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流量测量搭配小信号切除更准?
点击次数:87 发布时间:2018/3/28

小信号切除的含义?
诸如流量等信号(比如差压信号)往往对应实际的数值后会产生一系列很小的数值(这往往由于干扰或传感器,变送器精度过高导致的虚假信号),去掉这部分信号才能得到更有意义的数值。这部分去掉信号的工作就叫小信号切除。
引起小信号切除的原因?
以差压流量计为例;
我们在现场计量的实际情况中,大型生产单元能源介质用户无论是瞬时值还是累计流量,基本上都能满足标准的要求;而小流量用户,即超出标准规定的范围(10%-90%),差压实际运行范围在仪表差压量程范围10%以内的用户,虽然已经在数据处理上有小信号切除(一般为0.2%),但仍然会对流量计量造成较大的影响。差压在底限运行时,误差与流量计量的理论误差可达100%,由于底限运行时其流量都比较小,所以对全天的总量可能影响不大,但如果在底限长时间运行的情况下,对计量的准确性及能源介质数据的有效性都产生了极大的影响,例如某炼钢单元(4台转炉),炼钢吹氧不是一个连续的过程,一般持续15分钟左右,在不用氧气的时间段中小信号对流量的影响是巨大的,炼钢氧气消耗在基本在20000m3/h左右,每小时约有30%的时间处于小信号状态,此时底限运行与实际流量偏差可达9%左右,全天运行下来实际偏差也基本接近1%,虽然也能满足三级计量的要求,但是为了能更加准确的计算能源消耗及相关数据的统计平衡工作,小信号切除还是非常有必要的。根据现场维护经验及实验,引起小信号的原因主要有以下几点:
1)差压变送器在校准的时候不准确,检定校准人员在调节差压变送器时,只是把输出信号调节到差压变送器的准确度要求范围内,而没有去了解现场差压的实际情况,可能造成变送器的输出增大或变小;
2)差压变送器在使用中可能有零漂。差压变送器的零点输出会随着时间的变化而改变,可能正漂,也可能时负漂,但从现场实际情况来看正漂的情况还是占多数;
3)信号经过一系列的传输路径后通过转换单元变成数字信号可能造成失真。差压变送器输送的时模拟信号,PLC中处理的是数字信号,转换过程中可能出现一定的误差,节流装置中没有差压信号,但计算机显示的一个非零的信号就是小信号;
4)在冬季物料皮带运输过程中,物料会经常粘附在皮带上,造成皮带秤的重复计量,这部分虽不属于前面所探讨的流量节流装置的范畴,但也是小信号对计量数据产生影响;
小信号切除的危害是?
小信号切除多用于流量信号(尤其是差压式流量计),偶尔用于压力,液位等,一般DCS数据多为变送器来4~20mA信号,转换为0%~100%的信号。
小信号切除的百分量值范围为0.0%~25.5%。用孔板测量流量时,需要对差压信号开方处理。当开方后的流量值大于10%时,开方误差不于0.5%;在流量值较小的时候,系统的测量误差较大,特别是10%以下的小流量信号,开方输出精度将大大降低,工程上一般作归零处理,因此建议切除点定为10%(对应输入信号为1%)。
流量仪表中的小信号切除,是流量仪表中的特殊需要。由于差压式流量计存在开方运算(可在DCS实现,也可在差压式变送器中实现),微小信号会经过放大,显示一定量的数值,影响流量测量,尤其是流量的计量运算,通过小信号切除,可让这种信号直接归于0,减少非正常计量数据。
对于一般工业用能源介质,因为24小时均在常用流量下使用,小信号对计量数据几乎没有太大影响,为0.2%;而对于特殊用气,如煤气放散、转炉吹氧、回炉调压等,如果只有12小时在常用流量下使用,另外12小时在小信号计数,那么小信号就要造成7.08%的误差;如果只有8小时使用,小信号要造成14.16%的误差,正常流量使用时间越短,计量数据的误差越大。
另外我们也可以计算出,用户常用流量变小,小信号带来的计量误差还要变的更大。如果常用流量为最大量程的50%(差压信号的25%),即使是24小时均使用,也会有0.4%的小信号造成误差;如果常用流量为30%(差压信号为9%),即使是24小时均使用也会有1.1%的小信号造成的误差。
目前的现实使用情况是,为了保证现场计量系统满足工艺的要求,差压变送器的量程选用都是比较大的,在没有小信号的切除情况下,导致了较大的计量误差,所以只要能把小信号合理的切除掉,计量就更加真实、准确、有效,而不会受常用流量大小或使用时间长短的限制。
如何切除小信号?
小信号不能盲目切除,必须根据现场工艺的实际情况,及需要计量的能源介质的不同区别对待,如果都是统一处理不是很严谨。如某钢的计量系统主要分为两种,一种是90年代末的893系统,主要分布在某钢的老区,还有一种是目前使用的计量环网配PLC系统。这两套系统都可以在上位计算机的流量计算公式中对小信号进行切除。因为在没有差压信号时,流量计量系统会显示该小信号值,只要把该信号设定为一个参数,在流量计算时减去即可。就是在流量计算的时候,差压值必须是已经扣除了小信号的差压值,即ΔP差压变送器显示值减去小信号值,对小信号的判断可以从计量仪表的检定或其它巡检、点检中发现,统一管理记录,方便查询。
流量小信号切除是一种为了解决流量计零点漂移的掩盖矛盾的方法,并不是采用了小信号切除后仪表的零漂就不存在了,而是零漂依旧,只是不让计量数据统计到到而已,因此,就需要而言,如果不设置小信号切除能够达到要求,最好不要切除。但是模拟器件的温漂、时漂对流量计零点的影响往往是双向的,差压信号的传递失真以及振动等干扰的侵入均属不确定因素,所以,小信号切除又是必须的。对于小信号要不要切除,切除值大与小之间如何取值,这就是最优化的概念。总的原则是在能达目的的前提下,将切除值尽量选得小一些。
如果被测介质是干气体,由于可忽略差压信号的传递失真,同时,差压上限又取得较高,差压变送器的精确度也较高,可以将切除点设置得很小,甚至可暂不切除,待仪表投运后如果不出现小信号情况,就可一直用下去,如果出现小信号情况,则可根据漂移的幅值,适当放些余量,设定切除点。
零点漂移严重的差压式流量计,被测介质往往是湿气体和蒸汽,引压管线又较长,在西北还带有伴热保温,差压信号传递失真严重。差压变送器精确度较低,有的还属微差压等级。这时候,切除点如果设置太低,解决不了问题。
小信号的切除对于计量系统数据的影响十分重要,为保证计量的准确可靠,必须合理切除小信号。同一种原理的流量计,由于其精确度的差异、仪表品质的差异、被测介质的差异、现场环境的差异以及安装情况的差异,零点的不确定性有很大差异。调试人员应根据具体的要求和具体条件合理设定切除点。流量小信号切除最优化没有一个固定的公式,它只是在使用要求与可能达到的可测最小流量之间寻找一个佳点,通常由现场调试决定。

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