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流量計中為什么要設置小信號切除
發布時間:2019-02-20

[摘 要]在工業生產中流量計應用的比較廣泛,它主要用于企業內部的成本核算以及貿易往來,它包括一次水、蒸汽、純凈水、壓縮空氣、天然氣等流量的測量,在流量測量當中,就目前應用比較多的流量計有差壓流量計、電磁流量計、渦街流量計、超聲波流量計、渦輪流量計等等,但是就流量儀表小信號切除的問題一直是大家熱衷的話題,今天我就和大家一起來探討一下小信號切除的目的和意義。
一、差壓流量計的小信號切除
  差壓流量計是投入工業應用的多種流量計中應用最泛、歷史最悠久的一種流量計,也是人們應用小信號切除技術最早的一種流量計。
  在早期的差壓式流量計中人們用U形管差壓計顯示差壓裝置送出的差壓信號并換算到瞬時流量,用浮子式差壓計、環秤式差壓計顯示瞬時流量并進行換算,由于技術條件的限制,無法應用小信號切除技術,只能用經常差零點并在發現零點漂移時予以校正的方法消除零漂的影響。
  自從電子技術進入差壓式流量計后,模擬量運算電路和邏輯運算技術得到迅速發展,才使小信號切除有了技術基礎。
小信號切除方法在差壓式流量計中尤其重要,是由差壓式流量計的輸入輸出關系式中的平方根特性決定的差壓式流量計中有下面的關系式,與此式相對應的圖示如圖6.25所示

  式中 q-----流量,kg/h或m 3 /s A△p------差壓信號,0---100%q----流量-測量上限,kg/h或m 3 /s等
從圖6.25可看出,在流量接近零的時候,曲線的斜率dq/d A△p--近似無窮大,這就決定了流量零點示值的不穩定性,早期的差壓計為1.5級精確度,即在一段時間內,差壓示值零點漂移±1.5%也算正常,這樣的漂移所對應的流量值就很大了。為了自圓其說,儀表制造廠就規定流量示值30%以下不計誤差,這就是以前儀表工程師和早期流量儀表書刊中所說的差壓式流量計量程比為3:1由來。
  當電動單元組合儀表發展到DDZ-11系列后,差壓變送器精確度等級提高到0.5級,儀表制造廠推薦將小信號切除點調整到差壓上限的1%,對應的流量值為10%FS。當差壓變送器精確度進一步提高到0.2級時,差壓變送器的零點漂移性能得到進一步改善,但是,差壓變送器零漂僅僅是差壓式流量計零漂的一個方面,差壓法流量測量是一個系統,除了差壓變送器零漂之外,還有差壓信號的傳遞失真和流量演算器等也都會引入零漂,綜合多方面的因素,世界上很多儀表制造廠都將差壓切除點減小為0.75%,對應的流量值為8.7%。儀表制造技術還在不斷改進,現在的差壓變送器已經提高到0.065級、 0.04級和0.02級, 差壓信號傳遞也有了改進,由于采用一體化結構,差壓信號傳遞失真可做到忽略不計,所以對于有中低差壓變送器組成的一體化節流式流量計,小信號切除值降到2%qmax,系統仍能很好地工作,不會出現“無中生有”現象。

  為什么大家熱衷于將小信號切除點一降再降?這是因為小信號切除既有得又有失。得到的是掩蓋了各種原因引起的流量顯示值得零點漂移,從而消除煩人的“無中生有”現象;失去的是當實際流量低于切除點時,一概顯示零,從而引起使用者的不滿。因此,儀表制造廠和系統調試人員在確保不出現“無中生有”的前提下,總是盡量降低小信號切除點,儀表制造技術的改進也為這一做法提供了物質基礎,所以隨著差壓變送器精確度、穩定性的提高,隨著儀表結構的改進,小信號切除點也越來越小。
二、流量小信號切除的意義和目的
1、電磁流量計
  電磁流量計零點漂移的主要原因有以下幾點:
(1) 電磁表面被粘附了一層絕緣物;(2)流體的電導率有明顯的變化;(3)受外界的干擾;(4)電極送出的毫伏信號,在放大和轉換過程中出現零漂;(5) 電磁流量管上下游某一段管內未充滿液體而管道壓力又有波動時,使得平均流量為零,而流經電極的軸向流速卻有一定的擺動,這種擺動幅值雖然較小,但是由于電磁流量計精確度現在已經達到很高水平,所以仍能觀察到。
2、渦街流量計
  有人講渦街流量計不存在零漂,但是流量信號用4-20mA輸出時,由于模擬電路總有一定幅值的零漂,所以需要設置小信號切除,而當流量信號用脈沖形式輸出時也必須設置小信號切除,這是為什么呢?從渦街流量計的原理來說,渦街流量計不存在零漂,理由是在流速為零時,旋渦發生體后面不會有漩渦產生,因此也就無脈沖輸出。事實上不用到流速為零,只要流體的流速低到一定數值,相應的雷諾數小于紊流區間,旋渦已經不會產生。那為什么還要設置小信號切除呢?原因很簡單,即在雷諾數很低時干擾會趁虛而入,如管道振動產生的干擾、射頻產生的干擾等
3 、超聲流量計
  超聲流量計是現在應用很廣泛的一種流量計,采用的是時差法,它是基于超聲順流傳播時間和逆流傳播時間差的測定,不僅能測量正向流流量,也能反向流流量,當流速為零時,順流傳播時間和逆流傳播時間應相等,但是由于換能器不完全對稱和性能時漂、溫漂,也會造成流量示值的零漂,因此,流量換能器中也設置小信號切除,但切除點設置到1%FS完全可以。
4 、渦輪流量計
  是基于流過渦輪流量計的傳感器時,流體對渦輪葉片產生的動力使渦輪旋轉。當流速為零和流速雖不為零但低于啟動靈敏度時,渦輪不會旋轉,因此,就原理來講不應該出現零點漂移問題。但是,如果以4-20m的形式輸出流量信號,則因模擬電路的特性,也會產生零漂,所以也要引入不大于1%FS 的小信號切除。
  另外,還有一些流量計,如孔板也需要設置小信號切除,這里就不一一講解了。

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