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流量积算仪参数对流量计计量准确性的影响
发布日期:2017-08-30 11:12
 
流量积算仪参数对流量计计量准确性的影响
  气体作为一种可压缩性的流体,它的标准体积量与工作状态下的温度、压力有关,而作为一次测量仪表只能够测量工作状态下的体积量,而贸易计量是以标准体积量作为结算数据的。流量积算仪的作用就是在线检测气体的温度、压力和流量信号,并进行压缩因子修正,经补偿运算,将工作状态下的体积量转换成标准状态体积量,并作为最终贸易结算的依据。现在我们在用的燃气流量计大都安装了积算仪装置,那么积算仪内部是如何计算的呢?其中的内部参数又是如何影响标准体积量的?
  1 积算仪工作原理及计算公式
  1.1 积算仪的工作原理
  积算仪由温度、压力检测模拟通道、流量传感器脉冲通道以及微处理器单元组成,并配有外输信号接口,可输出各种信号用于上位机或是IC卡等设备。其工作原理图如图1所示。
  1.2 计算公式
  气体压缩因子,该值可按相关标准计算,其中:
  的值是由积算仪通过采集一次仪表发出的脉冲信号计算而来的。计算公式为:
有的积算仪以仪表系数的倒数称为脉冲重量C,可以解释为积算仪每接收到一个脉冲信号代表了多少立方米的体积量。
  2 积算仪内部主要参数及影响
  由上面的公式可以看出,修正后的标准体积量与工况压力、工况温度、压缩因子、输入频率以及仪表系数有关。下面就各个参数分别进行分析:
  2.1 温度、压力
  由上面的公式可以看出,修正后的标准体积量与工况压力成正比,与温度成反比。而参与补偿计算的工况压力与温度的值是由安装在一次仪表内的压力与温度传感器测量而来的,一般在一次仪表的入口安装压力传感器,出口安装温度传感器。
  传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线。在实际工作中,为使仪表具有均匀刻度的读数,通常要进行线性修正,这种修正在积算仪中以设置参数的形式进行,具体设置与所使用的传感器类型及所需的修正方法有关。
  以苏州华陆仪表的流量积算仪为例,此积算仪配接扩散硅式压力传感器并采用分段修正,在设置参数时,输入PU1至PU5五个压力分段电压值及分别对应的压力值即完成了对压力传感器的修正,需要注意的是一旦原压力传感器损坏,需要更换新压力传感器时,就需要在积算仪内重新设定此值,分段修正的效果直接影响着压力测量值的准确。另外,此积算仪配接了精度比较高的PT1000铂电阻温度传感器,内部用高精度基准电源和A/D转换器保证了它的测量精度,故在参数设置菜单中只有一项用于修正引线误差的选项,用以微调温度误差,输入偏差温度就可以进行适当进行温度测量修正。
  2.2 仪表系数
  根据积算仪的工作原理,积算仪是通过接收一次仪表发出的脉冲信号来进行体积量的累加,仪表系数可以说是一次仪表与积算仪之间的通讯介质,仪表系数反映了一次仪表累加一立方米的体积量会发出多少个脉冲号,而脉冲重量与仪表系数是倒数关系,所以脉冲重量则反映了一次仪表发出一个脉冲代表了多少立方米的体积量。由此可见它的值是由一次仪表决定的,所以积算仪设置此值时必须要与一次仪表相匹配。
  2.3 压缩系数
  气体压缩系数Compressibilitycoefficient,是实际气体性质与理想气体性质偏差的修正值。通常用Z表示,Z在实际气体状态方程中出现。在压力不太高、温度较高、密度较小的参数范围内,按理想气体计算能满足一般工程计算精度的需要,使用理想气体状态方程就可以了,此时压缩系数等于1。但是在较高压力、较低温度或者要求高准确度计算,需要使用实际气体状态方程,在计量气体流量时由于要求计算准确度较高,通常需要考虑压缩系数。随着对气体状态方程准确度要求提高,在百余年来实际气体状态方程出现了许多不同形式,对压缩系数也有不同的表述。压缩系数的值可以试验测取,也可以通过计算得到。但使用不同物性方程得到的结果也不一样。由于物性方程比较复杂,因此通常积算仪都使用查表法或专用的计算程序来得到实时的数值。
  例如,德国爱拓利的积算仪CORUS在进行压缩系数修正时可以按照以下几种公式进行计算:
  * S-GERG 88
  * AGANX19 标准
  * AGANX19 修订
  * AGA8
  * 16 位系数
  在应用以上几种公式进行计算时,根据不同的公式需要定义相关的几个参数。例如,在应用公式AGANX19计算时,就需要定义CO2摩尔百分含量、N2的摩尔百分含量以及气体真实相对密度。将这几个参数输入到CORUS的菜单中,CORUS内部程序进行运算,得出实时的Z值,最终参与工况气体体积的修正。
  2.4 其它相关参数
        (1) 补偿方式选项:如果在现场温度或压力有一项比较恒定没有太大波动时,可以只进行压力补偿,或只进行温度的补偿,这种补偿方式可以在积算仪中进行设置。当只进行温度补偿时,就需要给压力设置定值,积算仪会使用这个设置的定值来参与补偿计算,而不是使用压力传感器的采集值。同理,当只进行压力补偿时,也要给温度设置定值。通常在积算仪的菜单里都会有这个选项。有的积算仪还具有只进行温度、压力补偿而忽略压缩系数,或是温度、压力、压缩系数同时补偿计算的选项。使用者可以根据现场的情况选择适宜的补偿方式。
     (2) 存储间隔时间:在积算仪内部,一些历史数据文件(如,瞬时流量、压力、温度等数值)都存储在特定的存储器内,而存储器的容量是有限的,为了能够存储更长时间的数据文件,就要设置存储间隔时间,存储时间间隔越长,可以查到的历史时间越久,但间隔时间设置过长,也会导致数据连贯性很差,也失去了查看历史数据的意义。所以此参数设置根据使用者情况取到适中即可。
  本文以国内外几种典型的气体流量计积算仪为例,从使用者及管理者的角度分析了积算仪内部几个主要参数的意义以及设置方法,由于这几个参数都会影响最终的计量读值,仔细研究此参数对于以回收气量为生存根本的燃气企业,它的意义不言而喻。实践证明,严格管理好流量计积算仪参数可以从软件的角度确保积算仪运行的更准确,更稳定,为供气企业降低供销差率发挥了重要作用。

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