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 技术论文

节流装置式流量测量系统的软维护

 
邯钢自动化部 王家鹤

  节流装置式流量测量系统是指采用孔板,喷嘴,文丘里管测量满圆管流量的测量系统。该系统一般由节流装置,差压计及数据处理器(开方积算器或计算机)组成。这种流量测量系统的特点是:
1 原理及理论研究非常成熟;
2 标准化程度较高,有GB/2624和ISO5167标准文件;
3 结构简单,成本低,维护使用费用低;
4 对环境适应能力强;
5 如果维护管理正确可以得到较高的测量准确度。

  这些特点是其他形式的流量计无法比的,因此在流量测量中节流装置式流量仪表占有较高的比重,估计在80%左右。近年来虽然有一些新型的流量仪表投放市场,但是,由于结构,造价,使用条件等原因,仍然不能动摇节流装置式流量仪表在流量测量中的地位。因此对该种测量系统的正确使用和维护保养仍然是自动化仪表专业人员必须重视的问题。

一 节流装置式流量测量系统的维护使用现状
  目前使用中的节流装置式流量测量系统,由于受维护人员专业技术水平的限制,大部分仅仅限于对硬件的管理和维护。主要工作内容不外乎检查节流装置脉冲导压管伐门有无泄漏堵塞,差压计及数据处理器工作是否正常并定期对其进行校验。若以上维护检查未发现问题,即使系统显示的数据有明显的偏差,一般也认定系统是正常的。

  由于多年来从事流量测量的管理工作,我认为对节流装置式流量测量系统的使用维护,仅限于对硬件的管理和维护是远远不够的,更重要的是要对系统进行软维护。所谓软维护,就是对节流装置式流量测量系统运行的工况参数进行跟踪分析研究计算,根据计算结果对系统的技术参数进行修正。软维护是一个使系统技术参数接近实际运行工况的过程。

二 软维护的必要性
  对于任何一套节流装置式流量测量系统,它的设计计算是根据需方提供的介质种类,温度,压力,流量,管道几何尺寸等工况参数计算的。也就是根据一组需方提供的参数计算设计制造一套节流装置,该套节流装置只有在设计计算采用的工况下运行,系统才能保证测量的不确定度在规定范围。若实际使用工况偏离设计工况,系统测量数据就不能保证不确定度在规定范围。而实际使用中的节流装置式流量测量系统大部分多与设计工况不同,有的甚至相差悬殊。因此必须对其进行软维护,而且这种软维护应贯穿于系统使用的全过程。

三 使用运行工况与设计工况偏离对系统不确定度的影响

1 实际运行流量值偏离设计值

  实际运行流量值偏离设计流量值,这是经常出现的问题。在多数情况,设计流量值提的比较高,实际运行流量值较低。对系统不确定度的影响原因主要是:

(1) 由于节流装置的不确定度是按常用流量计算的,常用流量一般是刻度流量的70~80%左右,如果偏离常用流量较远,就会引起流量系数C较大的变化,不确定度就会增大。

(2) 差压计的不确定度是按引用误差计算的,它的误差分布如表所示 。

差压计误差分析表(差压计按O.5级)

相对工作点(工作点/量程)(%)
9
16
25
36
49
64
81
100
相对误差(±%)
5.56
3.13
2.00
1.39
1.02
0.78
0.62
0.5
相对流量(指示流量/刻度流量)(%)
30
40
50
60
70
80
90
100
差压计误差对流量值的影响(±%)
2.36
1.77
1.41
1.18
1.01
0.88
0.78
0.71

  由表中可以看出,若系统在50%以下运行,差压计的相对误差在±2%~±6%,对流量的影响±1%~±3%。同时由于雷诺数是流量值的函数,流量值偏离必定引起雷诺数的变化,这样必然引起流出系数的变化。这些影响集中在一起累计误差是较大的。

2 介质温度压力偏离设计值
  在节流装置设计计算时,对气体流量是设计工况下的体积流量,也就是某特定的温度压力下的体积流量。在这特定的温度、压力下介质的密度是一定的, 如果在实际运行时介质温度、压力偏离设计值,介质的密度必然也会改变。从流量计算公式可以看出,介质的密度改变,对流量值的影响是很直观的。另一方面,为了工艺操作的方便,仪表指示值给出的是标准状态下的体积流量,这是根据介质的密度换算出来的。而介质的密度改变使其换算关系也改变。两种影响都会引起不确定度的增大。在系统中增加温压校正环节的作用就是为了降低这种影响。

  在节流装置的国家标准中规定:假设未经标定的节流装置与已经充分实验的节流装置几何相似和动力学相似,亦即符合本标准的要求,在本标准规定的不确定度之内。按照此原则设计制造的节流装置,若实际使用的工况与设计计算采用的值相差较大,动力学相似的条件就得不到满足,不确定度也就不在规定之内。

  节流装置式流量测量系统在实际使用时影响不确定度的因素比较多,以上只对影响比较大的几个方面进行了分析。为了使用好节流装置式流量测量系统,维护管理人员应该对系统运行情况进行调查研究,发现问题及时解决。对于规模比较大的物料流量计量系统,应站在整个系统物料平衡的高度,来对流量计量系统的每个测量点进行分析研究,计算出每个测量点的流量值的控制范围,反复研究测量值与控制范围的差距,查找数据偏离的原因并加以解决。这样可以进一步提高流量测量的准确性,为生产经营提供较可靠的计量数据。

四 软维护的要求
  节流装置式流量测量系统的维护管理是一项技术性比较强的工作,应安排有一定专业技术水平的人员从事该项工作。其主要工作内容是:

1 收集保管好系统的设计,计算,制造安装等各种文件;

2 在系统运行稳定后,对系统的工况进行调查分析研究。若发现运行工况偏离设计值,可根据计算结果对系统进行调整;

3 对工况变化频率较高的系统,可以增加温度压力校正环节。如果条件允许,可利用计算机来进行适时的在线修正。某公司生产的流量测量节流装置专家系统软件及流量计算机可使系统的软维护比较容易实现,同时也使流量测量系统的整体技术水平得到很大提升。

  随着企业全面走向市场,企业生产经营管理将进一步深化,流量计量越显重要。自动化仪表专业人员必须从软硬两方面加强流量测量系统的维护,才能满足企业的要求,使流量计量发挥重要作用。


 

 
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