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差压变送器信号传送失真及引入的误差
发布时间:2013-10-21 08:33 浏览次数:

差压变送器信号传送失真及引入的误差

    在差压式流量计的标准规范中,对引压管的敷设和仪表的安装一般只简单地提到一句,即差压信号不应有传送失真。实际上要真正做到差压信号的不失真传送是非常不容易的。有事实为证:在装置刚刚停车,或有条件将装有差压式流量计一次装置的管道上阀门关闭时,并且确认流过流量计的流量已降到零,从具体流量计读数来看,真正示值为零的并不多。其中零点漂移的主要原因多半为差压传送过程中的失真。
    差压变送器信号的传送失真使得差压变送器上接收到的差压信号与节流装置所产生的差压信号不相等,从而引起附加误差。
    差压信号传送失真包括稳态值失真和动态失真。在稳定流条件下只存在稳态值失真,在脉动流条件下,既可能存在稳态值失真又会有动态失真。本节主要讨论稳态值失真。稳态值失真可能引起的部位和原因有导压管引向不合理,切断阀设置不当,冷凝器高度不相等,隔离液液位高度不相等,正负压引压管坡度不合理,管内介质密度不相等,三阀组积液等。
    (1)导压管引向不合理和切断阀设置不当引起的误差 差压式蒸汽流量计中导压管引向不合理和切断阀设置不当引入的误差已在作了讨论。
    均速管差压流量计用来测量有可能析出冷凝液的低压气体流量时,水平设置的针形切断阀可能导致凝液积于阀内堵塞气路的情况已作了分析。
    (2)冷凝器高度不相等引起的误差 正负压管上的两只冷凝器结构应对称,安装高度应相等,从而有可能使得两只冷凝器内液位高度相等,因为液位高度相差1mm就会引入1OPa的差压失真。但在使用现场不仅两只冷凝器安装高度不相等的情况常有所见,甚至有的将冷凝器倒置,根本没有起到冷凝器的作用。
弯管流量计的正负取压口一个开在弯管的外圈,另一个开在弯管的内圈,在管径较大时,很容易引起高度不相等,由于弯管流量计的差压信号本来就很小,所以差压信号传送失真从差压的绝对数值来说虽不太大,但引起的流量测量相对误差却是可观的。
 

 
    图9.16所示是来自使用现场的另一个实例。被测流体为蒸汽,节流装置为ILVA型线性孔板。正负压导压管从圆周的两个水平方向引出,虽然没用冷凝罐,但图中垂直导压管以下部分管内是充满凝结水的。在施工队安装时,如果缺少检验手段,AB两点之间很容易出现高度差,而且即使存在20mm的高度差也难以用肉眼分辨。此高度差转换成液柱差,从而引起差压信号的传递失真。
(3)隔离液液位高度不相等引起的误差 引压管线中带隔离器是为了利用隔离液将腐蚀性介质同差压变送器隔离,如图9.17所示。隔离液刚刚充灌时,通过三阀组的平衡阀能使两只隔离容器中的隔离液液位高度相等,但运行一段时间后由于隔离液泄漏或在运行时误开平衡阀,导致隔离液液位高度不相等,从而引入附加压差。其值可用式(9.17)计算。
 


 
 
    (4)引压管线引起的传送失真 保证引压管线合理的坡度是为了使管内可能出现的气泡较快地升到气体收集器内或母管内,使管内可能出现的凝液较快地下沉到沉降器、排污阀或母管内。
引压管线的内径和被侧流体的性质与总长度有关,如表9.3所示。引压管线应垂直或倾斜敷设,其坡度应不少于1:12,对黏度较高的流体,其坡度还应增大,当引压管线的传送距离大于30m时,应分段倾斜,并在最高点和最低点分别安装气体收集器(或排气阀)和沉降器(或排污阀)。
 

 
    为了避免正负压信号管内介质温度不一致,导致密度出现差异,引起传送失真,正负压管线应尽量靠近数设,尤其是引压管线中的介质为液体时。引压管线中的液体有些会因环境温度太低而凝固、结晶或结冰,因此需要伴热保温。
    伴热保温常用电热带、蒸汽及热水作热源,此项工作很多人都认为太简单了,只要做了就行,不会有什么严重后果。其实从现场的情况看并非如此,主要问题如下。
    ①不对称加热。为了使正、负压管内液体温度尽量相等,提供热源的电热带、热水管或伴热蒸汽管应敷设在两根引压管线之间,尽量保持等距离,但有的安装人员为了贪方便,却将正负压管保持数十厘米距离,而将伴热管同信号管中的一根靠得很近,以致两根信号管中的液体温差很大。
    ②将信号管和伴热管分别做绝热保温,导致伴热管的热量传不到信号管上,丧失伴热作用。
③用通有蒸汽的紫铜管直接绕在信号管上,可能导致介质部分汽化,管中密度变得布泛低,出现虚假差压。
 

 
(5)三阀组可能引人的传送失真 三阀组的通径很小,在测量干燥气体、蒸汽和液体时,一般不会有大问题,但在测量有可能析出凝液的低压气体时,往往会因一滴冷凝液堵在水平放置的三阀组流路中,引起很大误差。解决此问题的简单方法是改变差压变送器的安装方向,将三阀组的流路从水平改为垂直,并将差压变送器安装在高处,如3.2.1节中的图3.15和3.2.3节中的图3.23所示。
 

 
    (6)导压管内介质种类不确定引人的传递失真 图9.19所示是一种一体化差压流量计的设计。这种设计的流量计用来测量干气体流量时完全没有问题,但用来测量蒸汽流量时却可能存在导压管内介质种类不确定的问题。如果能使导压管内充满蒸汽,则不会出现差压信号的传递失真。如果导压管内的介质为蒸汽、水、空气的混合物,由于正负压内介质密度不能做到完全对称,则可能会引起差压信号的传递失真。
    对于差压变送器放置在节流装置上方的差压式流量计,用来测量蒸汽流量时,从工作原理分析,垂直(或倾斜)导压管内必须充满蒸汽,才能使变送器接收到的差压与节流件所产生的差压相等,这就要求导压管内径足够大,而且正负压端切断阀采用闸阀或球阀,只有这样,导压管内的凝结水才不致被“吊”在管内。如果这段管内未充满蒸汽,具体表现是切断阀以上部分的导管温度低于l00℃,这时占据管内空间的是凝结水,导压管的最高点应当还会有一些空气,由于正负压管内气液介质无法保证完全对称,从而引入差压信号的传递失真。
    在图9.19中,切断阀以下的导压管内的介质种类也往往不确定,因为凝结水也容易因管道内径太细而被“吊”在管内。
    这种结构的流量计在流量较大时,上述的传递失真往往不被人们察觉,因为传递失真引起的零流量时的残余差压同大流量时的差压相比毕竟很小,但在相对流量较小或零流量时,这种失真就会被突出地显示出来。
    这种结构的流量计用于测量蒸汽流量时,如果将安装位置旋转90°,垂直导压管转到水平方向,上述的传递失真将会大大减小,但应注意差压变送器高低容室的充分排气。
 
 
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