流量测试装置安装要求标准（流量测试装置怎么安装）

1 引言

差压式流量计是一种通过安装在管道中的节流装置产生的差压、已知的管道尺寸和流体条件来测量流量的仪表[1]。由于其价格低廉、技术成熟、性能稳定可靠、检定方便等优点，在涉及流体检测和计量的各个领域中得到广泛使用。

但是，由单台差压变送器与节流装置组成的差压式流量计也存在着严重的缺点，即流量与差压的开方呈正比关系，使得能够保证精度的流量测量下限只能达到满量程流量值的30%，这就大大限制了该类仪表的使用范围[2]。

而且，差压变送器采用4-20mA的电流信号将差压值传送至流量积算仪中，再经过一些运算得出流体流量，在这一过程中，涉及到了一次数模转换和一次模数转换，这两次转换过程中，不可避免地会带来计量精度的损失[3]。

现有技术中解决这一问题大多采用大小管自动或手动切换、双孔板切换、采用高低量程双膜盒变压器、对变送器低输出进行信号放大、采用高精度涡街流量计等方法。但是这些方法，存在诸如结构复杂、成本过高、操作不便、可靠性差、维护困难、量程比扩大程度不理想、精确度没有真正提高等一个或多个问题，而不能满意地解决用户的测量难题。

本文针对上述问题提出一种高精度宽量程一体化差压式流量测量装置，以扩大差压式流量计的量程比，并可在整个量程比内确保测量精确度。

2 装置结构

2.1 高精度宽量程一体化差压式流量测量装置的结构

图1 宽量程一体化差压式流量测量装置结构示意图

高精度宽量程一体化差压式流量测量装置，由两台高低量程差压变送器、压力变送器、温度变送器以及流量积算仪所组成，具体如图1所示。

图1中的两台差压变送器、压力变送器以及温度变送器都挂在Hart总线上，这些设备的地址不能重复[4]，流量积算仪采用轮询的方式依次读取变送器中的数字输出信号，并进行运算处理。

2.2 宽量程一体化差压式流量计的结构

高精度宽量程一体化差压式流量测量装置中流量计采用一体化结构设计，主要由节流装置、连接法兰、两台高低量程差压变送器所组成，可将其称之为宽量程一体化差压式流量计，具体如图2所示。

图2 宽量程一体化差压式流量计结构图

在图2所示的宽量程一体化差压式流量计结构图中，节流装置和差压变送器之间的导压管很短，之间也没有引起传递失真的零部件，只要确保管道的水平度较好，差压就会有较好的零点。如果直管段长度有保证，从左右两个方向引出的差压就有相同的数值。

2.3 流量积算仪的结构

流量积算仪主要由MCU处理单元、供电单元、Hart转换单元、输出单元、显示/触控单元以及通信单元等组成，具体如图3所示。

图3 流量积算仪结构框图

在图3所示流量积算仪结构框图中，+24V直流电源可为变送器进行供电。MCU采用轮询的方式，依次读取高低量程差压变送器、压力变送器、温度变送器的数字输出信号，并根据这些信号对流量进行运算处理。Hart转换单元主要是将MCU输出的485信号转换成变送器可识别的Hart信号，并将变送器输出的Hart信号转换成MCU可处理的485信号。

3 测量原理

在流量积算仪中事先设置好两台差压变送器的量程、流量切换点、切换窗口以及其它相关参数。当流量积算仪上电或者复位后，首先进行一系列初始化设置，然后开始轮询读取差压、压力、温度等信号，根据这些信号以及事先设置的参数运算出瞬时流量，并对其进行温压、流出系数、可膨胀性系数等补偿，得出实际瞬时流量Q，同时进行流量累积。之后，流量积算仪会将当前的瞬时流量Q与设置的流量切换点进行对比，判断是否需要切换量程。做完量程切换判断后，流量积算仪会将当前的瞬时流量、累积流量、温度、压力等信息通过显示单元显示出来，随后再进行按键处理、通信处理等工作后，进入下一次循环。具体的流量积算仪程序运行流程图如图4所示。

图4 流量积算仪程序运行流程图

图5展示了两台差压变送器量程切换原理示意图。其中，从最左侧的0到最右侧的高量程100%，是高量程差压变送器的量程范围。但是能够保证测量精度的量程段，只有高量程测量下限到高量程100%这一段，当流体流量低于高量程测量下限时，高量程差压变送器便无法保证测量精度。一般而言，单台差压变送器的量程比（即满量程与保证精度的测量下限的比值）在3:1左右。如果在流量积算仪中对流量进行温压、流出系数以及可膨胀系数进行实时补偿，可以将这一量程比扩大到10:1。但这一量程比在某些情况下，依然无法满足用户的需求。

针对上述问题，本文采用两台高低量程的差压变送器。在图5中，从最左侧的0到低量程100%，是低量程差压变送器的量程范围。增设一台低量程差压变送器，可以将流量测量下限由原先的高量程测量下限点左移到低量程测量下限点。如此一来，再采用Hart通信传输信号以及对流量的实时补偿，可以将量程比进一步扩大到100:1，甚至更多。

图5 高低量程切换原理示意图

采用两台差压变送器需要注意的是，两台差压变送器的量程选择，以及切换点和切换窗口的设置。为了防止在切换点附近的量程跳变，必须设置切换窗口（即图5中的下降切换点到上升切换点之间的这一段）。切换窗口选择太窄则起不到防止跳变的作用，如果选择太宽，则势必会减小量程比。因为必须保证切换窗口在高、低量程的有效测量范围内，即必须选择在高量程测量下限到低量程100%之间。

每一次流量计算时，流量积算仪会根据当前选择的量程采用对应的差压变送器的差压值进行流量运算，并进行补偿计算后得出瞬时流量，然后再通过比较瞬时流量与事先设置的流量切换点来判定下一次流量计算采用高量程还是低量程，这一过程称之为高低量程切换。

4 优点分析

高精度宽量程一体化差压式流量测量装置不仅继承了传统差压式流量计的所有优点，而且对后者的许多缺点进行了改良。在这里，对该测量装置的一些主要优点进行简单分析，具体如下。

（1）高精度

各变送器与流量积算仪之间采用Hart通信，避免模拟信号和数字信号相互转换时的精度损失。在实现传统的温压实时补偿的同时，还实现了流出系数和可膨胀性系数的实时补偿。确保了测量数据的精确可靠。

（2）宽量程比

通过增设一台低量程差压变送器，并结合Hart通信和诸多补偿运算，可以将量程比扩大到100:1，甚至更多

（3）安装简单

节流装置、差压变送器和管道采用一体化设计，安装时仅需将连接法兰连接到管道上即可。

（4）维护方便

采用Hart通信，流量积算仪不仅可以读取变送器的流量、压力等信号，还可以读取各变送器的实时工况和基本的仪表信息。流量积算仪可通过通信单元将这些信息上传至上位机，方便操作人员对测量仪表的工况周期以及状态跃迁进行分析。

5 结语

在现实使用中的流量计量系统，绝大多数都可细分为一次仪表、二次仪表以及上位机监控软件这三个部分。本文介绍的高精度宽量程一体化差压式流量测量装置，将一次仪表和二次仪表紧密结合到一起，改良了传统差压式流量计的诸多缺点，实现在了宽量程范围内对流量进行精确计量。但是用户除了关心计量精度以外，对计量安全也是极为重视，如何将流量计量系统的三个部分有机结合到一起，在保证计量精度的基础上，实现计量安全，也是一个非常具有意义的研究方向。

参考文献

[1] GB/T 2624.1-2006 用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量.

[2] 魏峥, 谢林, 纪波峰, 陈杰, 纪纲. 双量程差压流量计不确定度和量程比的验证. 石油化工自动化, 2013, 50(6): 54-57.

[3] 黄光亚, 石栋良. 贸易结算领域热网智能终端新功能的研究. 2017年五十所学术年会论文集.

[4] 张宝良, 纪波峰, 纪纲. 基于HART总线的双量程差压流量计. 自动化仪表, 2016(8).

本文内容由互联网用户自发贡献，该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容，请发送邮件至 sumchina520@foxmail.com 举报，一经查实，本站将立刻删除。
如若转载，请注明出处：https://www.yiheng8.com/125470.html

流量测试装置安装要求标准（流量测试装置怎么安装）

相关推荐