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新聞詳情

智能型溫度變送器對現(xiàn)場檢測中的影響因素解析

來源:上海自儀表廠作者:上海自儀表有限公司

     著自來水源不斷發(fā)展和水純凈度提高,用以計(jì)量水資源溫的智能型溫度變送器(安裝快捷、使用靈活),在水資源的節(jié)約減排、貿(mào)易結(jié)算等方面起著重要的作用。而且流量計(jì)計(jì)量是否準(zhǔn)確對于企業(yè)對水資源的控制、生產(chǎn)問題的判斷等方面具有重要意義。但在實(shí)際使用中,由于不少用戶對智能型溫度變送器的現(xiàn)場使用要點(diǎn)掌握不夠好,導(dǎo)致測量效果不太理想,因而對現(xiàn)場使用溫度變送器所產(chǎn)生質(zhì)疑。該文根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際需要,對現(xiàn)場智能型溫度變送器的影響因素(計(jì)量精度、磁場因素、管徑測量、壁厚、前后直管段長度、內(nèi)襯、管道材質(zhì)、流體溫度)等分別進(jìn)行研究分析。
引言
 隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展,溫度測量的變送器對于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量保證具有重要的作用,同時(shí)還是電力、食品、醫(yī)藥等工業(yè)生產(chǎn)中的重要參數(shù)。尤其是智能型溫度變送器的廣泛使用,對企業(yè)的節(jié)能減排及能源的充分利用,企業(yè)部門的核算、控制成本均起重要作用。由于智能型溫度變送器檢測主要是實(shí)驗(yàn)室檢測,在現(xiàn)場進(jìn)行檢測時(shí),缺少對實(shí)際情況的了解,現(xiàn)場會出現(xiàn)若干問題,影響智能型溫度變送器計(jì)量溫度偏差問題。

1 對智能型溫度變送器檢測影響因素
1.1 計(jì)量精度
本文現(xiàn)場采用由德國弗萊克森生產(chǎn)的智能型溫度變送器(FLEXIM)作為主要檢測儀器,該儀器配有大、小兩種換能器,分別用于測量大管徑、小管徑管道,能測量常用材質(zhì)的管道,管徑范圍從 15mm~3400mm 的管道溫度。上海市省計(jì)量科學(xué)研究院檢定,符合現(xiàn)場使用的要求。
1.2 溫度送器磁場因素
在現(xiàn)場檢測時(shí),會常出現(xiàn)以下情況,無論怎么調(diào)整安裝方式或者調(diào)整換能器的位置,均收不到其超聲信號,進(jìn)而導(dǎo)致檢測失敗。這種情況的出現(xiàn),可能由附近大量高壓電纜過大磁場造成的,磁場的存在干擾換能器發(fā)出、接收信號的能力,使得換能器無法正常運(yùn)行工作。避免檢測失敗,應(yīng)選擇遠(yuǎn)離這類磁場發(fā)生體的位置,進(jìn)行下一次檢測[1]
1.3 直管段長度
為確保被測介質(zhì)水流平穩(wěn)能夠滿足儀表精度的要求,流量計(jì)換能器應(yīng)在智能型溫度變送器上游、下游分別至少有 10倍、5 倍以上管徑的直管段。實(shí)際使用時(shí),由于現(xiàn)場安裝條件、檢測環(huán)境的影響,時(shí)常滿足不了現(xiàn)場安裝要求,使得流場不穩(wěn)定。影響檢測的精度?,F(xiàn)場檢測采用德國FLEXIM智能型溫度變送器分別安裝在被檢流量計(jì)上、下游非標(biāo)準(zhǔn)位置,測得數(shù)據(jù),計(jì)算誤差結(jié)果如表 1 所示。

    結(jié)果表明:直管段安裝在下游的影響比上游的小,上游至少在 3倍管徑以上才滿足測量要求。當(dāng)上游直管段較短時(shí),即離彎頭,泵、閥門較近時(shí),一般常常表現(xiàn)為正誤差。由此造成測量溫度誤差加大,在現(xiàn)場不滿足安裝要求測量時(shí),首先滿足上游安裝要求。

1.4 輸入不準(zhǔn)造成的溫度變送器溫度偏差
智能型溫度變送器與流速與管道流通面積的乘積,輸入這些參數(shù)(管徑、壁厚、內(nèi)襯及材質(zhì)、流體溫度),計(jì)算出管道面積,在與測得的流速乘積得出流量。換能器安裝的距離是根據(jù)現(xiàn)場測量時(shí)人工輸入流量計(jì)后計(jì)算出來的。參數(shù)測量是否準(zhǔn)確直接影響測量精度[2]?,F(xiàn)場經(jīng)過多次測量,實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果如下:
1.4.1 輸入管徑誤差對溫度測量結(jié)果的影響
在管道固定不變的情況下,依次輸入不同誤差下的管徑與標(biāo)準(zhǔn)值比較,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表 2 所示。
由表 2 可以得出:流量測量誤差大約是管徑輸入誤差的 2 倍。這與誤差傳遞理論相一致。
由 Q=V*π*D2/4 得:
dQ=V*π*dD/2 (1)
推出:
σQ=dQ/Q=2dD/D=2σD (2)
其中:Q:溫度高低;
D: 管徑;
σQ: 溫度誤差;
σD: 管徑誤差。
    使用智能型溫度變送器在小口徑上進(jìn)行檢測時(shí),輸入管道口徑不準(zhǔn)引起的溫度測量誤差同樣不容忽視,如:口徑測量的絕對誤差為 1mm 時(shí),對DN500口徑來說,其內(nèi)徑相對誤差為 0.22%,而對 DN80 口徑來說,其內(nèi)徑相對誤差為 1.74%,溫度是與管道內(nèi)徑的平方成正比,同樣是 1mm 的內(nèi)徑測量誤差,對 DN500 口徑,流量測量誤差約0.5%左右而對于 DN80口徑,流量測量誤差約3%左右,由此可見智能型溫度變送器使用口徑越大測量越準(zhǔn)確,口徑越小,測量精度越難把握。所以便攜式智能型溫度變送器更適合在大口徑管道的測量[3]。
1.4.2 壁厚誤差對流量測量誤差的影響
在換能器安裝位置不變的情況下,輸入不同壁厚參數(shù)得出結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)表相比較。依次選擇在四種不同口徑的管道上測量,測得結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)表相比較,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。
從表 3 可以看出,隨著管壁厚度輸入增大,測量結(jié)果誤差就會變大。所以,輸入管壁參數(shù)的正確與否直接影響流量測量結(jié)果。因此,現(xiàn)場用實(shí)際測量的方法獲取管道參數(shù),常用溫度的高低進(jìn)行確認(rèn)。由于實(shí)際的現(xiàn)場溫度環(huán)境會和設(shè)計(jì)參數(shù)有一定的出入,管壁厚度在使用一段時(shí)間也會由于腐蝕等原因發(fā)生變化。

1.4.3 管道材質(zhì)及內(nèi)襯對測量的影響
輸入的管道材質(zhì)、內(nèi)襯有誤時(shí),使得換能器安裝距離計(jì)算錯(cuò)誤,導(dǎo)致測量精度變低,嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致測量失敗。實(shí)驗(yàn)證明,輸入管道內(nèi)襯錯(cuò)誤,直接造成實(shí)際管徑的變化。安裝管道內(nèi)襯會使管道水截面積減少,通過相應(yīng)流速換算的流量就會偏小,流量測量誤差和管道截面積成正比。如忽略內(nèi)襯過厚或管壁有間隙,則會導(dǎo)致探測信號失誤,因此測量時(shí)應(yīng)按實(shí)際測量,準(zhǔn)確輸入內(nèi)襯材質(zhì)、厚度。實(shí)際應(yīng)用中,管道材質(zhì)、內(nèi)襯對流量測量的影響直接反映在智能型溫度變送器不同介質(zhì)中傳播速度的差異上,若設(shè)置的材質(zhì)聲速大于實(shí)際聲速,測量結(jié)果偏大,反之則偏小。

1.4.4 流體溫度對測量誤差的影響
輸入流體溫度會影響聲速的變化,即影響換能器之間的距離,直接導(dǎo)致流量測量精度,嚴(yán)重時(shí)信號可能太弱或直接找不到相應(yīng)信號。輸入不同溫度,測得結(jié)果跟標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表 4 所示。
從表 4 可以得出,流體溫度輸入誤差較小時(shí)對溫度測量影響較小,可通過溫度補(bǔ)償減小其誤差。
2 結(jié)束語
綜上所述,對于便攜式超聲智能型溫度變送器 的應(yīng)用,可以簡化計(jì)量工作,尤其對于大口徑溫度的檢測具有簡潔、方便、節(jié)省成本的優(yōu)勢。開展現(xiàn)場檢測,需要工作人員較高的技術(shù),總結(jié)自身實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)、提高應(yīng)用技能,使在線測量結(jié)果更加精確和響應(yīng)快。