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二、用雙量程差壓流量計測量蒸汽質(zhì)量流量

差壓式流量計有它固有的缺陷，即范圍度不理想，這主要是由其測量原理決定的。對流量不確定度影響最大（也是流量測量范圍度影響最大）的因素是差壓測量不確定度：

為了提高流量量程低端的測量精確度，必須大大提高低差壓段的差壓測量精確度，其中最省力、最有效的方法是增設(shè)一個低量程差壓變送器，組成雙量程差壓流量計。

(1)增設(shè)一個低量程差壓變送器一臺差壓變送器，其差壓低端的示值誤差無法進一步減小的原因是其精確度并非可以任意確定，而且受膜盒面積等因素制約，其實膜盒面積制約的不僅僅是精確度等級所對應(yīng)的差壓值，還有環(huán)境溫度影響以及長期漂移影響所對應(yīng)的差壓值。

為了提高相對流量較小時的差壓測量精確度，另外增設(shè)一臺低量程差壓變送器是一個行之有效的方法。

  ①其他因素的對策。節(jié)流式差壓流量計的測量不確定度不僅與差壓測量的不確定度有關(guān)，而且與流量密度ρ₁、流出系數(shù)C的非線性以及可膨脹性系數(shù)ε₁的不確定度有關(guān)，為了消除或基本消除這些因素對流量測量不確定度的影響，可在二次表內(nèi)按規(guī)定的數(shù)學(xué)模型進行密度補償、流出系數(shù)補償、可膨脹性系數(shù)校正等。

②防止差壓信號的傳遞失真。在式(3.26)所示的差壓測量不確定度同流量測量不確定度的關(guān)系中，是假定差壓變送器輸入的差壓值與節(jié)流裝置所產(chǎn)生的差壓值一致，但是，導(dǎo)壓管在將節(jié)流裝置所產(chǎn)生的差壓引到變送器的過程中，由于多種原因，很容易產(chǎn)生差壓信號傳遞失真。在這些原因中，有根部閥選型安裝不合理，導(dǎo)壓管坡度不符合要求，冷凝器安裝高度不相同，導(dǎo)壓管太長而且管內(nèi)傳輸介質(zhì)(液體)溫度不相同等 。在被測介質(zhì)為干氣體時，這種傳遞失真一般可忽略，在被測介質(zhì)為濕氣體和蒸汽時，如果不注意就會引起傳遞失真。

對于一個具體的流量測量裝置，相同的差壓信號傳遞失真，在流量為不同值時，其影響也不一定，其中相對流量較大時，影響較小，相對流量較小時，影響較大，這是因為相對流量較小時，節(jié)流裝置送出的差壓信號較小的緣故。所以，在雙量程差壓式流量計的設(shè)計和安裝中，要特別注意差壓信號的傳遞失真，想方設(shè)法盡量避免這種失真。

圖3.27 所示是采用一體化方法來避免差壓信號傳遞失真的一個實例。圖中用冷凝管代替冷凝器，導(dǎo)壓管也很短，在節(jié)流裝置和差壓變送器之間沒有引起傳遞失真的零部件，只要工藝管道的水平度較好，差壓信號的傳遞失真就可忽略。

(2)高低量程的選定對于一套雙量程差壓流量計，高低量程切換點的選定是設(shè)計的重要內(nèi)容，不僅受范圍度要求的制約、允許壓損的制約、系統(tǒng)不確定度的制約，而且受差壓變送器規(guī)格的制約。

具體設(shè)計計算時需遵循下面的原則。

①在壓損允許的前提下，將高量程的差壓上限盡量選得大一些。這樣，最小流量所對應(yīng)的差壓值可相應(yīng)大一些，以減小各種干擾因素對小流量測量精確度的影響。

②系統(tǒng)不確定度能滿足用戶的要求。尤其要保證大流量時的系統(tǒng)不確定度。

③不必強調(diào)節(jié)流裝置的不確角定度，因此流量在很大的范圍內(nèi)變化，流出系數(shù)相應(yīng)的變化和可膨脹性系數(shù)相應(yīng)的變化都較大，但是，這些變化都可以在二次表內(nèi)得到補償和校正。最終對系統(tǒng)不確定度的影響仍可忽略。

  遵循這些原則，在上面的例子中，高量程差壓上限取100kPa,選用中差壓變送器。而低量程差壓上限選3kPa，選用低差壓變送器，相應(yīng)的流量切換點為17.326t/h。這樣，在切換點處，高量程變送器的差壓不確定度為2.5%，對流量測量系統(tǒng)不確定的影響為1.25%。而低量程時，差壓測量不確定度為2.5%所對應(yīng)的差壓值為0.09kPa,對應(yīng)的流量值為3t/h。

(3)討論

①過范圍運行問題。在雙量程差壓流量計中，低量程差壓變送器很多時候是在過范圍的條件下工作的，過范圍的差壓值盡管不是很可觀，但畢竟已使變送器內(nèi)的膜盒進入過載保護狀態(tài)。由于現(xiàn)代新型的差壓變送器內(nèi)的傳感器特殊設(shè)計的過載保護結(jié)構(gòu)，使得它具有優(yōu)秀的單向過壓性能，即使過壓16MPa，也能完全恢復(fù)而不留痕跡 。

②開平方運算放在差壓變送器內(nèi)進行較有利。在變送器和二次表中，開平方運算都是由單片機完成的，開平方運算本身都不增加誤差，因為都是數(shù)字量運算。但是，差壓變送器測得的差壓值(數(shù)字量)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成4~20mA，送人流量二次表后再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的過程中，要損失二次精度。例如1%FS的流量值幅值放大了10倍，而較大幅值的模擬信號在轉(zhuǎn)換和傳送過程中，損失的精度相對要小些，因此，在用模擬信號傳送此信號時，開平方運算放在差壓變送器中完成較合理。

如果采用數(shù)字信號傳送此信號，則無上述差異。

③用數(shù)字信號傳送差壓信號?，F(xiàn)在市場上銷售的差壓變送器，大多數(shù)已實現(xiàn)智能化。在差壓變送器中，膜盒感知的未經(jīng)處理的差壓信號，由數(shù)字運算部分進行溫度補償、靜壓補償、非線性補償?shù)忍幚碇?，可以?shù)字通信的方式輸出，也可經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換將此數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成4~20mA信號，然后輸出。

  后級儀表流量演算器如果以數(shù)字通信的方法接受差壓信號，則完全不損失精度。而如果以其模擬輸入口接受差壓信號，則由于D/A和A/D的兩次轉(zhuǎn)換，損失相應(yīng)的精度。這種精度的損失，在相對流量高的區(qū)間，影響約為0.3%，但在相對流量低的區(qū)間，影響顯著增大，相對流量越小，影響越小。所以推薦用數(shù)字量傳送差壓信號。