流量计小信号切除的最优化

　　0　引言

　　关于流量计中小信号切除的重要性,可从一个小故事说起。作者几年前为上海的一家热电厂做了一个小项目,目标是解决小流量测量问题。该厂通过一根大管道向一家大用户供应低压过热蒸汽,选用的是标准孔板流量计,测量范围为0~160 t/h。运行一段时间后发现,在用户主要生产装置运行的时候,流量计能进行正常测量;在主要生产装置停车的时候,流量计指示零。按照热电厂提供的调查资料,主要生产装置停车时,相对流量虽然较小,但不会是零,仅仅烧饭、洗澡就应当有10 t/h左右的流量。为此,委托仪表公司对原有仪表进行改造。

　　现场检查后发现,原有流量计的小信号切除为固定点,切除点为满量程的8·7%,对应13. 9 t/h。也就是说,当实际流量≤13. 9 t/h时,仪表显示零属正常。但是,作为供汽方,蒙受的损失是巨大的。因为该用户的主要生产装置是新工艺、新流程,经常开开停停。在这个项目中,作者采用了小信号切除点可任意设置的差压变送器和流量演算器代替了原来的固定切除点仪表,并合理确定了小信号切除点,运行结果、生活用蒸汽均能被如实地显示出来,从而维持了公正,为供方挽回了损失[1]。

　　1　差压流量计的小信号切除

　　差压式流量计是投入工业应用的多种流量计中,应用最广泛、历史最悠久的一种流量计之一,也是人们应用小信号切除技术最早的一种流量计[2]。在早期的差压式流量计中,人们用U形管差压计显示节流装置送出的差压信号并换算到瞬时流量,用浮子式差压计、环秤式差压计显示瞬时流量并进行积算,由于技术条件的限制,无法应用小信号切除技术,只能用经常查对零点并在发现零点漂移时予以校正的方法消除零漂的影响。

　　自从电子技术进入差压式流量计后,模拟量运算电路和逻辑运算技术得到迅速发展,才使小信号切除有了技术基础。

　　在使用老式差压流量计来显示瞬时流量和进行积算时,使用者对流量计的零点漂移总是不满意,差压计很小的零漂就会导致实际流量为零时,出现较大的流量示值,以致以较快的速率积算或指示负值,使得仪表设计、制造和维修人员承受很大的压力。自从仪表中成功应用了小信号切除方法后,仪表维修人员卸下了一个包袱,因为它可以掩盖零漂的矛盾。

　　小信号切除方法在差压式流量计中尤其重要,是由差压式流量计的输入输出关系式中的平方根特性决定的。在差压式流量计中有如下式(1)所示关系式:

　　式中:q为流量示值,单位与qmax一致;AΔp为经无量纲化处理的差压信号,0~1; qmax为流量测量上限, kg/h或Nm3/s等。与式(1)相对应的关系如图1所示。