淺析差壓式流量測量系統(tǒng)的軟維護(hù)

淺析差壓式流量測量系統(tǒng)的軟維護(hù)

巨化工程有限公司儀表廠 董高峰

本文主要介紹了差壓式流量測量系統(tǒng)的特點(diǎn)，通過分析該系統(tǒng)的維護(hù)和使用現(xiàn)狀，以及使用運(yùn)行工況與設(shè)計(jì)工況偏離時(shí)對系統(tǒng)測量準(zhǔn)確性與可*性的影響，認(rèn)為系統(tǒng)的軟維護(hù)是極其必要的，并提出了完善化建議。 1 引言 差壓式流量測量系統(tǒng)是指利用差壓原理進(jìn)行流量測量的一種流量測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)是當(dāng)今世界上比較可*的流量測量方式之一，它一般由節(jié)流裝置（差壓發(fā)生器）、差壓變送器（差壓計(jì)）以及流量積算儀等二次儀表組成。這種流量測量系統(tǒng)的特點(diǎn)是： 原理及理論研究非常成熟； 標(biāo)準(zhǔn)化程度較高，有GB/2624和ISO5167標(biāo)準(zhǔn)文件； 結(jié)構(gòu)簡單，成本低，維護(hù)費(fèi)用低； 對環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)； 如果維護(hù)管理得當(dāng)可以得到較高的測量準(zhǔn)確性與可*性。 上述這些特點(diǎn)是其他形式的流量計(jì)所無法比擬的，因此在流量測量中差壓式流量儀表占有較高的比重，約85%左右。近年來雖然有一些新型的流量儀表投放市場，但是，由于結(jié)構(gòu)、造價(jià)、使用條件等方面的原因，仍然未能動搖差壓式流量儀表在流量測量中的地位。因此對該種測量系統(tǒng)的正確使用和維護(hù)保養(yǎng)仍然是自動化儀表專業(yè)人員必須高度重視的問題。 2 差壓式流量測量系統(tǒng)的維護(hù)使用現(xiàn)狀 目前使用中的差壓式流量測量系統(tǒng)，由于受維護(hù)人員專業(yè)技術(shù)水平的限制，大部分僅僅限于對硬件的管理和維護(hù)。主要工作內(nèi)容不外乎檢查節(jié)流裝置即差壓發(fā)生器脈沖導(dǎo)壓管閥門有無泄漏堵塞，流量積算儀等數(shù)據(jù)處理器工作是否正常并定期對其進(jìn)行校驗(yàn)等。若以上維護(hù)檢查未發(fā)現(xiàn)問題，即使系統(tǒng)顯示的數(shù)據(jù)有明顯的偏差，一般也認(rèn)定系統(tǒng)是正常的。 我認(rèn)為對差壓式流量測量系統(tǒng)的使用維護(hù)，僅限于對硬件的管理和維護(hù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，更重要的是要對系統(tǒng)進(jìn)行軟維護(hù)。所謂軟維護(hù)，就是對差壓式流量測量系統(tǒng)運(yùn)行的工況參數(shù)進(jìn)行跟蹤分析、研究計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果對系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行反復(fù)修正，使它盡可能接近實(shí)際運(yùn)行工況。事實(shí)上軟維護(hù)是一個(gè)使系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)無限接近實(shí)際運(yùn)行工況的過程。 3 差壓式流量測量系統(tǒng)軟維護(hù)的必要性 對于任何一套差壓式流量測量系統(tǒng)，它的設(shè)計(jì)計(jì)算都是根據(jù)需方提供的介質(zhì)種類、溫度、壓力、流量、管道幾何尺寸等工況參數(shù)進(jìn)行的，也就是根據(jù)一組需方提供的參數(shù)計(jì)算并設(shè)計(jì)制造一套流量測量系統(tǒng)，該套系統(tǒng)只有在設(shè)計(jì)計(jì)算采用的工況下運(yùn)行，才能保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性與可*性。若實(shí)際使用工況偏離設(shè)計(jì)工況，系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)就不能保證準(zhǔn)確性與可*性。而實(shí)際使用中的差壓式流量測量系統(tǒng)大部分與設(shè)計(jì)工況不同，有的甚至相差懸殊。因此必須對其進(jìn)行軟維護(hù)，而且這種軟維護(hù)應(yīng)貫穿于系統(tǒng)使用的全過程。 4 使用運(yùn)行工況與設(shè)計(jì)工況偏離對系統(tǒng)測量準(zhǔn)確性與可*性的影響 4.1 實(shí)際運(yùn)行流量值偏離設(shè)計(jì)值 實(shí)際運(yùn)行流量值偏離設(shè)計(jì)流量值，這是經(jīng)常出現(xiàn)的問題。在多數(shù)情況下，設(shè)計(jì)流量值定的都比較高，但實(shí)際運(yùn)行流量值較低。對系統(tǒng)測量準(zhǔn)確性與可*性的影響原因主要有： (1) 由于節(jié)流裝置的準(zhǔn)確度與可*度是按常用流量計(jì)算的，常用流量一般是刻度流量的70~80%左右，如果偏離常用流量較遠(yuǎn)，就會引起流出系數(shù)C較大的變化，那么它的準(zhǔn)確度與可*度就會大大降低，從而引起系統(tǒng)測量的準(zhǔn)確性與可*性差。 (2) 差壓變送器（差壓計(jì)）的可*度是按引用誤差計(jì)算的 。 若系統(tǒng)在50%以下運(yùn)行,差壓計(jì)的相對誤差在±2%~±6%，對流量的影響±1%~±3%。同時(shí)由于雷諾數(shù)是流量值的函數(shù)（見后面公式），流量值偏離必定引起雷諾數(shù)的變化，這樣必然引起流出系數(shù)C的變化。這些影響集中在一起，那么累計(jì)誤差是比較大的。這樣也會引起系統(tǒng)測量的準(zhǔn)確性與可*性差。 4.2 介質(zhì)溫度壓力偏離設(shè)計(jì)值 在節(jié)流裝置設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，對介質(zhì)流體（包括氣體、液體和蒸汽）流量是設(shè)計(jì)工況下的質(zhì)量流量（或體積流量），也就是某特定條件下的質(zhì)量流量（或體積流量），這特定條件包括的參數(shù)很多，主要是溫度和壓力參數(shù)。在這特定的條件（溫度、壓力等）下介質(zhì)流體的密度是一定的， 如果在實(shí)際運(yùn)行時(shí)介質(zhì)流體的溫度、壓力等主要參數(shù)值偏離設(shè)計(jì)值，介質(zhì)流體的密度必然也會改變。流量計(jì)算公式為 式中，qm為質(zhì)量流量；β為節(jié)流件內(nèi)徑與管道內(nèi)徑之比；C為流出系數(shù)；為流量系數(shù)；ε為節(jié)流件上游流體的可膨脹性系數(shù) ；d為工作狀態(tài)下節(jié)流件的內(nèi)徑；△P為節(jié)流件上、下游的靜壓差；ρ為節(jié)流件上游流體的密度。 節(jié)流裝置（由孔板構(gòu)成）的流出系數(shù)C由Stolz方程給出。當(dāng)采用角接取壓時(shí)： 式中，ReD為管道雷諾數(shù)，；μ為流體動力粘度；D為管道內(nèi)徑。 從上述計(jì)算公式可以看出，介質(zhì)流體的密度改變，對流量值的影響是很直觀的。另一方面，為了工藝操作的方便，儀表指示值給出的是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量，這是根據(jù)介質(zhì)流體的密度換算出來的。而介質(zhì)流體的密度改變使其換算關(guān)系也改變。兩種影響都會引起節(jié)流裝置測量誤差的增大。在有些流量測量系統(tǒng)中增加溫度壓力校正環(huán)節(jié)的作用正是為了降低這種影響。當(dāng)然，影響流量測量的因素很多，不是僅僅進(jìn)行溫壓補(bǔ)償就可以的，溫壓補(bǔ)償僅是保證測量盡可能準(zhǔn)確的一種手段。 在節(jié)流裝置的國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：假設(shè)未經(jīng)標(biāo)定的節(jié)流裝置與已經(jīng)充分實(shí)驗(yàn)的節(jié)流裝置幾何相似和動力學(xué)相似，亦即符合本標(biāo)準(zhǔn)的要求，在本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的不確定度之內(nèi)。按照此原則設(shè)計(jì)制造的節(jié)流裝置，若實(shí)際使用的工況與設(shè)計(jì)計(jì)算采用的值相差較大，動力學(xué)相似的條件就得不到滿足，不確定度也就不在規(guī)定之內(nèi)，亦即準(zhǔn)確性與可*性無法保證。 差壓式流量測量系統(tǒng)在實(shí)際使用時(shí)影響系統(tǒng)測量準(zhǔn)確性與可*性的因素比較多，以上只對影響比較大的兩個(gè)方面進(jìn)行了分析。為了使用好差壓式流量測量系統(tǒng)，維護(hù)管理人員應(yīng)該對系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行跟蹤調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。對于規(guī)模比較大的物料流量計(jì)量系統(tǒng)，應(yīng)站在整個(gè)系統(tǒng)物料平衡的高度，來對流量計(jì)量系統(tǒng)的每個(gè)測量點(diǎn)進(jìn)行分析研究，計(jì)算出每個(gè)測量點(diǎn)的流量值的控制范圍，反復(fù)研究測量值與控制范圍的差距，查找數(shù)據(jù)偏離的原因并加以解決。這樣可以進(jìn)一步提高流量測量的準(zhǔn)確性，為生產(chǎn)經(jīng)營提供較可*的計(jì)量數(shù)據(jù)。 5 軟維護(hù)的要求 差壓式流量測量系統(tǒng)的軟維護(hù)管理是一項(xiàng)技術(shù)性比較強(qiáng)的工作，應(yīng)安排有一定專業(yè)技術(shù)水平的人員從事該項(xiàng)工作。其工作內(nèi)容主要包括： (1) 收集保管好系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、計(jì)算、制造安裝等各種技術(shù)文件資料； (2) 在系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，對系統(tǒng)的工況進(jìn)行調(diào)查分析研究。若發(fā)現(xiàn)運(yùn)行工況偏離設(shè)計(jì)值，可根據(jù)計(jì)算結(jié)果對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整； (3) 對工況變化頻率較高的系統(tǒng)，可以增加溫度壓力校正環(huán)節(jié)。如果條件允許，可利用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行適時(shí)的在線修正。在實(shí)際應(yīng)用中可考慮開發(fā)一些使軟維護(hù)容易實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)軟件，這樣也可以使流量測量系統(tǒng)的整體技術(shù)水平得到很大提升。 (4) 在系統(tǒng)軟維護(hù)的過程中，要注意隨時(shí)汲取教訓(xùn)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷提升自己的軟維護(hù)水平，同時(shí)要結(jié)合系統(tǒng)的硬件維護(hù)，把系統(tǒng)的維護(hù)工作做全面、細(xì)致，保證系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 6 結(jié)論 隨著企業(yè)全面走向市場，企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理將進(jìn)一步深化，流量計(jì)量越顯重要。自動化儀表專業(yè)人員必須從軟、硬兩方面加強(qiáng)流量測量系統(tǒng)的維護(hù)，才能滿足企業(yè)的要求，使流量計(jì)量發(fā)揮重要作用。