差壓式流量計(jì)小信號(hào)切除對(duì)蒸汽流量測(cè)量的影響及優(yōu)化

針對(duì)小信號(hào)引起的計(jì)量誤差問(wèn)題，分析小信號(hào)對(duì)流量測(cè)量的影響和差壓式流量計(jì)的小信號(hào)切除 ，提出小信號(hào)切除及優(yōu)化選擇的方法，并對(duì)差壓流量計(jì)的積算儀進(jìn)行改進(jìn)，使流量計(jì)量更加完善。

石家莊華電供熱集團(tuán)有限公司蒸汽管網(wǎng)供熱面積約１５００萬(wàn) ｍ２，蒸汽流量計(jì)量裝置基本采用標(biāo)準(zhǔn)孔板的差壓式流量計(jì)，孔板流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，技術(shù)成熟。流量?jī)x表中的小信號(hào)切除，是流量?jī)x表中的特殊需要，這是為了克服各種原因引起的小信號(hào)所導(dǎo)致的不良后果。不同原理的流量計(jì)產(chǎn)生小信號(hào)現(xiàn)象的機(jī)理也不同，合理設(shè)置流量計(jì)小信號(hào)切除點(diǎn)對(duì)于公平、公正開(kāi)展貿(mào)易計(jì)量有著極為重要的作用。在蒸汽貿(mào)易結(jié)算中，用熱方如果在流量計(jì)小信號(hào)切除點(diǎn)下用熱，雖然流量計(jì)顯示為零，但是對(duì)于供熱方來(lái)說(shuō)也會(huì)造成一定的汽量損失。

１.差壓式流量計(jì)小信號(hào)切除概述

差壓式流量計(jì)是投入工業(yè)應(yīng)用的多種流量計(jì)中應(yīng)用最廣泛、歷史最悠久的流量計(jì)之一，也是人們應(yīng)用小信號(hào)切除技術(shù)最早的一種流量計(jì)。

在無(wú)介質(zhì)流動(dòng)時(shí)，差壓變送器的零點(diǎn)漂移會(huì)使流量計(jì)有一個(gè)很小的信號(hào)輸出，這種信號(hào)容易被積算儀所捕獲而被計(jì)量。在介質(zhì)正常流過(guò)時(shí)，這種微小的信號(hào)與正常信號(hào)相比微不足道，并不影響計(jì)量的精度和準(zhǔn)確性。為了避免無(wú)介質(zhì)流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的“誤流量 ”信號(hào)給積算儀帶來(lái) “誤計(jì) ”，可設(shè)一道門(mén)坎，將低于此門(mén)坎的 “小信號(hào)”擋在計(jì)量的界外，也就是所謂的“切除”。

在使用老式差壓式流量計(jì)來(lái)顯示瞬時(shí)流量和進(jìn)行積算時(shí)，流量計(jì)的零漂會(huì)導(dǎo)致實(shí)際值應(yīng)為零的流量計(jì)出現(xiàn)流量示值。小信號(hào)切除方法可以掩蓋流量計(jì)零漂的問(wèn)題。

小信號(hào)切除方法在差壓式流量計(jì)中的重要性是由差壓式流量計(jì)的輸入輸出關(guān)系式中的平方根特性決定的，關(guān)系式如下：

示值的不穩(wěn)定性。早期的差壓式流量計(jì)精度等級(jí)為１．５級(jí)，在一段時(shí)間內(nèi)，差壓式流量計(jì)零點(diǎn)漂移±１．５％為正常，這樣的漂移所對(duì)應(yīng)的流量值為１２．２％。

當(dāng)差壓變送器精確度進(jìn)一步提高后，差壓變送器的零點(diǎn)漂移性能得到進(jìn)一步改善，但是差壓變送器的零漂僅僅是差壓式流量計(jì)零漂的一個(gè)方面。差壓式流量計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)，除了差壓變送器零漂之外，還有差壓信號(hào)的傳遞失真和流量積算儀等都會(huì)產(chǎn)生零漂。目前很多儀表制造廠將差壓切除點(diǎn)減小為０．７５％，對(duì)應(yīng)的流量值為８．７％?，F(xiàn)在的差壓變送器精度等級(jí)已經(jīng)提高到０．０７５

級(jí)，差壓信號(hào)傳遞也有了改進(jìn)，小信號(hào)切除值降到流量測(cè)量上限值的２％，系統(tǒng)仍能很好地工作。

２ 小信號(hào)對(duì)流量測(cè)量的影響

對(duì)同一裝置，在假設(shè)壓力、溫度等其他參數(shù)不變，只有差壓信號(hào)起作用的情況下，流量為

附近使用，小信號(hào)對(duì)計(jì)量幾乎沒(méi)有影響，但是對(duì)于一些民用、商業(yè)用戶，屬于間斷用熱性質(zhì)，如果全天有１２ｈ是在常用流量下使用，那么小信號(hào)要造成６．３２％的誤差；如果只有８ｈ在常用流量下使用，小信號(hào)要造成１２．６４％的誤差，使用時(shí)間越短，計(jì)量的誤差越大。

從公式（５）中可以看出，用戶的常用流量變小，小信號(hào)帶來(lái)的計(jì)量誤差會(huì)變得更大。如果常用流量為５０％（差壓信號(hào)的２５％），即使是２４ｈ均使用常用流量，也會(huì)有０．４％的小信號(hào)造成的誤差；如果常用流量降到３０％（差壓信號(hào)的９％），小信號(hào)造成的誤差會(huì)增加到０．６２％。

目前差壓式流量計(jì)在實(shí)際使用過(guò)程中，為了保證計(jì)量在可靠范圍內(nèi)，差壓變送器選用的量程都比較大。在小信號(hào)沒(méi)有切除的情況下，導(dǎo)致了較大的計(jì)量誤差［２］。

３.小信號(hào)切除及優(yōu)化選擇方法

對(duì)流量計(jì)進(jìn)行小信號(hào)切除是一種解決流量計(jì)零漂、掩蓋矛盾的方法，并不是采用了小信號(hào)切除后儀表的零漂就不存在了，而是零漂依舊，只是使用者看不到。

如果在理想狀態(tài)下，不設(shè)置小信號(hào)切除能夠達(dá)到測(cè)量要求，最好不要切除。但是在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中模擬器件的零漂對(duì)流量計(jì)零點(diǎn)影響往往是雙向的，差壓信號(hào)的傳遞失真以及振動(dòng)干擾的侵入均屬不確定因素，所以小信號(hào)切除又是必須的。對(duì)于小信號(hào)是否切除，切除值取值大小，總的原則是在能達(dá)到目的的前提下，將切除值盡量選得小一些。

小信號(hào)被合理切除，在節(jié)流裝置計(jì)量系統(tǒng)中是比較容易實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)樵跊](méi)有差壓信號(hào)時(shí)，流

量計(jì)量系統(tǒng)會(huì)顯示該小信號(hào)值，只要把該信號(hào)設(shè)定為一個(gè)參數(shù)，在流量計(jì)算時(shí)扣除便可。方法如下：ａ．把該小信號(hào)與流量計(jì)算的其他參數(shù)設(shè)置在同一個(gè)界面，無(wú)論是檢定或其他的檢查都可以留

意到，以方便查詢和管理。

ｂ．在流量計(jì)算時(shí)，差壓值為差壓變送器顯示值減去小信號(hào)值。

按照上述方法，對(duì)公司用于蒸汽貿(mào)易計(jì)量使用的差壓式流量計(jì)的積算儀進(jìn)行了改進(jìn)，將原有積算儀小信號(hào)切除點(diǎn)的固化計(jì)算更改成現(xiàn)有積算儀小信號(hào)切除在０％～１％的可選 設(shè)置。原有積算儀的小信號(hào)切除的設(shè)計(jì)是按照JJG1003-2005《流量積算儀檢定規(guī)程》的技術(shù)要求將計(jì)算方法固化到儀表中，流量計(jì)量過(guò)程中儀表按照固定公式進(jìn)行計(jì)算。改進(jìn)后的積算儀可以實(shí)現(xiàn)小信號(hào)切除點(diǎn)在一定范圍內(nèi)的任意設(shè)置，這樣可以根據(jù)實(shí)際使用情況進(jìn)行合理設(shè)置，既能防止外界信號(hào)的干擾，也可以避免小信號(hào)以下計(jì)丟數(shù)。

積算儀改進(jìn)前，小信號(hào)切除點(diǎn)對(duì)應(yīng)的差壓電流為4-12mA,為設(shè)計(jì)工況下最大流量的8.66%,改進(jìn)后小信號(hào)切除點(diǎn)可以在0%-1%范圍內(nèi)設(shè)置，一般情況下設(shè)置在０．５％，此時(shí)小信號(hào)切除點(diǎn)對(duì)應(yīng)的差壓電流為4.08mA,為設(shè)計(jì)工況下最大流量的７．０７％，小信號(hào)切除點(diǎn)的合理降低大大減少了差壓式流量計(jì)因小信號(hào)造成的計(jì)量損失 增量約１８．３６％，保障了供汽方的合法權(quán)益。

4.結(jié)語(yǔ)

在流量計(jì)量系統(tǒng)中，小信號(hào)的切除對(duì)于計(jì)量系統(tǒng)的影響十分重要，為了保證計(jì)量準(zhǔn)確可靠，必須要有小信號(hào)切除的設(shè)置和使用。差壓式流量計(jì)小信號(hào)切除最優(yōu)化沒(méi)有一個(gè)固定的公式，需要在使用要求與可能達(dá)到的可測(cè)量小流量之間尋找一個(gè)最佳點(diǎn)，工作人員根據(jù)具體要求和具體條件通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試合理設(shè)置切除點(diǎn)，從而避免小信號(hào)所導(dǎo)致的不良后果。