一种结合均速管流量计的小流量计量装置及其方法

技术领域

本发明涉及仪表测量技术领域，特别涉及一种结合均速管流量计的小流量计量装置及其方法。

背景技术

目前,利用差压原理进行流量测量是当今世界上最可靠的流量测量方式之一，代表产品孔板、均速管流量计应用广泛。大型企业动力能源介质计量目前大多采用压损小的均速管流量计，使动力能源介质管网压损降到最低。但均速管流量计的差压较小，必须配套微差压变送器进行流量测量，由于流量和差压成开方关系，流量越小则放大倍数越大造成的测量误差也越大，当差压变送器出现零点漂移时就会产生虚假流量，造成计量数据失准。当差压在底限运行时，误差与流量计量的理论误差可达100％，由于底限运行时其流量都比较小，对全天的总量可能影响不大，但如果在底限长时间运行的情况下，计量的误差就越大。工程上为了解决小信号对计量数据的影响，一般作归零处理，即在满刻度流量输出的10％定为切除点。流量的小信号切除是一种为了解决流量计零点漂移掩盖矛盾的方法，并不是采用了小信号切除后流量就不存在了，只是不让计量数据统计到而已对企业动力能源计量数据的有效性产生极大的影响，造成企业各类动力能源流失，不能满足企业合理使用能源，进行成本核算要求。

发明内容

本申请公开了一种结合均速管流量计的小流量计量装置，目的在于解决现有技术中小信号切除造成的损失和测量精度问题。

为了解决上述问题，本申请采取以下技术方案：

一种结合均速管流量计的小流量计量装置，包括均速管流量计和小流量计量装置，所述小流量计量装置包括第一切断阀、第二切断阀、第三切断阀、第四切断阀、平衡阀、第一排污阀、第二排污阀、差压变送器和远程控制端；

均速管流量计的两个出口端分别安置第一切断阀和第二切断阀的一端，第一切断阀的另一端通过导压管路连接第三切断阀的一端，第二切断阀的另一端通过导压管路连接第四切断阀的一端，第三切断阀的另一端和第四切断阀的另一端之间安装平衡阀和差压变送器，同时分别通过导压管路连接第一排污阀和第二排污阀，远程控制端通过电缆连接到差压变送器。

优选地，差压变送器的型号采用E+H PMD230或EJA120A。

优选地，远程控制端包括配电器、PLC控制器和用户操作站，所述差压变送器通过电缆连接远程控制端的配电器，配电器与PLC控制器通过电缆相连，PLC 控制器通过电缆连接到用户操作站。

优选地，PLC控制器型号为SLC-500。

本申请还提出了一种结合均速管流量计的小流量计量方法，应用于上述一种结合均速管流量计的小流量计量装置，包括以下步骤：

(a)装置中的差压变送器传送测量差压值到PLC控制器；

(b)PLC控制器判断差压变送器传送的数值；

(c)若步骤(b)中的测量差压值在差压变送器量程的0.5％以上且在1％以内，将流量采集模式切换到线性输出模式；

(d)若步骤(b)中的测量差压值大于差压变送器量程的1％，将流量采集模式切换到平方根输出模式；

(e)若步骤(b)中的测量差压值小于差压变送器量程的0.5％，采取小信号切除。

(f)根据流量采集模式和测得的差压值计算流量。

本申请通过远程控制端实时读取差压变送器的数值根据数值调节流量采集模式以及选取合适的节点做小信号切割，实现均速管式流量计在小流量工况下准确计量；经过多次对比选择了能将温度变化的影响减到最小的差压变送器，使测量结果可靠性和稳定性能得到保障。

附图说明

图1为本申请结构示意图；

其中，1-均速管流量计，2-第一切断阀，3-第三切断阀，4-第一排污阀， 5-第二切断阀，6-平衡阀，7-第四切断阀，8-差压变送器，9-第二排污阀，10- 配电器，11-PLC控制器，12-用户操作站。

具体实施方式

如图1所示的一种结合均速管流量计的小流量计量装置，包括均速管流量计1和小流量计量装置，小流量计量装置包括第一切断阀2、第二切断阀5、第三切断阀3、第四切断阀7、平衡阀6、第一排污阀4、第二排污阀9、差压变送器8和远程控制端；均速管流量计1的两个出口端分别安置第一切断阀2和第二切断阀5 的一端，第一切断阀2的另一端接第三切断阀3的一端，第二切断阀5的另一端接第四切断阀7的一端，第三切断阀3和第四切断阀7的另一端之间安装平衡阀6和差压变送器8，同时分别连接第一排污阀4和第二排污阀9。

上述装置中，为了更好地实现控制，远程控制端包括配电器10、PLC控制器 11和用户操作站12，所述差压变送器8通过电缆连接远程控制端的配电器10，配电器10与PLC控制器11通过电缆相连，PLC控制器11通过电缆连接到用户操作站 12，PLC控制器11型号可以选择为SLC-500。

均速管流量计1测得物理量的差压，平衡阀6的作用是在线校准差压变送器8 零点时，实现差压变送器8正压室和负压室具有相同的静压力，即实现差压变送器8的零点调整是指输入压力或差压为0时，而输出不为0时的零点调整，消除差压变送器8的零点漂移，第一切断阀2、第二切断阀5、第三切断阀3和第四切断阀7的作用是启动差压变送器8或停运差压变送器8操作使用的，均速管流量计1 测得的物理量的差压在差压变送器8被转换为4～20mA直流电流信号，再被传送到远程控制端做进一步数据处理；第一排污阀4和第二排污阀9排除测量以后流下的被测物质。

实施例1

本实施例经过模拟现场应用条件，通过试验数据筛选出具有优良性能的差压变送器8，差压变送器8的型号优选采用E+H PMD230或EJA120A，具体筛选方式如下：

利用高低温试验箱，对能源计量用差压变送器8进行连续的高低温变化试验，掌握变送器对温度变化的影响范围，建立温度变化对变送器输出的影响范围关系表。首先将差压变送器8正确接线，通电20分钟后，进行零点及量程调校，调校完成后，将差压变送器8水平放置在高低温试验箱中(此时环境温度为25.7℃)。当数显仪温度指示为-10℃并保持10分种后，开始记录差压变送器 8输出电流值，温度每上升1℃，进行一次变送器输出电流记录，电流输出稳定为佳，实验选取了E+H PMD230、EJA120A和STD930三种差压变送器进行比对试验，根据其稳定性测试结果优选采用E+H PMD230或EJA120A。

此外，还对差压变送器8进行了其对于电源电压变化的稳定性测试，上述三种差压变送器在正常电压波动范围内，均能有稳定的电流输出。

综合以上测试选择，差压变送器优选为E+H PMD230或EJA120A。

实施例2

在应用实施例1筛选的差压变送器的基础上，本实施例还提出了一种结合均速管流量计的小流量计量方法，包括以下步骤：

(a)装置中的差压变送器传送测量差压值到PLC控制器11；

(b)PLC控制器11判断差压变送器传送的数值；

(c)若步骤(b)中的测量差压值在差压变送器8量程的0.5％以上且在1％以内，将流量采集模式切换到线性输出模式；

(d)若步骤(b)中的测量差压值大于差压变送器量程的1％，将流量采集模式切换到平方根输出模式；

(e)若步骤(b)中的测量差压值小于差压变送器量程的0.5％，采取小信号切除；

(f)根据流量采集模式和测得的差压值计算流量。

通常情况下采用平方根输出模式，根据公知常识，差压值和被测流量的关系如下：

其中，ΔPx为被测差压，ΔPmax为被测差压的最大范围即差压变送器的量程， Qx为被测流量，Qmax为最大流量。

但是，当流体流量很小的时候，流量的输出和差压值成正比线性关系，所以采取线性输出模式。

仪表用于计量，一般要求可测量最小流量尽可能小，就小流量测量而言，如果有方法不用设置小信号切除能够达到要求，最好不要切除。但是差压变送器8的温漂、时漂对流量计零点的影响往往是双向的，差压信号的传递失真以及振动等干扰的侵入均属不确定因素。在流量计量系统中，小信号的切除对于计量系统的影响十分重要，为了保证计量准确可靠，必须要有小信号切除的设置和使用。目前差压式流量计小信号切除最优化没有一个固定的公式，对于小信号要不要切除，切除值大与小之间如何取值，这就是最优化的概念，总的原则是在能达到目的前提下，将切除值尽量选得小一些。可根据现场环境温度、振动和干扰情况对切除点进行合理的调整，适当减小切除值。

目前随着计量监控网络在各大型工业企业的普及，流量的采集信号都要送入PLC系统，完成各动力能源介质模拟量计量量值的动态监控。以EJA120A型差压变送器8为例：通过模拟试验其零点漂移值为差压上限的0.35％，现场运行实测为差压上限的0.5％。综合俩方面因素，将小信号切除点由推荐值该量程差压的1％，优化减小为该量程差压的0.5％，小信号切除点的合理降低，减少了均速管式流量计因小信号切除造成的计量损失。

以现场PLC控制器11采用美国AB公司SLC-500系列PLC为例，其具体配置如下：

处理器： 1747-L552B

10槽机架： 1746-A10

模拟量输入模块： 1746-NI8

模拟量输入模块1746-NI8的输入信号范围4～20mA.DC，对应数据格式 3277～16384。为准确完成各介质模拟量计量量值的采集。当差压变送器输出小于该量程压力0.5％(3341)输入点进行小信号切除输出归零4mA.DC(3277)，差压变送器输出小于该量程压力1％(3408)输入点切换至线性输出，差压变送器输出大于该量程压力1％(3408)输入点从线性平滑切换到平方根输出。 PLC控制器11可以将数据发送到用户操作站12，工作人员可以通过用户操作站直接观察测量数据和当前流量采集模式。