摘(zhai)要:差壓(ya)式流量(liàng)計 測量(liang)介質流(liu)量過程(chéng)中因介(jie)質的密(mi)度受介(jiè)質壓力(li)🌈和溫度(dù)的影響(xiǎng)，所以要(yào)采用溫(wēn)壓信号(hào)對流量(liang)值進行(hang)補償。采(cai)用DCS系統(tǒng)分别對(dui)溫度和(hé)壓力信(xìn)号的波(bō)動對最(zui)終流量(liàng)值的影(yǐng)響進行(hang)了數據(ju)模拟分(fen)析,說明(ming)了溫度(du)和壓力(lì)信号的(de)穩定性(xìng)和準确(que)性對流(liú)量的測(ce)量是至(zhì)關重要(yào)的，分析(xi)了DCS系統(tong)中典型(xing)的溫壓(ya)補♈償邏(luó)輯存在(zai)的🈲薄弱(ruo)點，并給(gěi)出了相(xiàng)應的解(jie)決方案(àn)。
　　在電力(lì)生産中(zhōng)流量屬(shu)于重要(yào)的測量(liàng)參數，差(cha)壓式流(liú)🌍量計以(yi)其🥵較低(di)的價格(ge)、廣泛的(de)應用場(chang)合、長期(qi)的使用(yòng)經驗，以(yi)及越來(lai)越高的(de)精度在(zai)流量測(ce)量中一(yi)直占有(yǒu)非常重(zhong)要的地(dì)位。爲提(ti)高差壓(ya)式流量(liàng)計測量(liang)精度，經(jing)常需要(yào)對介質(zhi)流量測(cè)量進行(háng)相應的(de)溫🌈度壓(ya)力補償(chang)，溫壓補(bu)償信号(hào)的準确(que)和穩定(dìng)對測量(liang)具有重(zhong)要的影(yǐng)響。某電(diàn)廠曾發(fā)♍生由于(yu)用于補(bu)償鍋🐆爐(lú)主給水(shui)❄️流量信(xin)♊号的溫(wen)度信号(hao)發生故(gù)障導緻(zhì)主給✨水(shui)流量大(dà)幅波動(dong)的情況(kuang)，嚴重影(ying)響㊙️了機(jī)組的安(an)全穩定(ding)運行。
1差(cha)壓式流(liu)量計工(gong)作原理(li)
　　差壓式(shi)流量計(jì)主要由(yóu)節流部(bù)件和 差(chà)壓變送(song)器 組成(cheng)，其原理(li)遵循伯(bo)努利方(fāng)程和流(liu)動連續(xu)性方程(chéng)。在☀️密閉(bì)🔞管道中(zhong)的單相(xiang)流體經(jīng)過節流(liu)件時，由(you)于管道(dao)内的流(liu)通截面(mian)突然減(jiǎn)⚽小，流體(tǐ)的流速(sù)急速增(zeng)大，因而(er)流體的(de)動能相(xiang)應🈲增加(jiā)。此時流(liú)體的部(bù)分位能(neng)轉化爲(wei)動能，流(liú)體在節(jie)流件前(qián)後就會(hui)産❄️生壓(yā)力差。這(zhe)個壓差(cha)值✔️與流(liú)體的流(liú)量有一(yi)個數值(zhi)比，因此(cǐ)隻🏃🏻‍♂️要測(cè)量壓差(cha)，就可以(yǐ)得到流(liú)體通過(guo)管道的(de)流量。差(cha)壓變送(song)器🔆将測(ce)量的節(jie)流件前(qián)後實時(shí)差壓值(zhí)送至分(fèn)散控制(zhi)系統(以(yi)下簡稱(chēng)DCS系統),在(zai)DCS系統内(nei)根據相(xiang)應的計(ji)算公式(shi)就可以(yi)計🌍算出(chū)實時的(de)流量值(zhí)。在工業(ye)實際生(sheng)産中，節(jie)流件前(qián)後⁉️的差(chà)壓值與(yǔ)流💔量值(zhi)之間的(de)計算公(gōng)式常采(cǎi)用如下(xià)👌公式：
 
式(shi)(1)中:
qm一質(zhi)量流量(liàng)。
△P一節流(liu)件前後(hòu)取壓口(kou)的差壓(ya)。
ρ一節流(liu)件正端(duan)取壓口(kou)平面上(shàng)的流體(tǐ)密度。
K一(yi)-綜合系(xi)數(一般(bān)可根據(jù)節流件(jian)計算說(shuō)明書中(zhong)給出☎️.的(de)節流件(jian)開孔直(zhí)徑、可膨(péng)脹性系(xì)數、流量(liang)系數等(deng)參數🍓直(zhi)接求出(chū))。
2差壓式(shì)流量計(jì)溫壓補(bu)償的必(bì)要性
　　從(cóng)式(1)中可(kě)以看出(chū)，采用差(cha)壓式流(liu)量計測(cè)流量參(can)數⁉️中，節(jie)🈚流件前(qian)後取壓(ya)口的差(cha)壓可以(yǐ)通過差(chà)壓變送(sòng)器直接(jiē)進行測(cè)量。K值爲(wèi)一常數(shù)，唯一不(bu)确定變(biàn)量爲被(bei)測介質(zhì)的密度(du)ρ。而被㊙️測(cè)介質🏃🏻的(de)密度🔞又(yòu)與被測(cè)介質的(de)溫度和(hé)壓力有(yǒu)🔴關，在實(shí)際生産(chǎn)中介質(zhì)的溫度(du)🔆和壓力(lì)值一般(ban)不是固(gù)定的，而(ér)是随生(sheng)産工況(kuang)的變化(huà)而随時(shí)變化的(de)，即被測(ce)介質的(de)密度值(zhí)是随時(shí)變化的(de)。對于密(mi)度變化(huà)所帶來(lai)的影響(xiang)可以通(tong)過密度(dù)🆚補償的(de)方式來(lái)進行修(xiu)正，以得(de)到最接(jiē)近😄真實(shí)情況⁉️的(de)流量,即(ji)對被測(ce)介質的(de)流量值(zhi)進行溫(wēn)壓補償(chang)。
3溫壓補(bǔ)償信号(hào)對流量(liang)測量值(zhí)的影響(xiang)
　　某電廠(chǎng)鍋爐采(cǎi)用超超(chao)臨界、螺(luo)旋爐膛(tang)、一次中(zhōng)間再熱(rè)、平衡通(tong)風、固态(tài)排渣、全(quan)鋼構架(jià)、露天布(bù)置的I型(xing)鍋爐，DCS系(xi)統采用(yòng)H-5000M系統。機(jī)㊙️組正常(chang)運行中(zhong)給水系(xi)統采用(yòng)兩台50%容(rong)量汽動(dong)給水泵(bèng)⭕，主給水(shui)流量測(ce)量采用(yong)差壓變(biàn)送器+節(jiē)流噴嘴(zui)的方式(shi)，機組額(é)定工況(kuang)下主給(gei)水壓力(lì)約爲28MPa,主(zhu)給水溫(wen)度約爲(wei)300℃。DCS系統中(zhōng)主給水(shui)流量的(de)❄️計算邏(luo)輯如圖(tu)1所示。
 
3.1溫(wen)度補償(chang)信号對(dui)流量值(zhí)的影響(xiǎng)
　　假定機(ji)組某一(yi)工況下(xià)主給水(shuǐ)壓力爲(wei)28MPa，差壓變(biàn)送器測(cè)得的節(jiē)🐆流件前(qian)後差壓(ya)值爲100kPa，溫(wen)度信号(hao)因故障(zhang)導緻跳(tiao)變。以300℃爲(wei)基⭕準以(yi)50爲一數(shù)據間隔(ge)，分别輸(shū)人到DCS系(xi)統進行(hang)✨模拟，溫(wēn)度信号(hào)變化對(duì)主給水(shuǐ)流量的(de)影響⛹🏻‍♀️。
　　衆(zhong)所周知(zhī)水的臨(lin)界點爲(wèi)壓力22.129MPa，溫(wen)度374.15℃。從表(biao)1可以看(kan)出給🐅水(shui)溫度在(zài)♻️350℃~400℃之間波(bō)動時，給(gěi)水流量(liàng)波動最(zuì)大。表明(míng)在此溫(wēn)度區間(jiān)内DCS系統(tǒng)計算時(shí)認爲水(shui)已經從(cong)液态轉(zhuan)換爲㊙️了(le)汽态，壓(ya)縮水的(de)密度大(dà)幅降低(dī)導緻最(zui)終的給(gei)水流量(liàng)發生大(da)幅下降(jiang)。
 
3.2壓力補(bǔ)償信号(hao)對流量(liang)值的影(ying)響
　　假定(dìng)機組某(mou)一工況(kuàng)下主給(gei)水溫度(du)爲300，差壓(ya)變送器(qi)測🤩得的(de)節🔴流件(jiàn)前後差(chà)壓值爲(wei)100kPa,主給水(shui)壓力信(xìn)号因故(gù)障導緻(zhì)跳變。以(yǐ)28MPa爲基準(zhun)，以4MPa爲一(yī)數據間(jiān)隔，分别(bié)輸人到(dào)DCS系統進(jin)行模拟(ni)，壓力信(xin)号♻️變化(hua)對主給(gei)水流量(liang)⁉️的影響(xiǎng)。
　　從表2可(kě)以看出(chu)，在壓力(lì)爲12MPa~8MPa之間(jian)壓縮水(shuǐ)的密度(du)大幅度(du)降低。經(jīng)🌈計算12MPa壓(yā)力下水(shui)的飽和(he)溫度爲(wèi)325℃C,8MPa壓力下(xia)水的飽(bao)和溫🐪度(dù)爲295℃，低于(yu)了預置(zhì)值300℃。表明(míng)在此壓(yā)力區間(jian)内DCS系統(tong)計算時(shi)認爲水(shui)⛱️已經從(cóng)液态轉(zhuan)換爲了(le)汽态，壓(yā)縮水的(de)密度大(dà)幅降低(di)導緻最(zuì)終的給(gěi)水流量(liang)發生大(da)幅下降(jiàng)。
 
　　綜上所(suo)述，采用(yòng)差壓式(shì)流量計(jì)測量介(jiè)質流量(liang)時溫度(du)、壓力信(xin)🛀号☔的穩(wen)定性和(he)準确性(xìng)對最終(zhōng)能否正(zheng)确地測(ce)量介質(zhì)流量是(shi)至關💚重(zhòng)要的，尤(you)其是溫(wen)度或壓(yā)力信号(hao)發生大(da)幅度跳(tiào)🌈變使二(er)次計算(suan)♉軟件(如(ru)DCS系統)認(ren)爲被測(ce)㊙️介質的(de)狀态已(yǐ)發生汽(qì)液兩相(xiàng)✌️變化時(shí)，将導緻(zhì)被測介(jiè)質的流(liú)量值大(da)幅失真(zhēn)。如🏃‍♀️果被(bèi)測介質(zhì)的流量(liang)信号🈲參(cān)😍與機組(zu)重要聯(lian)鎖保護(hù)時，将對(dui)機組的(de)安全穩(wen)定運行(hang)🐇産生重(zhòng)要影響(xiǎng)。
4溫壓補(bǔ)償信号(hào)薄弱點(dian)分析及(jí)解決對(dui)策
　　現在(zai)電力生(shēng)産中已(yǐ)經重視(shi)參與重(zhòng)要聯鎖(suo)保護信(xìn)号的可(ke)靠性問(wen)題，參與(yǔ)控制的(de)信号一(yī)般采取(qu)三取中(zhōng),參與保(bǎo)護的🙇🏻信(xìn)号一般(ban)采取三(sān)取二的(de)方式進(jin)行信号(hao)真實性(xing)的判斷(duan)。但仍普(pu)遍👅存在(zai)的一個(ge)盲點爲(wèi)隻重視(shì)參與保(bao)護信号(hao)的本身(shen)是不是(shi)冗餘和(hé)分散的(de)，卻忽視(shì)了修正(zheng)這些信(xin)号的測(ce)點的可(ke)靠性。如(rú)前述的(de)鍋爐主(zhǔ)給水流(liu)量信号(hào),主給水(shuǐ)流量信(xin)号作爲(wèi)♈參與鍋(guo)爐給水(shui)流量控(kong)制和鍋(guō)爐給🙇🏻水(shuǐ)流量低(di)保護的(de)信号對(dui)整個鍋(guo)爐👈的安(an)全穩定(dìng)運行是(shi)至關重(zhong)要的。從(cóng)測點數(shù)量上來(lai)看，3個主(zhu)給水流(liú)量信号(hào)滿足模(mó)拟量控(kong)制系統(tong)中的三(sān)取中，保(bao)護系統(tong)中三取(qu)二的🚶信(xin)号配置(zhì)原則。但(dan)因爲有(yǒu)溫壓補(bu)償信号(hao)的存在(zai)，就❓還需(xū)要從另(lìng)一方面(miàn)再次考(kǎo)量主信(xìn)号的可(kě)靠性。
1)溫(wēn)度或壓(yā)力信号(hào)三重冗(rǒng)餘配置(zhì)
　　增加溫(wen)度或壓(ya)力信号(hào)的數量(liàng)，溫度或(huo)壓力信(xin)号本身(shen)和主信(xìn)号一樣(yang)也采用(yong)三重冗(rong)餘的方(fang)式進行(hang)配置。這(zhe)樣的話(huà)無論是(shì)一對一(yī)的對主(zhǔ)信号進(jìn)行補償(cháng)或補償(chang)信号三(sān)選後再(zai)🏃🏻‍♂️分别對(duì)🏃主信号(hao)進行補(bu)償，對提(tí)高主信(xìn)♊号的可(ke)靠性都(dōu)是有利(li)的。但受(shou)🔴制于現(xiàn)場😍設備(bei)的實際(ji)情況，如(rú)果在設(she)計階段(duan)就🤟沒有(yǒu)考慮三(sān)🔞重冗餘(yu)的設置(zhi)，後期增(zeng)加的話(hua)一般是(shi)比較困(kun)♻️難的,尤(yóu)其是在(zai)電廠中(zhong)🏃🏻‍♂️的四大(dà)管道上(shang)增加測(cè)點。所以(yi)，溫壓測(cè)點多重(zhong)冗餘的(de)配置方(fang)式最好(hao)在設計(ji)階段就(jiu)應該進(jìn)行❤️考慮(lǜ)。
2)溫度或(huò)壓力測(ce)點雙冗(rǒng)餘配置(zhi)
　　溫度或(huo)壓力測(ce)點雙冗(rong)餘配置(zhi)在一定(ding)程度上(shàng)可以提(ti)高主測(ce)點的可(kě)靠性，但(dan)要特别(bie)注意雙(shuāng)冗餘測(ce)點🤞信号(hào)的處理(li)方式，否(fǒu)則可能(neng)會比單(dān)測點信(xin)号更不(bu)可靠。
 
　　從(cóng)圖2可以(yǐ)看出，在(zai)邏輯設(she)計中已(yǐ)經考慮(lǜ)了當溫(wen)度或壓(yā)力信🐉号(hào)出現故(gù)障時邏(luo)輯會自(zi)動保持(chí)故障前(qián)🌍的密度(du)值，防止(zhǐ)信号故(gù)障導緻(zhì)的密度(dù)值大幅(fú)失真💘。用(yòng)于補償(cháng)計算密(mì)度值的(de)溫度或(huò)壓力信(xin)号如果(guǒ)爲雙冗(rǒng)餘配置(zhi)的話，往(wang)往采用(yong)雙🔅重冗(rǒng)餘信号(hào)兩選之(zhī)後的值(zhí)。當兩個(ge)信号都(dou)正常時(shi)則兩選(xuǎn)值輸出(chu)爲兩個(ge)測量值(zhí)的均值(zhí);當兩個(gè)信号中(zhōng)的其中(zhong)一個故(gù)障時則(ze)切除故(gu)障信号(hao)，選擇其(qí)中正常(cháng)的信号(hao)作爲輸(shu)出信号(hào)。
　　信号故(gù)障的判(pan)斷方式(shì)一般分(fèn)爲兩種(zhǒng):當信号(hao)超量程(cheng)或超🛀過(guo)🐕預設的(de)變化速(su)率時認(ren)爲該信(xin)号故障(zhang)。不同的(de)被測對(dui)象👌往往(wang)🔴具有不(bú)同的變(biàn)化速率(lǜ)，速率判(pan)斷一般(bān)需要根(gen)據生産(chǎn)現場被(bei)測介質(zhi)的實際(jì)情況🎯由(yóu)經驗值(zhí)給出。信(xìn)号超量(liang)程的判(pan)斷一般(bān)根據DCS系(xì)統中預(yù)設的信(xìn)🐪号量程(cheng)，當實際(ji)檢測的(de)信号超(chao)過量程(chéng)❤️的-5%~105%時認(ren)爲信号(hào)故障。壓(yā)力信号(hao)一般由(you)壓力變(biàn)送器💃🏻進(jìn)行檢測(ce)，采用 壓(yā)力變送(song)器 時要(yào)求DCS系統(tong)内設置(zhì)的信号(hào)量程要(yao)和就地(di)變送器(qi)中設🈲置(zhi)的量程(chéng)一緻，所(suǒ)以DCS系統(tǒng)中壓力(li)信号的(de)量程🐉設(she)置一般(bān)都比較(jiào)嚴謹。溫(wen)度信号(hào)一般采(cǎi)用 熱電(dian)阻 或 熱(rè)電偶 進(jin)行檢測(cè)，熱電阻(zǔ)或熱電(diàn)偶測量(liàng)溫度時(shi)不依賴(lài)于DCS系統(tong)㊙️中設置(zhi)的信号(hào)量程，而(ér)是根據(jù)檢測到(dào)的電阻(zu)值(熱電(diàn)阻)或毫(háo)伏值(熱(re)電偶)進(jin)行測量(liang)，所以相(xiàng)對壓力(lì)信号來(lái)講溫度(dù)信号在(zai)DCS中設置(zhì)的量程(cheng)值較爲(wei)随意，這(zhè)就爲超(chāo)量程判(pan)斷信号(hào)故🔞障埋(mái)下了🥵隐(yǐn)患。
　　舉例(li)來講，如(ru)果在機(ji)組正常(cháng)運行中(zhong)用于補(bu)償流量(liang)🚩信号的(de)溫度信(xìn)号值約(yuē)爲300℃，溫度(du)信号在(zài)DCS系統中(zhong)設置的(de)量程上(shang)🔴下限爲(wèi)0℃~1000℃。當其中(zhong)一個溫(wēn)度信号(hào)跳變至(zhi)700℃時，這時(shí)的DCS系統(tǒng)不會判(pàn)斷💘其爲(wei)故障，則(ze)兩⛱️個溫(wēn).度信号(hào)經雙選(xuan)塊後輸(shū)出爲500℃。根(gēn)據表1中(zhong)的數據(jù)可以得(de)出此時(shí)的流量(liàng)值已經(jīng)大幅失(shi)真，嚴重(zhòng)影響🧑🏽‍🤝‍🧑🏻了(le)機組的(de)安全穩(wěn)定運行(hang)。
　　雙冗餘(yu)配置的(de)溫壓補(bǔ)償測點(diǎn)，其中任(ren)一測點(diǎn)波動均(jun1)會影⚽響(xiang)輸出值(zhi)，如果信(xin)号故障(zhang)判斷功(gong)能設置(zhì)不🏃🏻‍♂️合理(li)，在某種(zhong)程度上(shàng)講将會(hui)比單個(gè)測點可(ke)靠性更(geng)低。所以(yǐ)，雙冗餘(yú)配置的(de)測點在(zai)信号故(gu)👣障判斷(duan)時應合(hé)理地設(she)置信号(hao)量程，尤(you)其要保(bao)證任一(yī)💃信号跳(tiao)變時兩(liǎng)選輸出(chu)值不要(yao)超過被(bèi)測介質(zhi)汽液兩(liang)相的轉(zhuǎn)🐕換點，否(fǒu)則将引(yǐn)起被測(ce)介質流(liu)量的大(da)幅波動(dòng)。
3)溫度或(huò)壓力信(xìn)号單點(diǎn)配置
　　如(ru)果溫度(dù)或壓力(lì)信号單(dan)點配置(zhì)時，要充(chōng)分考慮(lü)單💞點信(xìn)号故👨‍❤️‍👨障(zhàng)後對被(bei)測介質(zhi)流量的(de)影響，需(xū)要設置(zhi)⚽合理的(de)信号故(gù)障判斷(duan)邏輯和(he)參數，除(chu)此還可(ke)考慮對(dui)溫壓🧡補(bu)償後的(de)密度值(zhi)進行限(xian)幅，保證(zhèng)溫壓補(bu)償後的(de)介質密(mì)度值不(bú)因溫壓(ya)補償信(xin)号故障(zhàng)發生大(da)幅跳變(bian)。除上述(shù)外，還需(xū)考慮如(rú)果單點(diǎn)信号故(gu)障且💃又(yòu)無法及(jí)時進行(háng)處理的(de)情況🌂下(xià)對設備(bèi)長期運(yun)行的影(ying)響。在㊙️增(zeng)加實際(ji)測點💜困(kun)難的情(qíng)況下，可(kě)考慮采(cai)用類似(si)信号代(dài)替的🏃🏻方(fāng)法，如采(cai)用同--管(guan)道或同(tong)一設備(bèi)上與該(gai)測點特(tè)征具有(yǒu)高度相(xiang)似的其(qi)它測點(diǎn)進💁行代(dai)替。如果(guo)上述辦(ban)法仍存(cún)在困難(nán)，還可考(kǎo)慮采用(yòng)🙇‍♀️其它特(te)征信号(hào)拟合的(de)辦✌️法🤞，如(ru)根據實(shí)際運行(hang)經驗采(cǎi)用機組(zǔ)負荷信(xìn)号折算(suan)出對應(yīng)💋的函數(shù)拟合出(chū)一條接(jie)近的曲(qu)線代替(ti)實際測(cè)點。采用(yòng)測點代(dai)替的方(fang)法時需(xū)要考慮(lǜ)💚當真實(shi)測點故(gu)障後切(qiē)換至代(dài)替測🤩點(dian)時的無(wú)擾切換(huan)問題。
5結(jie)論
　　對差(chà)壓式流(liu)量計測(ce)量介質(zhi)流量時(shi)，溫壓補(bu)償信号(hao)對流量(liang)💜測量🏃的(de)影響進(jin)行了分(fen)析。對溫(wēn)壓補償(chang)邏輯中(zhong)易忽略(lue)💃的薄弱(ruo)點進行(háng)了分析(xī)并給出(chū)了相關(guan)的解決(jué)方案，目(mu)的是爲(wèi)了使溫(wēn)壓補償(chang)信号在(zai)差壓式(shì)流量計(jì)測介質(zhì)流量🔞時(shi)能發揮(hui)其本來(lái)功能，而(er)不使其(qí)成爲影(ying)響介質(zhi)流量測(ce)量的問(wen)題，以期(qi)能夠爲(wei)廣💋大的(de)生産技(jì)術人員(yuan)提供借(jiè)鑒🐕經驗(yan)。

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