详细分析差压变送器在自动化系统中的应用vwin德赢登陆,流量计结构要求

by admin on 2019年12月20日

一、孔板流量计正误差的分析与解决办法


要:自动化仪表在化工、石油、钢铁、电力、轻工等行业的压力测量及现场控制应用广泛,为电子工程自动化控制下的单独专业门类。仪器是信息采集的关键部分,主要用来测量电气系统。其中压力、差压变送器作为控制系统的检测变换部分,将气体、蒸汽、液体的液位、流量和差压等工艺参数转换为DC4mA~20mA
电流标准信号,作为调节器、显示仪表或PLC模块的输入信号,进一步实现自动控制和连续检测。本文则以差压变送器原理为切入点,详细分析了差压变送器在自动化系统中的应用,以供参考。

孔板流量计是一种过程流量检测仪表的一种节流装置,通过三阀组、差压变送器等元件而构成一个完整的测量系统,因为具有悠久的应用历史,孔板流量计在使用中建立了完善的设计、计算、规格、选型数据库表同,并形成了一套标准的生产与安装规范。工程设计中孔板作为一种标准的节流元件得到广泛的应用,在热电厂、暖气煤气传输、市政污水测量等许多领域都有使用,是工程人员进行流量检测设计的首选方案。
采用孔板流量计时,对孔板加工的技术要求十分严格,必须符合国家标准或部颁标准中的规定,否则,会给天然气流量测量结果带来误差。
孔板偏心:实验表明,孔板偏心引起的计量误差一般在2%
以内,孔径比β值愈高,偏心率影响愈大,所以,应避免采用β值高的孔板。
孔板弯曲:由于安装或维修不当,使孔板发生弯曲或变形,导致流量测量误差较大。在法兰取压的孔板上进行测试结果,孔板弯曲产生的最大误差约为3.
5% 。
节流装置内突出物:节流装置中伸入管内的垫片、焊缝等也会使流量测量产生一定的误差,误差大小与突出物的位置、孔板与突出物的距离以及突出高度有关。试验证明,当β=
0.
7,突出物体位于孔板上游2倍管径处时,产生的误差最大;若突出物位于上游孔板处,误差为16%
——50% ,若将突出物位于孔板下游时,对计量准确度的影响要小些。
提高孔板流量计计量准确度途径
管道要求:国家标准对计量管长度、直管、圆度和内表面粗糙度等都有严格的技术要求。当计量管最小长度不能满足标准要求时,会给流量测量结果带来偏差,其大小与孔径比β和雷诺数有关,所以必须在孔板前面的直管上安装整流器,才能保证计量准确度。
安装要求:孔板入口端面必须与管道轴线垂直,其偏差不能超过1度。安装孔板时要注意装入管道的方向,严禁反装,必须符合标准对不同轴度公差的要求。法兰、孔板与取压装置之间的密封垫片厚度不得大于0.
03D
。垫片的安装不得突入直管段内或取压装置内腔,不得挡住取压口及引起取压位置的改变。新建站场必须在管道吹扫并运行几天后,再将孔板安装到节流装置上,以免孔板被气体中的液、固体杂质损伤或污染。
要正确选择与使用差压计,差压计量程过大,流量较小,差压计工作在30%
以下,会大大降低流量测量准确度,当计量流量减小后,要及时更换差压计的量程弹簧或孔板规格,否则,差压误差会成倍增加。
在选择仪表差压值时,既要考虑孔径比β,又要使经过孔板压力损失后的压力能满足生产需要。法兰取压β值应在0.
15——0. 7之间,这样既可保证计量准确度,又可以减少压力损失。
脉动流的起因。管道中气体的流速和压力发生突然变化,造成脉动流,它能引起差压的波动,使记录曲线变成一个宽带。①天然气井若为气水同产,这些井的计量差压均发生波动;②长输管道或气田管道积液造成计量差压波动;③天然气压缩机的使用使计量差压发生波动;④气井之间的压力干扰造成的差压波动;⑤用户用气不均衡,气量在瞬间发生急剧变化,供气调压阀突然开大或关小也会导致差压波动。
抑制脉动流的方法。①消除或远离脉动源:采取控水采气;采用高效分离器,加强气水分离;对积存在计量管段、导压管、流量计高低压波纹管室中及管道中的凝析液应及时吹扫或清管。②控制计量管段下流阀:实践证明,控制下流阀对各类脉动源引起的差压波动都有抑制作用。③加装缓冲罐:可在测量管段前加装缓冲罐,可储存和释放气体的能量,有效地平抑各种脉动源引起的差压波动,也可设置专门的脉动衰减器。④提高差压和孔径比β:对于同一条计量管道,若要提高差压,就要降低孔板直径,使孔径比β降低,为了使差压和孔径终都提高,必须相应减小计量管管径。⑤安装调压阀:在测量点前入口处加装调压阀,稳定输出压力,可有效地减少脉动现象对计量准确度的影响。
影响孔板流量计测量准确度的根本原因是节流装置的几何形状和流动状态是否偏离设计标准。因此,在实际使用中,应严格按照设计要求定期对节流装置、孔板、双波纹差压计进行检查和调校,这样才能减少计量误差,确保计量准确度。

1、隔离液液位高度不等

在工业自动化控制系统中,过程绝对压力、差压、参数压力、流量等工艺参数均要予以严格控制。差压变送器作为工业过程中重要的基础自动化设备之一,对工程参数控制精度要求也越来越严,同时还要具备能准确传送过程中参数、使用简单和抗干扰能力强等功能,因此具有很好的市场前景。1
差压变送器结构原理
差压变送器是测量变送器两端压力之差的变送器,和一般压力变送器不同的是,它有2个输入压力接口,同时也会将其分为正压端和负压端,只有当其中正压端的压力大于负压端压力后才能对其进行测量。差压变送器原理为变送器传感器双侧隔离膜片会直接接受来自双侧导压管的差压,之后经膜片内的密封液传导至测量元件上并将所测得的差压信号转换为与其对应的电信号,最后传递给转换器后经放大处理为标准电信号输出。
检测前,高、低压室压力平衡,P1=P2;按结构要求,组成两可变电容的固定弧形极板和检测膜片对称,极间距相等:C1=C2。
当被测压力P1和P2分别由导压管进入高、低压室时,由于P1P2,隔离膜片中心将发生位移,压迫电解质使高压侧容积变小。当电解质为不可压缩体时,其容积变化址将引起检测膜片中心向低压侧位移,此位移址和隔离膜片中心位移M扣等。根据电工学,当组成电容的两极板极间距发生变化时,其电容量也将发生变化,即从C1=C2变为C1不等于C2。未发生位移时,I1=I2;发生位移后,由于相对极间距发生变化,各极板上的积聚电荷量也发生变化,形成电荷位移,此时反映出I1不等于I2,两者之间将产生电流差,若检测出其值大小以及和压差的关系,即可求取流量。2
差压变送器在工业自动化仪表中的应用2.1 液位测量2.1.1 静压液位计
一般容器中装有固定物料或液体时,受重力作用,这些液体和物料会对容器侧壁或底部产生相应的静压力。此静压力会在液体或物料的密度均匀状态与液体的高度成正比,可准确测出容器底部的静压力,进而得知液位高度。测量容器液位的静压液位计,主要分为两大类:用于测量闭口容器液位的差压式液位计,对闭口容器液位进行测量时可应用静压式液位计,变送器的示值与液位上面的气相压力有关,不仅局限于液柱的静压力。因此,变送器的输出受气相压力的变化和容器内液位变化的双重影响,需采用差压式液位计测量消除气相压力的影响。用于测量开口容器液位的压力式液位计。2.1.2
双室平衡容器差压液位计
双室平衡容器多测量工业锅炉的汽包水位,由于汽锅内压力大、温度高,一旦不采取特殊装置,无法恒定两引压导管内的温度。而实际上,双室平衡容器是一个水位一差压的转换装置,它借用连通器原理将汽包水位转换为两个容室中的压力差并借此压力差对汽包水位进行测量。2.2
流量测量2.2.1 测速管流量计
测速管流量计的传感原件为测速管,流量计通过测量流体的全压和静压之差以获得流体的流速并乘以管道截面积得出流体流量,用差压变送器的高、低压室检测测速管的全压和静压。孔板流量计和测速管流量计相同,都通过差压变送器的输出直接反映流体的流量。然而孔板流量计和测速管流量计的测量原理是不同的,虽然他们都是速度式仪表。测速管的流体流量是测管道上某一点或某几点的平均流速,而孔板的流体流量为测管道截面积上的平均流速,因此测速管流量计的流体分布其规律要大于孔板,利于提高测量准确率。2.2.2
节流式流量计
和节流装置配合是差压变送器用得最广泛的,它能测量各种流体的流量,主要包括三部分:引压装置、节流元件、上下游连接的直管。节流元件中有喷嘴、孔板和文丘利管,是该原件最基本的配件。测量流量的仪表在工业生产过程中有很多类,然而所占的比例最大和应用最广泛的则是差压式流量计,不怕振动、可靠、结构简单、能耐高低温和其他恶劣条件等优点,使它收到众多好评。2.2.3
内藏孔板流量计
内藏孔板流量计在差压变送器的检测部件内部设计节流元件,该变送器主要用来测量微小流量。这种仪表适用于测量?50以下管道的流体流量,是差压类流量计中的一种。在变送器内部安装孔板并将其和变送器融为一体,因此其外部不需引压装置,安装特别简单。差压变送器稳定性好、精度高,属于成熟仪表类型。再加上它和小口径节流装置设计至一体,无可动部件,结构牢固简单,可测量气体、液体、蒸汽。3
差压变送器应用注意事项3.1
差压变送器在使用前必须对其测量范围、零点漂移量、精度、静压误差等进行复校。3.2
开启和停用时,应避免仪表承受单向静压。
为了避免使用时单向受压,每台差压变送器应附带一套三阀组件,通常把它安装在差压变送器的上方,其中阀1和阀3分别为高压和低压切断阀,阀2为平衡阀。平衡阀2在开表和停表时用以保护差压变送器和便于调零位。在开启差压变送器时,应先开平衡阀2,然后再打开阀1和阀3,当阀1和阀3全开后,再关闭阀2。在停用差压变送器时,也应先打开平衡阀2,然后再分别关闭阀1和阀3。按以上顺序开启和停用差压变送器,可以避免差压变送器承受单向静压而过载。3.3
防止振荡发生
差压变送器会在阻力不相等时会突出微分器的特性。一般流量输送管道的主要传输方式为泵或压气机,上述两种自身就有规则的脉动现象和管道中流体的扩张、收缩问题,从而使传输过程中出现振荡。对此,管道流量测量的取样点位置有严格要求,必须在有足够长度的直管段上,以求取得流体介质的平稳流速,取样点的上游直管段要大于下游直管段,具体要求数值由设计标定;另外,可在测量管线上放置0.5~1.5孔径的垫子来增加阻力,起到减少流量管线脉动影响。结语
综上所述,近年来,随着压力测量和控制在工业生产中的普遍应用,相应的带动了部分自动化技术。尤其压力变送器为适应工业控制、医学测试及航空工业等方面的要求,逐渐往高精度化、智能化、集成化的方向发展。自动化仪表作为电气工程自动化控制下的特殊及重要门类,是采集信息的关键部分,可将气体、液体或蒸汽压力、液位及流量等工艺参数转化统一的标准信号,实现各设备间的信息交换及共享,从而高效完成电气工程监控和协调任务,确保其安全运行。

引压管中从冷凝罐到差压变送器中的液位是为了将高温介质与差压变送器隔开,保护差压变送器。如果低压侧液位高度高于高压侧液位高度,将导致测量差压增大,测量流量就会增大。

解决办法:检查高低侧冷凝罐的高度是否一致,如果不一致,进行校正。检查冷凝罐的高度是否高于蒸汽管道,如果低于管道,将冷凝罐的高度抬高。

如果使用时间较长,变送器的零点可能会发生漂移,如果是正漂移,显示的差压将会增大,显示的流量也会增大。

解决办法:对变送器的零点进行校正。

3、差压变送器的三阀组漏气

如果三阀组中的低压阀漏气,将会导致测量差压增大,测量结果就会增大。

解决办法:如果三阀组中的低压阀门漏气,将该阀门进行紧固,必要时进行更换。

4、孔板厚度不符合规定

标准中规定孔板流量计的孔板厚度应介于孔板开孔厚度e 与0.05D
之间。如果超出这个范围,将使气体流过孔板的阻力损失增大,使计量值比实际值偏高。

解决办法:检查孔板厚度,如果超出这个范围,进行更换。

5、流通截面积的变化

在现场使用中,孔板表面可能会黏结上一层污垢或杂质,导致流通截面积变小,测量差压就会增大,从而测量流量增大。

解决办法:检查孔板周围是否干净,对其进行清洗。

6、上下游直管段长度不够

上下游直管段长度如果不够,气体将得不到充分发展,会使计量结果造成较大误差,如果上游在规定直管段内存在单个弯头或平面双弯头,将使计量结果偏高。

解决办法:改造蒸汽管道,使上下游直管段长度达到规定要求。在节流装置之前加装整流器。

二、孔板流量计负误差的分析与解决办法

如果使用时间较长,变送器的零点可能会发生漂移,如果是负漂移,显示的差压将会减小,显示的流量也会减小。

解决办法:对变送器的零点进行校正。

2、隔离液液位高度不等

引压管中从冷凝罐到差压变送器中的液位是为了将高温介质与差压变送器隔开,保护差压变送器。如果低压侧液位高度低于高压侧液位高度,将导致测量差压减小,测量流量就会减小。

解决办法:检查高低侧冷凝罐的高度是否一致,如果不一致,进行校正。检查冷凝罐的高度是否高于蒸汽管道,如果低于管道,将冷凝罐的高度抬高。

3、上下游直管段长度不够

上下游直管段长度如果不够,气体将得不到充分发展,会使计量结果造成较大误差,如果上游在规定直管段内存在多个弯头,将使计量结果偏低。

解决办法:改造蒸汽管道,使上下游直管段长度达到规定要求。在节流装置之前加装整流器。

4、孔板入口边缘磨损

如果孔板流量计的孔板使用时间较长,特别是在被测介质夹杂固体颗粒等杂物情况下,都会造成孔板的几何形状和尺寸的变化,如果造成开孔变大或开孔边缘变钝,测量压差就会变小,流量显示就会偏低。

解决办法:对孔板进行重新加工,使开口达到要求;严重时进行更换。

5、差压变送器的三阀组漏气

如果三阀组中的高压阀或平衡阀漏气,将会导致测量差压减小,测量结果就会偏低。

解决办法:如果三阀组中的高压阀门漏气,将该阀门进行紧固,必要时进行更换。如果三阀组中的平衡阀内漏,将该阀门进行紧固,必要时进行更换。

详细分析差压变送器在自动化系统中的应用vwin德赢登陆,流量计结构要求。孔板的尖锐一侧应该迎着流体流向为入口端,呈喇叭口形的一侧为出口端。如果装反,显示将会偏小许多。

解决办法:检查孔板安装方向,正确安装孔板。

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