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蒸汽流量计测量误差的分析及处理
点击次数:1046 发布时间:2015-05-25

1、问题的提出
  中盐东兴盐化股份有限公司用汽计量仪表使用涡街流量计, 其输出的4mA ~20mA 电流信号进入DCS控制系统, 用汽累积值在微机上显示。该套设备原先安装在热电厂, 运行一直正常, 后来因工艺改造移至盐硝厂。自安装使用后, 计量偏大且极不稳定。
2、调查现状
  流量传感器和压力补偿仪表均安装在直径为150mm 的直管端上, 后端通过长的保温管道送到用汽单位。流量信号和补偿信号通过电缆接入盐硝厂DCS系统控制柜中, 累积值在微机中显示。对安装投运后流量计的测量数据进行整理和分析, 发现偏差较大, 根据热量转换和理论计算, 测量数值超过30%的误差(见表1)。

3、原因分析
  由于工艺的改造, 问题相对错综复杂, 从设计、安装、运行环境中都存在不同程度的改变, 许多问题互相牵连, 甚至一种问题是由不同的几个原因共同造成的, 再加上有些问题的解决需等待一定的工艺运行时机, 故给问题的解决带来了极大的困难。现将影响测量误差因素一一列举(见图1)。
总结分析引起这个问题的原因, 主要涉及到以下方面:
(1)选型:这是蒸汽流量计测量不准确时首先要考虑的问题, 因为当仪表选型不当, 将增加仪表的测量误差, 达不到应有的精度要求。选型方面又要着重考虑的是流量计的口径。这台涡街传感器是在设计选型之后因工艺条件变动再使用的, 所以管道口径和流量计的通径可能出现不匹配造成测量偏差。

(2)安装:传感器前面的直管段长度要满足要求(一般应大于20D), 传感器管道口径不大于管道口径, 且在安装结束后对流量管道进行清理。
(3)参数整定:流量计测量蒸汽必须考虑温度和压力补偿, 选择合适的温度和压力补偿值至关重要且DCS必须进行正确的参数整定。
(4)DCS系统:DCS系统中量程设定、补偿公式系数设定及其他参数设定与流量计应建立对应关系。如果设定错误会引起微机显示值与流量计测量值不对应, 流量偏大或偏小, 累计量突变等。
(5)使用环境:尤其是安装位置、安装方式、温度、湿度、振动等均要满足流量计的测量要求。
(6)现场调校不好, 或者调校之后的实际情况的再变动, 造成计量不准。
(7)接地和屏蔽要良好, 可以消除外界干扰。有时候测量问题就是由于受到干扰所致。
4、对策和具体实施
  通过以上对流量计计量误差产生的原因分析,结合实际工况, 应采取以下解决办法。
(1)选型和安装方面。蒸汽检测点移至盐硝厂后, 为了节省资金不造成浪费, 使用原来的器具, 即选型方面没有变化, 不需要考虑选型。选择的供汽管道直径与原先安装在热电厂供汽管道直径相同,且安装点的上下游直管段有足够长, 故不需要考虑管道口径和流量计的通径不匹配造成的偏差。
(2)参数整定的检查。检查流量计和压力变送器及DCS 系统参数间已建立了正确的温度、压力、流量和参考温度、参考压力的对应关系。用数字万用表测量流量信号及补偿信号, 其显示值和电流信号均成对应关系, 初步判断参数设定没有问题。
(3)工作条件的检查。安装位置、安装方式、温度和湿度等均满足流量计的测量要求, 管道采取支架防振措施, 避免了强烈的机械振动、碰撞冲击。
(4)考虑是供电电源引起的故障。用万用表测量电源电压为24VDC, 表明供电正常;再改变电源供电方式, 让设备单独供电, 故障还不能排除。
(5)工频干扰、外磁场和电器设备干扰排除上述三种问题后, 则要考虑干扰。关死流量计前端阀门后, 流量计仍有流量显示, 这正是流量偏大的肿疥。针对这个问题再进行检查、分析和处理:a. 检查转换放大器的输出方式。考虑到输出方式搞错会导致无流量有信号。具体表现为要求输出电流信号而给的却是脉冲。这是因为脉冲输出方式静态电流约8mA 左右。打开转换放大器前盖检查,结果接线方式正确。
b. 调整流量计参数H07, 使其切除信号范围增大(即调整小信号切除参数, 流量计显示为零)。但流量计在小信号流量状态下, 信号又被覆盖, 流量计无法检测, 可见小信号不能再切除。
c. 检查NBC 噪声平衡参数H01以及TLA 触发器输入电平参数H02, 发现流量计一直显示57Hz的频率信号, 根据计算:Qf =F/KT(m3 /h), 其结果与仪表瞬时流量示值一致, 因此怀疑是工频信号的影响。根据旋涡流量计使用手册提示的处理方法:当有50Hz和60Hz电源频率叠加在信号波形上时, 可适当使流量计接地线接地。将转换器和传感器接地线可靠接地, 流量显示明显下降, 流量偏大的故障得到基本解决。但仍有较小流量显示, 认为是由管道振动引起的。
d. 此时进行必要的NB调整(噪声平衡调整)和TLA 调整(触发电平调整)。用流量计操作器BT200进行参数调整, 消除工频信号, 流量明显下降, 再关闭流量计前端阀门, 流量显示为0m3 , 干扰信号得到解决。再次进行TLA 的zui小可测流速调整, 其方法是, 当流体停止流动时, 调整TLA 参数直到输出为0, 缓慢地打开阀门, 观察流量变化趋势,由零变大趋向稳定, 问题得到了处理。
5、运行效果验证
  通过一段时间的检测, 对测量的数据进行认真地分析总结, 该台涡街流量计存在的问题得以基本解决(见表2)。目前这套仪表运行良好, 基本上满足计量精度的要求。

影响涡街流量计测量准确度及运行稳定性的因素是多方面的, 本文是通过处理该故障的全过程起抛砖引玉的作用。

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