摘要(yào):差壓式流(liú)量計 測量(liang)介質流量(liang)過程中因(yīn)介質的密(mi)度受介質(zhì)壓力和溫(wen)度🔞的影響(xiǎng)，所以要采(cai)用溫壓信(xin)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(jin)行了數據(ju)模🛀🏻拟分析(xi),說明了溫(wen)度和壓力(lì)信号的穩(wen)定性和準(zhun)确性對流(liu)量的測量(liang)是至關重(zhòng)要的，分析(xī)了DCS系統中(zhōng)典型的溫(wen)壓補償邏(luó)輯存在的(de)薄弱點，并(bìng)給出了相(xiàng)應的解決(jué)方案。
　　在電(dian)力生産中(zhong)流量屬于(yú)重要的測(ce)量參數，差(cha)壓式流👈量(liang)計⚽以其較(jiào)低的價格(ge)、廣泛的應(ying)用場合、長(zhǎng)期的😄使用(yong)經驗，以及(ji)越來越高(gāo)的精度在(zai)流量測量(liàng)中一🔅直占(zhan)有非常重(zhòng)要的地位(wèi)。爲提高差(chà)壓🐉式流量(liang)計測量精(jīng)度，經常需(xū)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(dui)測量✏️具有(you)重要的✏️影(yǐng)響。某電廠(chang)曾發生由(you)于用于補(bu)償鍋爐主(zhu)給水流量(liàng)信号的溫(wen)度信号發(fā)生故障導(dao)緻主給水(shuǐ)流量大幅(fu)波動的情(qíng)況，嚴重影(yǐng)響了機組(zu)的安全穩(wěn)定運行。
1差(cha)壓式流量(liàng)計工作原(yuán)理
　　差壓式(shi)流量計主(zhǔ)要由節流(liu)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(lian)續性方程(chéng)。在✂️密閉管(guǎn)🔆道中的單(dan)相流體經(jing)過節流件(jiàn)時，由于管(guan)道内的流(liú)🌂通截✉️面突(tu)然減小，流(liú)體的流速(su)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(dong)能，流體在(zai)節流件前(qián)後就會産(chǎn)生壓力差(chà)。這個壓差(cha)值⭐與流體(tǐ)的流量有(yǒu)一個數㊙️值(zhi)比，因此隻(zhi)要測量壓(yā)差，就⁉️可以(yi)得到流體(ti)通過管道(dào)的流量。差(chà)壓變送器(qì)将測量的(de)節流件前(qián)後實時差(chà)壓值送至(zhì)分散控制(zhì)系統(以下(xià)簡稱DCS系統(tǒng)),在DCS系統内(nèi)☀️根據相應(yīng)的計算公(gōng)式就可以(yǐ)計算出實(shi)🌍時的流量(liang)值。在工業(yè)實際生産(chǎn)中，節流件(jian)前後的差(cha)壓值與流(liú)⭐量值之間(jian)㊙️的計算公(gong)式✌️常采用(yòng)如下公式(shì)：
 
式(1)中:
qm一質(zhi)量流量。
△P一(yī)節流件前(qián)後取壓口(kou)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(shuō)明書中給(gei)出.的節流(liu)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(ji)溫壓補償(chang)的必要性(xìng)
　　從式(1)中可(ke)以看出，采(cai)用差壓式(shì)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(zhi)爲一常數(shù)，唯一不确(què)定變量爲(wèi)被測介🏃🏻‍♂️質(zhi)的密度ρ。而(er)被💰測介質(zhi)的密度又(yòu)與被測介(jiè)質的溫度(du)和壓力有(you)關，在實際(ji)生産中介(jiè)質的溫度(du)☔和壓力值(zhí)一般不是(shi)固定的，而(ér)是随生産(chǎn)工況的變(biàn)💃化而随時(shi)變化的，即(jí)被測介質(zhì)的密度值(zhi)是随時變(bian)🌍化的。對于(yú)密度變化(huà)所帶來的(de)影響可以(yi)通過密度(du)補償的方(fāng)式來進行(hang)修正，以得(de)到最接近(jìn)真實情況(kuàng)的流量,即(jí)對被測介(jiè)質🐉的流量(liàng)值進行溫(wēn)壓補償。
3溫(wen)壓補償信(xìn)号對流量(liàng)測量值的(de)影響
　　某電(dian)廠鍋爐采(cǎi)用超超臨(lin)界、螺旋爐(lú)膛、一次中(zhong)間再熱、平(ping)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(zheng)常運行中(zhong)給水系統(tong)采用兩台(tái)50%容量汽動(dòng)給水泵，主(zhǔ)給水流量(liàng)測量采用(yong)差壓變送(song)器+節流噴(pen)嘴的方式(shi)，機組額定(dìng)工況下主(zhǔ)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(suan)邏輯如圖(tú)1所示。
 
3.1溫度(dù)補償信号(hao)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(yā)變送器測(cè)得的節流(liu)件前後差(cha)壓值爲100kPa，溫(wēn)度信号因(yin)故障導緻(zhi)跳變。以300℃爲(wei)基準以50爲(wèi)一數據間(jian)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(zhǔ)給水流量(liang)的影響。
　　衆(zhong)所周知水(shui)的臨界點(diǎn)爲壓力22.129MPa，溫(wēn)度374.15℃。從表1可(ke)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(zuì)大。表明在(zai)此溫度區(qu)間内DCS系🌍統(tong)計🏃🏻‍♂️算時認(rèn)爲水已經(jīng)從液态轉(zhuan)換爲了汽(qi)态，壓縮水(shuǐ)的密度大(da)幅降低導(dao)緻最終的(de)給水流量(liang)發生大幅(fu)下降。
 
3.2壓力(lì)補償信号(hào)對流量值(zhi)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(ya)變送器測(cè)得的節流(liu)件前後差(cha)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(yi)數據間隔(gé)，分别輸人(rén)到DCS系統進(jìn)行模拟，壓(ya)力信号變(bian)化對主給(gěi)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(suo)水的密度(dù)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(lì)區間内DCS系(xì)統計算時(shi)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(di)導緻最終(zhong)的給水流(liú)量發🔞生大(da)幅下降⛹🏻‍♀️。
 
　　綜(zong)上所述，采(cai)用差壓式(shì)流量計測(ce)量介質流(liú)量時溫度(dù)、壓力信号(hao)的穩定性(xìng)和準确性(xìng)對最終能(neng)否正确地(di)測量介質(zhi)流量是✌️至(zhi)關❓重要的(de)，尤其是溫(wēn)度或壓力(lì)信号發生(sheng)大幅度跳(tiao)變使二次(ci)計算軟件(jian)(如DCS系統)認(rèn)爲被測介(jie)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(liang)值大幅失(shī)真。如果被(bèi)測介質🔅的(de)流量信号(hao)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(sheng)重要影響(xiang)。
4溫壓補償(cháng)信号薄弱(ruo)點分析及(ji)解決對策(cè)
　　現在電力(li)生産中已(yǐ)經重視參(cān)與重要聯(lian)鎖保護信(xin)🥰号的可靠(kao)性問題，參(cān)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(qu)三取二的(de)方式進行(háng)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(xin)♋号的本身(shēn)♋是不是冗(rǒng)🙇🏻餘和分散(sàn)的，卻忽視(shi)了修正這(zhe)些信🛀🏻号的(de)測點的可(ke)靠性。如前(qian)述的鍋爐(lu)主給水流(liu)量信号,主(zhǔ)給水流量(liang)信号作爲(wei)參與鍋爐(lu)給水流量(liang)控制和鍋(guo)爐給水流(liu)量低保護(hu)的📐信号對(duì)整個鍋爐(lú)的安全穩(wěn)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(gei)水流量信(xìn)号滿👨‍❤️‍👨足模(mo)❌拟量控制(zhì)系統中的(de)三取中，保(bao)護系統中(zhong)三取二的(de)信号配置(zhi)原則。但因(yīn)爲有溫壓(ya)補償信号(hào)的存在，就(jiù)還需要從(cóng)另一方面(miàn)再次考量(liang)主信号的(de)可靠性。
1)溫(wen)度或壓力(li)信号三重(zhòng)冗餘配置(zhi)
　　增加溫度(dù)或壓力信(xin)号的數量(liang)，溫度或壓(yā)力信号本(běn)身和主❄️信(xin)号一樣也(ye)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(hao)進行補償(chang)👅或補償信(xìn)号三選後(hou)再分别對(duì)主信号🔆進(jin)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(chang)設備的實(shí)際情況，如(rú)果在設計(jì)階段就沒(méi)有考慮三(san)重冗餘的(de)設‼️置，後期(qī)增加的話(hua)一般是比(bi)較困🤟難的(de)🔴,尤其是在(zai)電廠中的(de)四大管道(dao)上增加測(cè)點。所以，溫(wen)✨壓測點多(duo)重冗餘的(de)配置方式(shì)最好在設(shè)計階段就(jiù)🌈應該進行(háng)💜考慮。
2)溫度(dù)或壓力測(cè)點雙冗餘(yu)配置
　　溫度(dù)或壓力測(cè)點雙冗餘(yu)配置在一(yi)定程度上(shang)可以提‼️高(gāo)主測♊點的(de)可靠性，但(dàn)要特别注(zhu)意雙冗餘(yú)測點信号(hào)的處理方(fang)式，否則可(ke)能會比單(dān)測點信号(hao)更不可靠(kào)。
 
　　從圖2可以(yǐ)看出，在邏(luo)輯設計中(zhong)已經考慮(lü)了當溫度(dù)或壓力信(xin)号出現故(gù)障時邏輯(ji)會自動保(bao)持故障前(qián)💃的密度值(zhí)，防止信号(hao)故障導緻(zhì)的密度值(zhí)大幅失真(zhen)。用于補⭕償(cháng)計算密度(dù)值的溫度(du)或壓力信(xin)号如果爲(wei)雙冗餘配(pèi)置的話，往(wǎng)往采用雙(shuang)重冗餘信(xìn)号兩選之(zhī)後的值。當(dāng)兩個信号(hao)都正💞常時(shi)則兩選值(zhi)輸出爲兩(liǎng)個測量值(zhi)的均值;當(dāng)兩個信号(hào)中的其中(zhong)一個故障(zhang)時則切除(chu)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(wei)兩種:當信(xìn)号超量程(cheng)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(dui)象✉️往往具(ju)有🛀🏻不同的(de)變化速率(lǜ)，速率判斷(duàn)一般需要(yào)根據生産(chǎn)現場被測(cè)介質的實(shí)際情況由(you)經驗值💯給(gěi)出。信号超(chāo)量程的判(pan)斷一般根(gēn)據DCS系統中(zhōng)預設的信(xìn)号量程，當(dāng)實際檢測(ce)的信号超(chāo)過量程的(de)-5%~105%時認爲信(xin)号故障。壓(yā)力信号一(yī)般由壓力(li)變送器✉️進(jìn)行檢測，采(cai)用 壓力變(bian)送器 時要(yào)求DCS系統内(nei)設置的信(xìn)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(zhi)一般都比(bi)😍較嚴㊙️謹。溫(wēn)度信号一(yi)般采用 熱(rè)電阻 或 熱(re)電偶 進行(hang)檢測，熱電(dian)阻或熱電(dian)偶測量溫(wēn)度時不依(yī)賴于DCS系統(tong)中設🏃🏻‍♂️置的(de)信号量程(cheng)，而是根據(jù)檢測到的(de)電阻值(熱(re)電阻)或毫(háo)伏值(熱電(diàn)☀️偶)進行測(ce)量，所以相(xiang)對壓力信(xin)号來講溫(wēn)度信号在(zài)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(xin)号故✏️障埋(mai)下了隐患(huan)。
　　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(zhí)約爲300℃，溫度(du)信号在DCS系(xì)統中設置(zhì)的量程上(shàng)下限爲0℃~1000℃。當(dang)其中一個(gè)溫度信号(hao)跳變至700℃時(shí)，這時的DCS系(xi)統不會判(pàn)斷其爲故(gu)障，則兩個(gè)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(yùn)行。
　　雙冗餘(yú)配置的溫(wēn)壓補償測(ce)點，其中任(ren)一測點波(bo)動均🌏會影(ying)♋響輸出值(zhí)，如果信号(hao)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(ce)點可靠性(xìng)更低。所以(yi)🔞，雙冗餘配(pei)置的測點(dian)在信号故(gu)障判斷時(shi)應合理地(di)設置信号(hao)量程，尤其(qi)要💜保證任(ren)一信号跳(tiào)變👌時兩選(xuǎn)輸出值不(bu)要超過被(bei)測介質汽(qì)液兩相的(de)轉換點，否(fǒu)則将引起(qǐ)被測介質(zhì)流量的大(da)幅波動。
3)溫(wen)度或壓力(lì)信号單點(dian)配置
　　如果(guo)溫度或壓(ya)力信号單(dan)點配置時(shí)，要充分考(kao)慮單點信(xin)号故障後(hòu)對被測介(jiè)質流量的(de)影響，需要(yao)設置合理(li)的信✊号故(gù)障判💞斷邏(luo)輯和參數(shu)，除此還可(kě)考慮對溫(wēn)壓補償後(hou)的密度值(zhí)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(xin)号故障發(fa)生大幅跳(tiào)變。除上述(shu)外，還需考(kao)慮如果單(dan)點信号故(gu)障且又無(wú)法及時⭐進(jìn)行處理的(de)情況下對(dui)設備長期(qī)運行的影(yǐng)響。在增加(jia)實際測點(dian)困難的情(qíng)♉況下，可考(kǎo)慮采用🚶類(lei)似信号代(dai)替的方法(fǎ)，如采用同(tóng)--管道👈或同(tóng)一設備上(shang)與該測點(dian)特征具有(you)高度相似(sì)的其它測(ce)點進行代(dài)替。如果上(shang)述辦法仍(réng)存在困難(nan)，還可考慮(lǜ)采用其它(ta)特征信号(hào)拟合的辦(bàn)法🔱，如根據(jù)實際運行(háng)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(ji)測點。采用(yong)測點代替(tì)的方法時(shi)需要考慮(lǜ)🥵當真實測(cè)點故障後(hou)切換至代(dài)替測♈點時(shí)的無擾切(qiē)換問⭕題。
5結(jie)論
　　對差壓(ya)式流量計(jì)測量介質(zhì)流量時，溫(wēn)壓補償信(xin)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(ruo)點進行了(le)分析并給(gei)出了相關(guān)的解決方(fāng)案，目的是(shì)爲了使溫(wen)壓補償信(xìn)号在差壓(ya)式🤞流量計(ji)測介質流(liú)量時能發(fā)揮其本來(lái)功能，而不(bú)使💰其成爲(wèi)影響介質(zhi)流量測量(liang)的問題，以(yǐ)期能夠爲(wèi)廣🚶大的生(shēng)産技🏃🏻‍♂️術人(ren)員提供借(jiè)鑒經驗。

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