双量程差压流量计蒸汽流量测量方法

双量程差压流量计蒸汽流量测量方法

用双量程差压流量计测量蒸汽质量流量

差压式流量计有它固有的缺陷，即范围度不理想，这主要是由其测量原理决定的。对流量不确定度影响最大（也是流量测量范围度影响最大）的因素是差压测量不确定度：

为了提高流量量程低端的测量精确度，必须大大提高低差压段的差压测量精确度，其中最省力、最有效的方法是增设一个低量程差压变送器，组成双量程差压流量计。

(1)增设一个低量程差压变送器一台差压变送器，其差压低端的示值误差无法进一步减小的原因是其精确度并非可以任意确定，而且受膜盒面积等因素制约，其实膜盒面积制约的不仅仅是精确度等级所对应的差压值，还有环境温度影响以及长期漂移影响所对应的差压值。

为了提高相对流量较小时的差压测量精确度，另外增设一台低量程差压变送器是一个行之有效的方法。

①其他因素的对策。节流式差压流量计的测量不确定度不仅与差压测量的不确定度有关，而且与流量密度ρ1、流出系数C的非线性以及可膨胀性系数ε1的不确定度有关，为了消除或基本消除这些因素对流量测量不确定度的影响，可在二次表内按规定的数学模型进行密度补偿、流出系数补偿、可膨胀性系数校正等。

②防止差压信号的传递失真。在式(3.26)所示的差压测量不确定度同流量测量不确定度的关系中，是假定差压变送器输入的差压值与节流装置所产生的差压值一致，但是，导压管在将节流装置所产生的差压引到变送器的过程中，由于多种原因，很容易产生差压信号传递失真。在这些原因中，有根部阀选型安装不合理，导压管坡度不符合要求，冷凝器安装高度不相同，导压管太长而且管内传输介质(液体)温度不相同等 。在被测介质为干气体时，这种传递失真一般可忽略，在被测介质为湿气体和蒸汽时，如果不注意就会引起传递失真。

对于一个具体的流量测量装置，相同的差压信号传递失真，在流量为不同值时，其影响也不一定，其中相对流量较大时，影响较小，相对流量较小时，影响较大，这是因为相对流量较小时，节流装置送出的差压信号较小的缘故。所以，在双量程差压式流量计的设计和安装中，要特别注意差压信号的传递失真，想方设法尽量避免这种失真。

图3.27 所示是采用一体化方法来避免差压信号传递失真的一个实例。图中用冷凝管代替冷凝器，导压管也很短，在节流装置和差压变送器之间没有引起传递失真的零部件，只要工艺管道的水平度较好，差压信号的传递失真就可忽略。

(2)高低量程的选定对于一套双量程差压流量计，高低量程切换点的选定是设计的重要内容，不仅受范围度要求的制约、允许压损的制约、系统不确定度的制约，而且受差压变送器规格的制约。

具体设计计算时需遵循下面的原则。

①在压损允许的前提下，将高量程的差压上限尽量选得大一些。这样，最小流量所对应的差压值可相应大一些，以减小各种干扰因素对小流量测量精确度的影响。

②系统不确定度能满足用户的要求。尤其要保证大流量时的系统不确定度。

③不必强调节流装置的不确角定度，因此流量在很大的范围内变化，流出系数相应的变化和可膨胀性系数相应的变化都较大，但是，这些变化都可以在二次表内得到补偿和校正。最终对系统不确定度的影响仍可忽略。

遵循这些原则，在上面的例子中，高量程差压上限取100kPa,选用中差压变送器。而低量程差压上限选3kPa，选用低差压变送器，相应的流量切换点为17.326t/h。这样，在切换点处，高量程变送器的差压不确定度为2.5%，对流量测量系统不确定的影响为1.25%。而低量程时，差压测量不确定度为2.5%所对应的差压值为0.09kPa,对应的流量值为3t/h。

(3)讨论

①过范围运行问题。在双量程差压流量计中，低量程差压变送器很多时候是在过范围的条件下工作的，过范围的差压值尽管不是很可观，但毕竟已使变送器内的膜盒进入过载保护状态。由于现代新型的差压变送器内的传感器特殊设计的过载保护结构，使得它具有优秀的单向过压性能，即使过压16MPa，也能完全恢复而不留痕迹 。

②开平方运算放在差压变送器内进行较有利。在变送器和二次表中，开平方运算都是由单片机完成的，开平方运算本身都不增加误差，因为都是数字量运算。但是，差压变送器测得的差压值(数字量)经D/A转换成4~20mA，送人流量二次表后再经A/D转换成数字量的过程中，要损失二次精度。例如1%FS的流量值幅值放大了10倍，而较大幅值的模拟信号在转换和传送过程中，损失的精度相对要小些，因此，在用模拟信号传送此信号时，开平方运算放在差压变送器中完成较合理。

如果采用数字信号传送此信号，则无上述差异。

③用数字信号传送差压信号。现在市场上销售的差压变送器，大多数已实现智能化。在差压变送器中，膜盒感知的未经处理的差压信号，由数字运算部分进行温度补偿、静压补偿、非线性补偿等处理之后，可以数字通信的方式输出，也可经D/A转换将此数字信号转换成4~20mA信号，然后输出。

后级仪表流量演算器如果以数字通信的方法接受差压信号，则完全不损失精度。而如果以其模拟输入口接受差压信号，则由于D/A和A/D的两次转换，损失相应的精度。这种精度的损失，在相对流量高的区间，影响约为0.3%，但在相对流量低的区间，影响显著增大，相对流量越小，影响越小。所以推荐用数字量传送差压信号。