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流量计中为什么要设置小信号切除
发布时间:2019-02-20

[摘 要]在工业生产中流量计应用的比较广泛,它主要用于企业内部的成本核算以及贸易往来,它包括一次水、蒸汽、纯净水、压缩空气、天然气等流量的测量,在流量测量当中,就目前应用比较多的流量计有差压流量计、电磁流量计、涡街流量计、超声波流量计、涡轮流量计等等,但是就流量仪表小信号切除的问题一直是大家热衷的话题,今天我就和大家一起来探讨一下小信号切除的目的和意义。
一、差压流量计的小信号切除
  差压流量计是投入工业应用的多种流量计中应用最泛、历史最悠久的一种流量计,也是人们应用小信号切除技术最早的一种流量计。
  在早期的差压式流量计中人们用U形管差压计显示差压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换算,由于技术条件的限制,无法应用小信号切除技术,只能用经常差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。
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差压式流量计中有下面的关系式,与此式相对应的图示如图6.25所示

  式中 q-----流量,kg/h或m 3 /s A△p------差压信号,0---100%q----流量-测量上限,kg/h或m 3 /s等
从图6.25可看出,在流量接近零的时候,曲线的斜率dq/d A△p--近似无穷大,这就决定了流量零点示值的不稳定性,早期的差压计为1.5级精确度,即在一段时间内,差压示值零点漂移±1.5%也算正常,这样的漂移所对应的流量值就很大了。为了自圆其说,仪表制造厂就规定流量示值30%以下不计误差,这就是以前仪表工程师和早期流量仪表书刊中所说的差压式流量计量程比为3:1由来。
  当电动单元组合仪表发展到DDZ-11系列后,差压变送器精确度等级提高到0.5级,仪表制造厂推荐将小信号切除点调整到差压上限的1%,对应的流量值为10%FS。当差压变送器精确度进一步提高到0.2级时,差压变送器的零点漂移性能得到进一步改善,但是,差压变送器零漂仅仅是差压式流量计零漂的一个方面,差压法流量测量是一个系统,除了差压变送器零漂之外,还有差压信号的传递失真和流量演算器等也都会引入零漂,综合多方面的因素,世界上很多仪表制造厂都将差压切除点减小为0.75%,对应的流量值为8.7%。仪表制造技术还在不断改进,现在的差压变送器已经提高到0.065级、 0.04级和0.02级, 差压信号传递也有了改进,由于采用一体化结构,差压信号传递失真可做到忽略不计,所以对于有中低差压变送器组成的一体化节流式流量计,小信号切除值降到2%qmax,系统仍能很好地工作,不会出现“无中生有”现象。

  为什么大家热衷于将小信号切除点一降再降?这是因为小信号切除既有得又有失。得到的是掩盖了各种原因引起的流量显示值得零点漂移,从而消除烦人的“无中生有”现象;失去的是当实际流量低于切除点时,一概显示零,从而引起使用者的不满。因此,仪表制造厂和系统调试人员在确保不出现“无中生有”的前提下,总是尽量降低小信号切除点,仪表制造技术的改进也为这一做法提供了物质基础,所以随着差压变送器精确度、稳定性的提高,随着仪表结构的改进,小信号切除点也越来越小。
二、流量小信号切除的意义和目的
1、电磁流量计
  电磁流量计零点漂移的主要原因有以下几点:
(1) 电磁表面被粘附了一层绝缘物;(2)流体的电导率有明显的变化;(3)受外界的干扰;(4)电极送出的毫伏信号,在放大和转换过程中出现零漂;(5) 电磁流量管上下游某一段管内未充满液体而管道压力又有波动时,使得平均流量为零,而流经电极的轴向流速却有一定的摆动,这种摆动幅值虽然较小,但是由于电磁流量计精确度现在已经达到很高水平,所以仍能观察到。
2、涡街流量计
  有人讲涡街流量计不存在零漂,但是流量信号用4-20mA输出时,由于模拟电路总有一定幅值的零漂,所以需要设置小信号切除,而当流量信号用脉冲形式输出时也必须设置小信号切除,这是为什么呢?从涡街流量计的原理来说,涡街流量计不存在零漂,理由是在流速为零时,旋涡发生体后面不会有漩涡产生,因此也就无脉冲输出。事实上不用到流速为零,只要流体的流速低到一定数值,相应的雷诺数小于紊流区间,旋涡已经不会产生。那为什么还要设置小信号切除呢?原因很简单,即在雷诺数很低时干扰会趁虚而入,如管道振动产生的干扰、射频产生的干扰等
3 、超声流量计
  超声流量计是现在应用很广泛的一种流量计,采用的是时差法,它是基于超声顺流传播时间和逆流传播时间差的测定,不仅能测量正向流流量,也能反向流流量,当流速为零时,顺流传播时间和逆流传播时间应相等,但是由于换能器不完全对称和性能时漂、温漂,也会造成流量示值的零漂,因此,流量换能器中也设置小信号切除,但切除点设置到1%FS完全可以。
4 、涡轮流量计
  是基于流过涡轮流量计的传感器时,流体对涡轮叶片产生的动力使涡轮旋转。当流速为零和流速虽不为零但低于启动灵敏度时,涡轮不会旋转,因此,就原理来讲不应该出现零点漂移问题。但是,如果以4-20m的形式输出流量信号,则因模拟电路的特性,也会产生零漂,所以也要引入不大于1%FS 的小信号切除。
  另外,还有一些流量计,如孔板也需要设置小信号切除,这里就不一一讲解了。

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