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温度测量方式及太阳直射对天然气流量计量的影响
点击次数:458 发布时间:2015-07-29

  根据计算,温度每上升1℃,流量变化-0.195%,也就是说温度的测量误差对系统的影响是0.195%瞬时流量/℃。
1.热传导滞后问题
  温度测量的滞后是众所周知的。图1是普通温度传感器的安装示意图。从图1中可以看出,传感器要接收到天然气的实际溢度必须经过三道关(2mm厚的不锈钢管,2mm厚的空气层,0.5 mm厚的传感器铠装层)。笔者曾作了一个带保护套管(Φ18×3 mm)与不带保护套管(Φ8铠装热电阻)的测温对比实验,实验结果如图2所示(数据省略)。从实验数据得出,有与没有保护套管的纯滞后时间分别为1分钟和0.3分钟,时间常数分别为11分钟和3分钟,达到热平衡的90%所需要的时间分别为28.5分钟和4.5分钟。如此,测温滞后是一个不容忽视的问题,特别在冬夏两季及操作频繁(即气量变化频萦)的场合,这个问题就显得尤为突出。

  解决热传导滞后的方法可以有以下几种:首先选用尽可能小(体积)的测温元件(是点式),以减小热容,同时由于一次元件的体积减小而可使保护套管的直径减小;其次,采用接触式安装,即一次元件与保护套管紧密接触,尽量减少空气层,或者可填充导热硅脂以保证更好的热传导;再次,保护套管应选用导热系数高的材料,如在介质无腐蚀的情况下应尽量避免使用不锈钢。
2.环境温度及太阳直射的影响
  天然气分输站在设计上为了避免可能泄漏的可燃气体造成聚集,一般采用露天安装方式。这种方式对于仪表系统的正常运行及寿命是极为不利的,特别是当阳光直射时,仪表的电子元件常常承受超过60℃的高温烘烤,这会加速仪表的老化,甚至降低仪表的准确度。不仅如此,由于太阳直射,金属的蓄热及传导的影响,测温元件所感受到的并非是介质(天然气)的真实温度,而是二者相互叠加、共同作用的结果(如图3,为笔者2006年8月11日的实验结果)。据笔者统计,短到夏季,输差居高不下,环境温度特别是太阳直射是直接导致此结果的一个重要因素。

3.测温元件连接方式的影响
  测温元件有多种连接方式,即:二线、三线或四线制式,现场变送器式,室内变送器式,以及用DCS或PLC的温度模块(板卡)代替室内变送器进行直接采样的模式。其中zui后一种方式的优点是减少了一次信号变换,可以提高系统度,但是后两种方式的共同缺点是抗于扰能力差,对维护要求很高(每一处的接线都不允许有任何松动或其他形式的接触不良)。目前,大多数的连接方式采用的是二线制铂热电阻+现场变送器+DCS或PLC,人们在设计及选型时普遍重视的是变送器和控制系统。
往往是变送器的准确度很高,可达0.12级(3144温度变送器)。殊不知(300-500mm×2的引线电阻(超过0.06Ω)所造成的误差(0.15%)已超过变送器。所以,建议采用四线制铂热电阻,完全补偿引线电阻,以将误差降至zui小。

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