一、引言
為了有效降低供能單位和用戶之間可能存在的計量偏差,除了選擇合理的現場流量計外,同時,還要配備性能良好符合實際使用狀況的流量積算儀,組成完善的流量計量系統,滿足用戶的要求。
流量積算儀的功能是采集來自現場的壓力、溫度、流量等信號,將現場的輸入信號轉化為數字信號,通過微處理器進行處理 (如開方運算、 小信號切除等),得到瞬時流量值和累積流量值,并對這些主要數據進行監測、顯示。 它適用于各種液體、蒸汽、天然氣以及其他氣體的測量,目前廣泛應用于電力、石油、化工、醫藥、食品、能源管理、機械制造等行業的流量測量。
在以貿易結算為主要目的的流量計量中,所有來自現場的數據信號輸入至流量積算儀,流量積算儀終顯示出流量測量結果。 因此,保證流量積算儀的正確使用,是保證整個貿易結算公平、公正的關鍵。
二、流量積算儀相關參數介紹
1.介質及介質狀態的設置
流量積算儀可廣泛應用于多種介質的測量。在進行參數設置時,首先,應確認該儀器用于何種介質的測量(如液體、氣體或者其他介質),如果用于測量蒸汽,應確認測量介質是過熱蒸汽還是飽和蒸汽,從而正確設置測量介質及其狀態。
2.流量信號輸入的設置
流量信號是計算流量的直接參量,由于不同的流量傳感器輸出的流量信號不同,如標準節流裝置的輸出信號是模擬信號, 而渦街流量計大多輸出頻率信號,應根據所使用流量傳感器輸出的信號類型,選擇相應的流量信號類型。
3.溫度、壓力信號輸入的設置
壓力信號通常分為電流信號和電壓信號兩種,在確認壓力信號為何種信號后,還要進一步確認信號范圍,例如電流信號,可分為(0~10)mA或(4~20)mA。 同樣,溫度傳感器也存在電壓、電流或者Pt100鉑電阻信號等多種輸入信號類型,也應依據實際情況予以對應設置。
4.流量范圍輸入的設置
合理設置流量測量的范圍,實際流量不超出設定的流量測量范圍。
三、壓力補償方式計量過熱蒸汽
飽和蒸汽的溫度和壓力一一對應,兩者只有一個是獨立變量,即確定溫度或者壓力中任一個,就可確定飽和蒸汽的密度。 過熱蒸汽是由飽和蒸汽升溫得到, 即使相同壓力下, 不同溫度所對應的過熱蒸汽密度也有所不同。 因此,在實際的流量測量時,如果被測介質是飽和蒸汽, 可采取溫度補償方式或壓力補償方式, 而過熱蒸汽的測量則應采取溫壓補償的方式。
假設實際的測量介質為過熱蒸汽,應采用溫壓補償方式對蒸汽密度進行修正,但如果未能仔細核對設計任務書或者不了解實際的使用狀態,將流量積算儀中的參數錯誤設置為飽和蒸汽,而相應地選用壓力補償,則會對測量結果帶來較大的誤差。
在檢定工作中, 某客戶送檢蒸汽流量計量裝置,在各配套儀表分別經檢定合格的情況下,供需雙方仍然存在較大計量誤差。 經分析可知,實際測量介質為過熱蒸汽,補償方式為溫壓補償,而流量積算儀測量設置為飽和蒸汽, 補償方式為壓力補償。 補償方式的選擇不當,由此引入較大計量誤差。
該流量計量裝置工況參數及配套儀表如下:
(1)節流裝置設計工況參數:刻度流量為16t/h;差壓上限為40kPa;工作壓 力 為0.8MPa(絕 壓 );工 作 溫 度 為250℃;蒸汽密度為3.4110kg/m3。
(2) 配套儀表: 差壓變送器量程為(0~40)kPa(輸 出 信 號 范 圍 :4mA~20mA),經檢定合格;壓力變送器量程為(0~1.6)MPa(輸出信號范圍:4mA~20mA),經檢定合格;智能流量積算儀,測量介質為飽和蒸汽,壓力補償方式,經檢定合格。
假定未經標定的節流裝置與已經經過充分試驗標定的節流裝置幾何相似和動力學相似, 亦即符合GB/T2624-2006(或ISO5167:2003)的要求,則在標準規定的不確定度范圍之內,質量流量(qm)與差壓的關系由式(1)確定:
式中:C——流出系數,無量綱;d———節流件工作狀態下的開孔直徑,m;β———直徑比(d/D),無量綱,其中D為管道在工作狀態下的直徑,m;ε1———節流件流束膨脹系數 (無量綱)(對不可壓縮性流體:ε=1;對可壓縮性流體:ε<1);ρ1———節流件工作狀態下流體的密度,kg/m3;qm———質量流量,kg/s;ΔP———節流件前后壓力差,Pa。
就本例而言, 流量積算儀按照飽和蒸汽設置,采用壓力補償方式,而實際所測蒸汽為過熱蒸汽,根據式(1)計算,得到瞬時流量的誤差,如表1所示。
根據上述計算可知,在差壓變送器、壓力變送器以及流量積算儀均合格的情況下, 當測量介質為過熱蒸汽時,如果流量積算儀按照飽和蒸汽設置,僅采用壓力補償,如表1所示,大誤差達到11.1%,遠遠超過了流量積算儀本身準確度0.5級的要求。 由此可見,即使在流量積算儀本身檢定合格的情況下,由于參數設置與實際情況不符, 引入的計量誤差也是很大的。
四、結束語
建立一套完善的流量計量系統,不僅要求選擇合理的現場流量計以及功能完備、滿足使用要求的流量積算儀,在各配套儀器均檢定合格的情況下,還必須確認流量積算儀的參數與實際測量介質、 流體工況、補償方式等一一對應,避免由于參數設置不當引入計量誤差。 采用正確合理的溫度、壓力補償方式,以及與之對應的流量積算儀的相關參數,是終得出準確流量測量結果的關鍵。