘配置(zhi)
　　增加溫(wēn)度或壓(yā)力信号(hao)的數量(liàng)，溫度或(huo)壓力信(xìn)号本身(shen)和主信(xin)号一樣(yang)也采用(yong)三重冗(rǒng)餘的方(fāng)式進行(hang)配🥰置。這(zhè)🌐樣的話(hua)無論是(shi)一對一(yī)的對主(zhǔ)信号進(jìn)行補償(chang)或補償(cháng)♻️信号三(sān)🈚選後再(zài)分别對(dui)主信号(hào)進行補(bu)償，對🏃🏻‍♂️提(ti)高主信(xìn)号的可(ke)靠性都(dou)是有利(lì)的。但受(shou)✏️制于現(xian)場設備(bèi)的實際(jì)💯情況，如(rú)果在設(she)計階段(duan)就沒有(yǒu)考慮三(san)重冗餘(yu)的設置(zhi)，後期增(zēng)加的話(huà)一般是(shì)比較困(kùn)難的,尤(yóu)其是在(zai)電廠中(zhong)㊙️的四大(dà)管道上(shàng)增❓加測(ce)點。所以(yi)，溫壓🌏測(ce)點多重(zhong)冗餘的(de)㊙️配置方(fāng)式最好(hǎo)在設計(jì)階段就(jiù)👌應該進(jìn)行考慮(lǜ)。
2)溫度或(huò)壓力測(ce)點雙冗(rong)餘配置(zhì)
　　溫度或(huo)壓力測(ce)點雙冗(rong)餘配置(zhì)在一定(ding)程度上(shàng)可以♻️提(tí)高主測(ce)點的可(kě)靠性，但(dàn)要特别(bié)注意雙(shuāng)冗餘測(ce)點信号(hào)的處理(li)方式，否(fou)💰則可🌈能(neng)會比單(dān)測點信(xin)号更不(bú)可靠。
 
　　從(cóng)圖2可以(yǐ)看出，在(zai)邏輯設(shè)計中已(yi)經考慮(lǜ)了當溫(wen)度或壓(yā)力信号(hao)出現故(gù)障時邏(luó)輯會自(zi)動保持(chi)故障前(qián)的密度(dù)值，防止(zhi)信号故(gu)障導緻(zhì)的密度(dù)值大幅(fu)失真🐇。用(yong)于補償(chang)計算⭕密(mì)度值的(de)溫度或(huo)壓力信(xin)号如果(guǒ)爲雙冗(rǒng)餘配置(zhi)的話，往(wang)往采用(yòng)雙重冗(rong)餘信号(hao)兩選之(zhī)後的值(zhí)。當兩個(ge)信号都(dou)正常時(shi)則兩選(xuan)值輸出(chu)爲兩個(ge)測量值(zhi)的均值(zhi);當兩個(gè)信号中(zhōng)的其中(zhōng)一個🛀故(gù)障時則(ze)切除🌐故(gu)障信📞号(hao)，選擇其(qí)中正常(cháng)的信号(hào)作爲輸(shū)出信号(hao)。
　　信号故(gu)障的判(pan)斷方式(shi)一般分(fen)爲兩種(zhǒng):當信号(hao)超量程(cheng)或超過(guo)預設的(de)變化速(sù)率時認(rèn)爲該信(xin)号故障(zhàng)。不同的(de)📱被測對(duì)象往往(wang)具有☂️不(bu)同的變(bian)化速率(lü)，速率判(pan)斷一般(bān)需要根(gēn)💃🏻據生産(chan)㊙️現場被(bei)測介質(zhi)的實際(jì)情況由(yóu)經驗值(zhi)⛹🏻‍♀️給出。信(xin)号超量(liang)程的判(pàn)斷一般(bān)📧根據DCS系(xi)統中預(yù)設的信(xin)号量程(chéng)，當實際(ji)檢測的(de)信号超(chāo)過量程(cheng)⛹🏻‍♀️的-5%~105%時認(ren)爲信号(hào)故障。壓(ya)力信号(hao)一般由(you)壓力變(biàn)送器進(jin)行檢測(cè)，采用 壓(ya)力變送(sòng)器 時要(yào)求DCS系統(tǒng)内設置(zhì)的信号(hào)量程要(yao)和就地(di)變送器(qi)♊中設置(zhì)的量㊙️程(chéng)一緻，所(suo)以DCS系統(tǒng)中壓力(lì)信号的(de)量程設(shè)置一般(ban)都比較(jiào)嚴謹。溫(wēn)度信号(hao)一般采(cai)用 熱電(diàn)阻 或 熱(re)電偶 進(jin)行檢測(cè)，熱電阻(zu)或熱電(diàn)偶測量(liàng)溫度時(shí)不依賴(lai)于DCS系統(tong)中設置(zhi)的信号(hao)量程，而(er)是根據(jù)檢測到(dào)的電阻(zǔ)值(熱🚶‍♀️電(dian)阻🏒)或毫(háo)伏值(熱(rè)電偶)進(jin)行測量(liàng)，所以相(xiang)對壓力(lì)信号來(lai)講溫🈲度(du)信号在(zài)DCS中設🏃🏻置(zhi)的量程(chéng)值較爲(wei)随意，這(zhe)就爲超(chao)量程判(pàn)⭐斷信号(hào)故障埋(mái)下了隐(yin)患。
　　舉例(li)來講，如(rú)果在機(ji)組正常(cháng)運行中(zhong)用于補(bǔ)償流量(liang)信号的(de)溫度信(xìn)号值約(yuē)爲300℃，溫度(du)信号在(zài)DCS系統中(zhong)設置的(de)量🤞程上(shang)🏃‍♂️下限爲(wèi)0℃~1000℃。當其中(zhong)一個溫(wen)度信号(hao)跳變至(zhì)700℃時，這時(shí)的㊙️DCS系統(tǒng)不🙇🏻會判(pàn)斷其爲(wei)故障，則(zé)兩個溫(wen).度信号(hao)經雙選(xuǎn)塊後輸(shu)出爲♌500℃。根(gēn)據表1中(zhong)的數據(ju)可❓以得(dé)出此時(shi)的流量(liàng)值已經(jīng)大幅失(shī)🔅真，嚴重(zhong)影響了(le)機組的(de)安全穩(wen)定運行(hang)。
　　雙冗餘(yu)配置的(de)溫壓補(bu)償測點(dian)，其中任(ren)一測點(diǎn)波動✂️均(jun1)☔會影響(xiang)輸⛹🏻‍♀️出值(zhí)，如果信(xin)号故障(zhàng)判斷功(gong)能設置(zhì)不合理(lǐ)，在某種(zhǒng)程度上(shang)講将會(hui)比單個(ge)測點可(ke)靠性更(geng)低。所以(yi)🛀，雙冗餘(yú)配置的(de)測點在(zai)信号故(gu)障判斷(duan)時應合(he)理地設(shè)置信号(hao)量程，尤(you)其要保(bǎo)證任一(yī)⭐信号跳(tiào)變時兩(liang)選輸出(chū)值不要(yào)超過被(bei)測介質(zhì)汽💰液兩(liang)相的轉(zhuan)換點，否(fou)則将‼️引(yǐn)起被測(cè)介質流(liu)量的大(dà)幅波動(dòng)。
3)溫度或(huò)壓力信(xin)号單點(dian)配置
　　如(rú)果溫度(dù)或壓力(li)信号單(dān)點配置(zhi)時，要充(chong)分考慮(lǜ)單點信(xìn)号故障(zhang)後對被(bei)測介質(zhì)流量的(de)影響，需(xū)要設置(zhì)合理的(de)信号故(gù)障判斷(duàn)邏輯和(he)參數，除(chú)此還可(kě)考慮對(dui)溫壓補(bu)償後的(de)密度值(zhí)進行限(xiàn)幅，保證(zheng)溫壓補(bu)償後的(de)介質密(mi)度值不(bú)因溫壓(yā)補償信(xìn)号故障(zhàng)發生大(dà)幅跳變(biàn)。除上述(shu)外，還需(xū)考慮如(ru)果單點(dian)信号故(gù)障且又(yòu)無法及(jí)時進😍行(hang)處理的(de)情況下(xia)對設備(bèi)長期運(yun)行的影(ying)響。在增(zēng)加實際(ji)測點困(kùn)難的情(qíng)況下，可(ke)考慮采(cǎi)用類似(sì)信号代(dai)替的方(fāng)法，如采(cǎi)用同--管(guan)道或同(tóng)一設備(bèi)上與該(gāi)測點特(tè)征具有(you)高度相(xiàng)似的其(qi)它測點(dian)進行代(dai)替。如果(guǒ)上述辦(ban)法仍存(cun)在困難(nán)，還可考(kǎo)慮采用(yòng)其它特(tè)征信号(hào)拟合的(de)辦法✍️，如(ru)根據實(shi)際運行(háng)經驗采(cai)用機組(zǔ)負荷信(xìn)号折算(suan)✉️出對應(yīng)🤞的函數(shù)拟合出(chū)一🔴條接(jiē)近的曲(qǔ)線代替(ti)實際測(cè)點。采用(yòng)測點代(dài)替的方(fang)法時需(xū)要考慮(lü)當真實(shi)測點故(gu)障後切(qie)換至代(dài)替測☎️點(diǎn)時的無(wu)擾切換(huàn)問題。
5結(jie)論
　　對差(cha)壓式流(liu)量計測(ce)量介質(zhi)流量時(shi)，溫壓補(bǔ)償信号(hao)對流量(liang)測量♌的(de)影響進(jìn)行了分(fen)析。對溫(wēn)壓補償(cháng)邏輯中(zhong)易😍忽略(luè)的薄🌍弱(ruò)點進行(hang)了分析(xi)并給出(chu)了相關(guan)的解決(jué)方案，目(mù)的☀️是爲(wei)了使溫(wēn)壓補償(chang)信号在(zài)差壓式(shi)流量計(ji)測👌介質(zhì)流量時(shi)能發揮(huī)其本來(lai)功能，而(er)不使其(qi)成爲影(ying)響介質(zhì)流量測(cè)量的問(wen)題，以期(qī)能夠爲(wei)廣大的(de)生産技(jì)術🌂人員(yuan)提供借(jie)鑒經驗(yàn)。

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