摘要(yao):差壓式(shi)流量計(ji) 測量介(jie)質流量(liang)過程中(zhong)因介質(zhi)的密度(du)受介質(zhi)壓力和(he)♌溫度的(de)🍉影響，所(suo)以要采(cai)用溫壓(ya)信号對(dui)流量值(zhi)進行補(bu)償。采用(yong)DCS系統分(fen)别對溫(wen)度和壓(ya)力信号(hao)的波動(dong)對最終(zhong)流量值(zhi)的影響(xiang)進行了(le)數據模(mo)拟分析(xi),說明了(le)溫度和(he)壓力信(xin)号的穩(wen)定性💋和(he)準确性(xing)對流量(liang)的測量(liang)是至關(guan)重要的(de)，分析了(le)DCS系統中(zhong)典型的(de)溫壓補(bu)償邏輯(ji)存在的(de)薄弱點(dian)，并給出(chu)了相應(ying)的解決(jue)⛱️方案。
　　在(zai)電力生(sheng)産中流(liu)量屬于(yu)重要的(de)測量參(can)數，差壓(ya)式流量(liang)計以其(qi)較低的(de)價格、廣(guang)泛的應(ying)用場合(he)、長期的(de)使用🌈經(jing)驗，以及(ji)越來越(yue)高⭕的精(jing)度在流(liu)量測量(liang)中一🈲直(zhi)占有🐉非(fei)常重💞要(yao)的地🔞位(wei)。爲提高(gao)差壓❌式(shi)流量計(ji)測量精(jing)度，經常(chang)需要對(dui)介質流(liu)量測量(liang)進行相(xiang)應的溫(wen)🍓度壓力(li)補償，溫(wen)壓補償(chang)信号的(de)準确和(he)穩定對(dui)測量🔞具(ju)有重要(yao)的影響(xiang)。某電廠(chang)曾發生(sheng)由于用(yong)于補償(chang)鍋爐主(zhu)給水流(liu)量信号(hao)的溫度(du)信号發(fa)生故障(zhang)導緻主(zhu)🧡給水流(liu)量大幅(fu)波動🙇‍♀️的(de)情況，嚴(yan)重影響(xiang)了💯機組(zu)的安全(quan)穩定運(yun)行。
1差壓(ya)式流量(liang)計工作(zuo)原理
　　差(cha)壓式流(liu)量計主(zhu)要由節(jie)流部件(jian)和 差壓(ya)變送器(qi) 組成，其(qi)原理遵(zun)循伯努(nu)利方程(cheng)和流動(dong)連續性(xing)方程。在(zai)密🔞閉管(guan)道中的(de)單相流(liu)體經過(guo)節流件(jian)時，由于(yu)管道内(nei)⭕的流⛹🏻‍♀️通(tong)截面突(tu)然減小(xiao)，流體的(de)流速急(ji)速增大(da)，因而流(liu)🛀🏻體的動(dong)能相應(ying)增加。此(ci)時流體(ti)的部分(fen)位能轉(zhuan)化爲動(dong)能，流體(ti)在節流(liu)件前後(hou)就會産(chan)🔴生壓力(li)差。這個(ge)壓差值(zhi)與流體(ti)的流量(liang)有一個(ge)數值比(bi)，因此隻(zhi)🧡要測量(liang)壓差，就(jiu)可以得(de)到流體(ti)通過管(guan)道的流(liu)量。差壓(ya)變送器(qi)将測量(liang)的節流(liu)件前後(hou)實時差(cha)壓值送(song)至分散(san)控制系(xi)統(以下(xia)❄️簡稱DCS系(xi)統),在DCS系(xi)統内根(gen)據相應(ying)🏃的計算(suan)公❓式就(jiu)可以計(ji)算出實(shi)時的流(liu)量值。在(zai)工業實(shi)際生産(chan)中，節流(liu)件前後(hou)的差壓(ya)值與流(liu)㊙️量值之(zhi)間😍的計(ji)算公式(shi)🥰常采用(yong)如下公(gong)式：
 
式(1)中(zhong):
qm一質量(liang)流量。
△P一(yi)節流件(jian)前後取(qu)壓口的(de)差壓。
ρ一(yi)節流件(jian)正端取(qu)壓口平(ping)面上的(de)流體密(mi)度。
K一-綜(zong)合系數(shu)(一般可(ke)根據節(jie)流件計(ji)算說明(ming)書中給(gei)出.的節(jie)流件☔開(kai)孔直徑(jing)、可膨脹(zhang)性系數(shu)、流量系(xi)數等參(can)數直接(jie)求出)。
2差(cha)壓式流(liu)量計溫(wen)壓補償(chang)的必要(yao)性
　　從式(shi)(1)中可以(yi)看出，采(cai)用差壓(ya)式流量(liang)計測流(liu)量參數(shu)中🆚，節流(liu)件前後(hou)取壓口(kou)的差壓(ya)可以通(tong)過差壓(ya)變送器(qi)直接進(jin)行測量(liang)。K值爲一(yi)常數，唯(wei)一不确(que)定變量(liang)爲被測(ce)介質的(de)密度ρ。而(er)被測介(jie)質的密(mi)度又與(yu)被測介(jie)質的溫(wen)度✏️和壓(ya)力有關(guan)，在實際(ji)生産中(zhong)介質的(de)溫度💃和(he)壓力值(zhi)一般不(bu)是固定(ding)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的，而是(shi)随生産(chan)工況的(de)變化而(er)随時變(bian)化的，即(ji)被測介(jie)質㊙️的密(mi)度值是(shi)随時變(bian)化的。對(dui)于密度(du)變☔化所(suo)帶來的(de)影響可(ke)以通過(guo)密度㊙️補(bu)償的方(fang)式來進(jin)行修正(zheng)，以得到(dao)最接近(jin)真實情(qing)況的流(liu)量,即💛對(dui)被測介(jie)質的流(liu)量值進(jin)行溫壓(ya)補♍償。
3溫(wen)壓補償(chang)信号對(dui)流量測(ce)量值的(de)影響
　　某(mou)電廠鍋(guo)爐采用(yong)超超臨(lin)界、螺旋(xuan)爐膛、一(yi)次中間(jian)再熱、平(ping)衡通風(feng)、固态排(pai)渣、全鋼(gang)構架、露(lu)天布置(zhi)的I型鍋(guo)爐，DCS系統(tong)采用H-5000M系(xi)👣統。機組(zu)正常運(yun)行中給(gei)水系統(tong)采用🧡兩(liang)台50%容量(liang)汽動給(gei)水泵，主(zhu)給水流(liu)量測量(liang)采用差(cha)壓變送(song)器+節流(liu)噴嘴的(de)🛀方式，機(ji)組額定(ding)工況下(xia)主給水(shui)壓力約(yue)爲28MPa,主給(gei)水溫度(du)約爲300℃。DCS系(xi)統中主(zhu)給水流(liu)量的計(ji)算邏輯(ji)如圖1所(suo)示。
 
3.1溫度(du)補償信(xin)号對流(liu)量值的(de)影響
　　假(jia)定機組(zu)某一工(gong)況下主(zhu)給水壓(ya)力爲28MPa，差(cha)壓變送(song)器測得(de)的❗節流(liu)件前後(hou)差壓值(zhi)爲100kPa，溫度(du)信号因(yin)故障導(dao)緻跳變(bian)。以300℃爲基(ji)準以🚩50爲(wei)一⁉️數據(ju)間隔，分(fen)别輸人(ren)到DCS系😍統(tong)進行模(mo)拟，溫🎯度(du)信号變(bian)化對主(zhu)給水⛹🏻‍♀️流(liu)量的影(ying)響。
　　衆所(suo)周知水(shui)的臨界(jie)點爲壓(ya)力22.129MPa，溫度(du)374.15℃。從表1可(ke)以看出(chu)給水溫(wen)🍉度在📐350℃~400℃之(zhi)間波動(dong)時，給水(shui)流量波(bo)動最大(da)。表明在(zai)此溫度(du)區間💚内(nei)DCS系統計(ji)❄️算時認(ren)爲水已(yi)經從液(ye)态轉換(huan)爲了汽(qi)态，壓縮(suo)水的密(mi)度大幅(fu)降低導(dao)緻最終(zhong)❌的給水(shui)流量發(fa)生大幅(fu)下降。
 
3.2壓(ya)力補償(chang)信号對(dui)流量值(zhi)的影響(xiang)
　　假定機(ji)組某一(yi)工況下(xia)主給水(shui)溫度爲(wei)300，差壓變(bian)送器測(ce)得的節(jie)📞流🌈件前(qian)後差壓(ya)值爲100kPa,主(zhu)給水壓(ya)力信号(hao)因故障(zhang)導緻跳(tiao)變。以28MPa爲(wei)基準♌，以(yi)4MPa爲一數(shu)據間隔(ge)，分别輸(shu)人到DCS系(xi)統進行(hang)模拟，壓(ya)♻️力信号(hao)變化對(dui)主給水(shui)流量的(de)影響。
　　從(cong)表2可以(yi)看出，在(zai)壓力爲(wei)12MPa~8MPa之間壓(ya)縮水的(de)密度大(da)幅度降(jiang)💋低。經🔴計(ji)算12MPa壓力(li)下水的(de)飽和溫(wen)度爲325℃C,8MPa壓(ya)力下水(shui)的飽和(he)溫🈲度爲(wei)295℃，低于了(le)預置值(zhi)300℃。表明在(zai)此壓力(li)區間⛹🏻‍♀️内(nei)DCS系統計(ji)算時認(ren)爲水已(yi)經從液(ye)态轉換(huan)爲了汽(qi)态🛀，壓縮(suo)水的密(mi)度大幅(fu)降低導(dao)緻最終(zhong)的給水(shui)流量發(fa)生大幅(fu)下降🥰。
 
　　綜(zong)上所述(shu)，采用差(cha)壓式流(liu)量計測(ce)量介質(zhi)流量時(shi)溫🧑🏽‍🤝‍🧑🏻度㊙️、壓(ya)力信号(hao)的穩定(ding)性和準(zhun)确性對(dui)最終能(neng)否正确(que)地測量(liang)介🌈質流(liu)量是至(zhi)關重要(yao)的，尤其(qi)是溫度(du)或壓力(li)信号👨‍❤️‍👨發(fa)生大⭐幅(fu)度跳變(bian)使二次(ci)計算軟(ruan)件(如DCS系(xi)統⭐)認爲(wei)被測介(jie)質的狀(zhuang)态已發(fa)生汽液(ye)兩相變(bian)化時，将(jiang)導緻被(bei)測介質(zhi)的流量(liang)值大幅(fu)失真。如(ru)果被測(ce)介質的(de)流量信(xin)号參與(yu)機組重(zhong)要聯鎖(suo)保護時(shi)，将對機(ji)組的安(an)全穩定(ding)運行産(chan)生重要(yao)影響。
4溫(wen)壓補償(chang)信号薄(bao)弱點分(fen)析及解(jie)決對策(ce)
　　現在電(dian)力生産(chan)中已經(jing)重視參(can)與重要(yao)聯鎖保(bao)護信😘号(hao)的可🔞靠(kao)性問題(ti)，參與控(kong)制的信(xin)号一般(ban)采取三(san)取中,參(can)與保護(hu)的信号(hao)💜一般采(cai)取三取(qu)二的方(fang)式進行(hang)信号真(zhen)實性的(de)判斷。但(dan)仍普遍(bian)📱存在的(de)一個盲(mang)點爲隻(zhi)重視參(can)與保護(hu)信✔️号的(de)本身是(shi)不是冗(rong)餘和分(fen)散的，卻(que)忽視了(le)修正這(zhe)些信号(hao)的測點(dian)的可靠(kao)性。如前(qian)🔞述的鍋(guo)爐主給(gei)🌈水流量(liang)信号,主(zhu)給水流(liu)量信号(hao)作爲💋參(can)與鍋爐(lu)給水流(liu)量控制(zhi)⛱️和鍋爐(lu)給水流(liu)量低保(bao)護的信(xin)号對整(zheng)個鍋爐(lu)的安全(quan)穩定運(yun)行♍是♉至(zhi)關重要(yao)的。從測(ce)點數量(liang)上來看(kan)，3個主給(gei)水流量(liang)信号滿(man)足模拟(ni)量控制(zhi)系統中(zhong)的三取(qu)中，保護(hu)系統中(zhong)三取二(er)的信号(hao)配置原(yuan)✏️則。但因(yin)爲有溫(wen)壓補償(chang)信号的(de)存在，就(jiu)還需要(yao)從另一(yi)方面再(zai)次考量(liang)主🌍信号(hao)的可靠(kao)性。
1)溫度(du)或壓力(li)信号三(san)重冗餘(yu)配置
　　增(zeng)加溫度(du)或壓力(li)信号的(de)數量，溫(wen)度或壓(ya)力信号(hao)本身🐪和(he)主信号(hao)一樣也(ye)采用三(san)重冗餘(yu)的方式(shi)進行配(pei)📞置。這樣(yang)的🏒話無(wu)論是一(yi)對一的(de)對主信(xin)号進行(hang)補償或(huo)補償信(xin)号三選(xuan)後再分(fen)别對🔞主(zhu)信号🈲進(jin)行補償(chang)，對提高(gao)主信号(hao)的可靠(kao)性都是(shi)有利的(de)。但受制(zhi)于現場(chang)設備的(de)實際情(qing)況，如果(guo)在設計(ji)階段就(jiu)沒有考(kao)慮三重(zhong)冗餘的(de)設⭕置，後(hou)期增加(jia)的話🥰一(yi)般是比(bi)較困難(nan)的,尤其(qi)是在電(dian)廠中的(de)四大管(guan)道上增(zeng)加測點(dian)。所以，溫(wen)壓測點(dian)多重冗(rong)餘的😍配(pei)置方式(shi)最好在(zai)設🏒計階(jie)段就應(ying)該進行(hang)考慮。
2)溫(wen)度或壓(ya)力測點(dian)雙冗餘(yu)配置
　　溫(wen)度或壓(ya)力測點(dian)雙冗餘(yu)配置在(zai)一定程(cheng)度上可(ke)以✌️提高(gao)主🥰測點(dian)的可靠(kao)性，但要(yao)特别注(zhu)意雙冗(rong)餘測點(dian)信号的(de)處理方(fang)式，否則(ze)可能會(hui)比單測(ce)點信号(hao)更不可(ke)靠。
 
　　從圖(tu)2可以看(kan)出，在邏(luo)輯設計(ji)中已經(jing)考慮了(le)當溫度(du)❌或壓🈲力(li)信号出(chu)現故障(zhang)時邏輯(ji)會自動(dong)保持故(gu)障前的(de)密度值(zhi)，防止信(xin)号故障(zhang)🐪導緻的(de)密度值(zhi)大幅失(shi)真。用于(yu)補償計(ji)算密度(du)值👉的溫(wen)度或壓(ya)力信号(hao)如果爲(wei)雙冗餘(yu)配✂️置的(de)話，往往(wang)采用雙(shuang)重冗餘(yu)信✌️号兩(liang)選之😄後(hou)的值。當(dang)兩個信(xin)号都正(zheng)常時則(ze)兩選🎯值(zhi)輸出爲(wei)兩📞個測(ce)量值的(de)均值;當(dang)兩個信(xin)号中的(de)其中一(yi)個故障(zhang)時則切(qie)除故障(zhang)信号，選(xuan)擇其中(zhong)正常的(de)信号作(zuo)爲輸出(chu)信号。
　　信(xin)号故障(zhang)的判斷(duan)方式一(yi)般分爲(wei)兩種:當(dang)信号超(chao)量程或(huo)超🐇過預(yu)設的變(bian)化速率(lü)時認爲(wei)該信号(hao)故障。不(bu)♋同的被(bei)測對象(xiang)往往💜具(ju)有✊不同(tong)的變化(hua)速率，速(su)率判⛱️斷(duan)一般需(xu)要根🤞據(ju)生産現(xian)場被測(ce)介質🈚的(de)實際情(qing)況由經(jing)驗值給(gei)出。信号(hao)超量程(cheng)的判斷(duan)一般根(gen)據DCS系統(tong)中預設(she)的信号(hao)量程，當(dang)實際檢(jian)測的信(xin)🌏号超過(guo)量程的(de)-5%~105%時認爲(wei)信号故(gu)障。壓力(li)信号一(yi)般由壓(ya)力變🆚送(song)器💜進行(hang)檢測🔴，采(cai)用 壓力(li)變送器(qi) 時要求(qiu)DCS系統内(nei)設置的(de)信号量(liang)程要和(he)就地變(bian)送器中(zhong)設置的(de)🐇量程一(yi)緻，所以(yi)DCS系統中(zhong)壓力信(xin)号的量(liang)程設置(zhi)🐅一般都(dou)比較嚴(yan)謹。溫度(du)信号一(yi)般采用(yong) 熱電阻(zu) 或 熱電(dian)偶 進行(hang)檢測，熱(re)電阻或(huo)熱電偶(ou)測量溫(wen)度時不(bu)依賴于(yu)DCS系統中(zhong)設置的(de)信号量(liang)程，而是(shi)根據檢(jian)測到的(de)電阻值(zhi)(熱電阻(zu))或毫👌伏(fu)值(熱電(dian)偶)進行(hang)測量，所(suo)以相對(dui)壓力信(xin)号來講(jiang)溫度信(xin)号在DCS中(zhong)設置的(de)量♉程值(zhi)較爲随(sui)意，這就(jiu)爲超量(liang)程判斷(duan)信号故(gu)障埋下(xia)了隐患(huan)。
　　舉例來(lai)講，如果(guo)在機組(zu)正常運(yun)行中用(yong)于補償(chang)流量信(xin)💔号📞的🏃‍♂️溫(wen)度🥵信号(hao)值約爲(wei)300℃，溫度信(xin)号在DCS系(xi)統中設(she)置💁的量(liang)程上下(xia)限☎️爲0℃~1000℃。當(dang)其中一(yi)個溫度(du)信号跳(tiao)變至700℃時(shi)，這時的(de)DCS系統不(bu)🤩會判斷(duan)其爲故(gu)障，則兩(liang)個溫.度(du)信号經(jing)雙選塊(kuai)🚶‍♀️後輸出(chu)爲500℃。根據(ju)表1中的(de)數據可(ke)✉️以得出(chu)此時的(de)流量值(zhi)👌已經大(da)幅失🔴真(zhen)，嚴重影(ying)響了機(ji)組的安(an)全穩定(ding)運行。
　　雙(shuang)冗餘配(pei)置的溫(wen)壓補償(chang)測點，其(qi)中任一(yi)測點波(bo)動均會(hui)影響👄輸(shu)出值，如(ru)果信号(hao)故障判(pan)斷功能(neng)設置不(bu)合理，在(zai)某種程(cheng)🙇🏻度上講(jiang)将會比(bi)單個測(ce)點可靠(kao)性更低(di)。所以，雙(shuang)冗餘📱配(pei)置的測(ce)點在信(xin)号故障(zhang)判斷時(shi)應合理(li)地設✂️置(zhi)信号量(liang)程，尤其(qi)要保證(zheng)任一🌈信(xin)号跳變(bian)時兩選(xuan)輸出值(zhi)不要超(chao)過被測(ce)介質汽(qi)液兩相(xiang)的轉換(huan)點，否則(ze)将引🔴起(qi)被測介(jie)質流量(liang)的大幅(fu)波動。
3)溫(wen)度或壓(ya)力信号(hao)單點配(pei)置
　　如果(guo)溫度或(huo)壓力信(xin)号單點(dian)配置時(shi)，要充分(fen)考慮單(dan)點信号(hao)❌故障後(hou)對被測(ce)介質流(liu)量的影(ying)響，需要(yao)設置合(he)理的信(xin)号故障(zhang)判斷邏(luo)輯和參(can)數，除此(ci)還可考(kao)慮對溫(wen)壓補償(chang)後🌈的密(mi)度值進(jin)行限幅(fu)，保🤟證溫(wen)壓補償(chang)後的介(jie)質密度(du)值不因(yin)溫壓補(bu)償信号(hao)故⭐障發(fa)生大‼️幅(fu)跳變。除(chu)上述外(wai)，還需考(kao)慮如果(guo)單點信(xin)号故障(zhang)且❗又無(wu)法及時(shi)進行處(chu)理的情(qing)況下對(dui)設備長(zhang)期運行(hang)🈚的影響(xiang)。在增加(jia)實際測(ce)點困難(nan)的情況(kuang)下，可考(kao)慮采用(yong)類似信(xin)号代替(ti)的🈲方法(fa)，如采用(yong)同--管💜道(dao)或同一(yi)設備上(shang)與該測(ce)點特征(zheng)具有高(gao)度相似(si)的其它(ta)測點進(jin)🙇🏻行代替(ti)。如果上(shang)述⛱️辦法(fa)仍存在(zai)困難，還(hai)可考慮(lü)采用其(qi)它特征(zheng)信📞号拟(ni)合的辦(ban)🔆法🐅，如根(gen)據實際(ji)運行經(jing)驗👨‍❤️‍👨采用(yong)機組負(fu)荷信号(hao)折算出(chu)對應的(de)函數拟(ni)合出一(yi)條接近(jin)的曲線(xian)代替實(shi)際測點(dian)。采用測(ce)點代替(ti)的方法(fa)時需要(yao)考慮當(dang)真實測(ce)點故障(zhang)後切換(huan)至代替(ti)測🔱點時(shi)的無擾(rao)切換問(wen)題。
5結論(lun)
　　對差壓(ya)式流量(liang)計測量(liang)介質流(liu)量時，溫(wen)壓補償(chang)信号對(dui)流量測(ce)量的影(ying)響進行(hang)了分析(xi)。對溫壓(ya)補償邏(luo)輯中易(yi)忽略的(de)薄弱點(dian)進行了(le)分析并(bing)給出了(le)相關的(de)⛱️解決方(fang)案，目的(de)🛀是爲了(le)使溫壓(ya)👣補償信(xin)号在差(cha)壓式流(liu)量計測(ce)介質流(liu)量時能(neng)發揮其(qi)本來功(gong)能，而不(bu)使其成(cheng)爲影響(xiang)介質流(liu)量測量(liang)的問題(ti)，以⚽期能(neng)夠爲廣(guang)大的生(sheng)産技術(shu)人員提(ti)供借鑒(jian)㊙️經驗。

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