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流量計小信號引起原因以及切除方式

編輯:多欽儀表  發(fā)布時間:2017.04.12 10:06:48   來源:多欽儀表

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流量計小信號含義:諸如流量等信號(比如差壓信號)往往對應(yīng)實際的數(shù)值后會產(chǎn)生一系列很小的數(shù)值(這往往由于干擾或傳感器送器精度過高導(dǎo)致的虛假信號),去掉這部分信號才能得到更有意義的數(shù)值。這部分去掉信號的工作就叫小信號切除。

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引起小信號切除原因:以差壓流量計為例:

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我們在現(xiàn)場計量的實際情況中,大型生產(chǎn)單元能源介質(zhì)用戶無論是瞬時值還是累計流量,基本上都能滿足標準的要求;而小流量用戶,即超出標準規(guī)定的范圍(10%-90%),差壓實際運行范圍在儀表差壓量程范圍10%以內(nèi)的用戶,雖然已經(jīng)在數(shù)據(jù)處理上有小信號切除(一般為0.2%),但仍然會對流量計量造成較大的影響。差壓在底限運行時,誤差與流量計量的理論誤差可達100%,由于底限運行時其流量都比較小,所以對全天的總量可能影響不大,但如果在底限長時間運行的情況下,對計量的準確性及能源介質(zhì)數(shù)據(jù)的有效性都產(chǎn)生了極大的影響,例如某煉鋼單元(4臺轉(zhuǎn)爐),煉鋼吹氧不是一個連續(xù)的過程,一般持續(xù)15分鐘左右,在不用氧氣的時間段中小信號對流量的影響是巨大的,煉鋼氧氣消耗在基本在20000m3/h左右,每小時約有30%的時間處于小信號狀態(tài),此時底限運行與實際流量偏差可達9%左右,全天運行下來實際偏差也基本接近1%,雖然也能滿足三級計量的要求,但是為了能更加準確的計算能源消耗及相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計平衡工作,小信號切除還是非常有必要的。根據(jù)現(xiàn)場維護經(jīng)驗及實驗,引起小信號的原因主要有以下幾點:

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1)差壓變送器在校準的時候不準確,檢定校準人員在調(diào)節(jié)差壓變送器時,只是把輸出信號調(diào)節(jié)到差壓變送器的準確度要求范圍內(nèi),而沒有去了解現(xiàn)場差壓的實際情況,可能造成變送器的輸出增大或變小;

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2)差壓變送器在使用中可能有零漂。差壓變送器的零點輸出會隨著時間的變化而改變,可能正漂,也可能時負漂,但從現(xiàn)場實際情況來看正漂的情況還是占多數(shù);

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3)信號經(jīng)過一系列的傳輸路徑后通過轉(zhuǎn)換單元變成數(shù)字信號可能造成失真。差壓變送器輸送的時模擬信號,PLC中處理的是數(shù)字信號,轉(zhuǎn)換過程中可能出現(xiàn)一定的誤差,節(jié)流裝置中沒有差壓信號,但計算機顯示的一個非零的信號就是小信號;

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4)在冬季物料皮帶運輸過程中,物料會經(jīng)常粘附在皮帶上,造成皮帶秤的重復(fù)計量,這部分雖不屬于前面所探討的流量節(jié)流裝置的范疇,但也是小信號對計量數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。

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小信號切除危害:

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小信號切除多用于流量信號(尤其是差壓式流量計),偶爾用于壓力,液位等,一般DCS數(shù)據(jù)多為變送器來4~20mA信號,轉(zhuǎn)換為0%~100%的信號。

小信號切除的百分量值范圍為0.0%~25.5%。用孔板測量流量時,需要對差壓信號開方處理。當開方后的流量值大于10%時,開方誤差不于0.5%;在流量值較小的時候,系統(tǒng)的測量誤差較大,特別是10%以下的小流量信號,開方輸出精度將大大降低,工程上一般作歸零處理,因此建議切除點定為10%(對應(yīng)輸入信號為1%)。


流量儀表中的小信號切除,是流量儀表中的特殊需要。由于差壓式流量計存在開方運算(可在DCS實現(xiàn),也可在差壓式變送器中實現(xiàn)),微小信號會經(jīng)過放大,顯示一定量的數(shù)值,影響流量測量,尤其是流量的計量運算,通過小信號切除,可讓這種信號直接歸于0,減少非正常計量數(shù)據(jù)。

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對于一般工業(yè)用能源介質(zhì),因為24小時均在常用流量下使用,小信號對計量數(shù)據(jù)幾乎沒有太大影響,為0.2%;而對于特殊用氣,如煤氣放散、轉(zhuǎn)爐吹氧、回爐調(diào)壓等,如果只有12小時在常用流量下使用,另外12小時在小信號計數(shù),那么小信號就要造成7.08%的誤差;如果只有8小時使用,小信號要造成14.16%的誤差,正常流量使用時間越短,計量數(shù)據(jù)的誤差越大。


另外我們也可以計算出,用戶常用流量變小,小信號帶來的計量誤差還要變的更大。如果常用流量為最大量程的50%(差壓信號的25%),即使是24小時均使用,也會有0.4%的小信號造成誤差;如果常用流量為30%(差壓信號為9%),即使是24小時均使用也會有1.1%的小信號造成的誤差。


目前的現(xiàn)實使用情況是,為了保證現(xiàn)場計量系統(tǒng)滿足工藝的要求,差壓變送器的量程選用都是比較大的,在沒有小信號的切除情況下,導(dǎo)致了較大的計量誤差,所以只要能把小信號合理的切除掉,計量就更加真實、準確、有效,而不會受常用流量大小或使用時間長短的限制。



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如何切除小信號:

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小信號不能盲目切除,必須根據(jù)現(xiàn)場工藝的實際情況,及需要計量的能源介質(zhì)的不同區(qū)別對待,如果都是統(tǒng)一處理不是很嚴謹。如某鋼的計量系統(tǒng)主要分為兩種,一種是90年代末的893系統(tǒng),主要分布在鋼的老區(qū),還有一種是目前使用的計量環(huán)網(wǎng)配PLC系統(tǒng)。這兩套系統(tǒng)都可以在上位計算機的流量計算公式中對小信號進行切除。因為在沒有差壓信號時,流量計量系統(tǒng)會顯示該小信號值,只要把該信號設(shè)定為一個參數(shù),在流量計算時減去即可。就是在流量計算的時候,差壓值必須是已經(jīng)扣除了小信號的差壓值,即ΔP差壓變送器顯示值減去小信號值,對小信號的判斷可以從計量儀表的檢定或其它巡檢、點檢中發(fā)現(xiàn),統(tǒng)一管理記錄,方便查詢。

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流量小信號切除是一種為了解決流量計零點漂移的掩蓋矛盾的方法,并不是采用了小信號切除后儀表的零漂就不存在了,而是零漂依舊,只是不讓計量數(shù)據(jù)統(tǒng)計到到而已,因此,就需要而言,如果不設(shè)置小信號切除能夠達到要求,最好不要切除。但是模擬器件的溫漂、時漂對流量計零點的影響往往是雙向的,差壓信號的傳遞失真以及振動等干擾的侵入均屬不確定因素,所以,小信號切除又是必須的。對于小信號要不要切除,切除值大與小之間如何取值,這就是最優(yōu)化的概念。總的原則是在能達目的的前提下,將切除值盡量選得小一些。

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如果被測介質(zhì)是干氣體,由于可忽略差壓信號的傳遞失真,同時,差壓上限又取得較高,差壓變送器的精確度也較高,可以將切除點設(shè)置得很小,甚至可暫不切除,待儀表投運后如果不出現(xiàn)小信號情況,就可一直用下去,如果出現(xiàn)小信號情況,則可根據(jù)漂移的幅值,適當放些余量,設(shè)定切除點。


零點漂移嚴重的差壓式流量計,被測介質(zhì)往往是濕氣體和蒸汽,引壓管線又較長,在西北還帶有伴熱保溫,差壓信號傳遞失真嚴重。差壓變送器精確度較低,有的還屬微差壓等級。這時候,切除點如果設(shè)置太低,解決不了問題。

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小信號的切除對于計量系統(tǒng)數(shù)據(jù)的影響十分重要,為保證計量的準確可靠,必須合理切除小信號。同一種原理的流量計,由于其精確度的差異、儀表品質(zhì)的差異、被測介質(zhì)的差異、現(xiàn)場環(huán)境的差異以及安裝情況的差異,零點的不確定性有很大差異。調(diào)試人員應(yīng)根據(jù)具體的要求和具體條件合理設(shè)定切除點。流量小信號切除最優(yōu)化沒有一個固定的公式,它只是在使用要求與可能達到的可測最小流量之間尋找一個最佳點,通常由現(xiàn)場調(diào)試決定。

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