存在問題
某熱電公司經(jīng)一臺DN300孔板量計計量，向一家印染廠供汽，流量測量范圍0~30t/h，差壓上限40kPa。
由于金融危機影響，印染廠經(jīng)常低負荷運行。有一次用戶將蒸汽總閥關閉，發(fā)現(xiàn)流量示值仍在0~1t/h之間變化，遂對流量計的準確性提出異議，并懷疑從前的計量數(shù)值都是偏高的。供方儀表工程師檢查差壓裝置及導壓管等輔助設備，不堵不漏，排污正常。校驗差壓變送器和二次表等，也都合格，但重新開表后，流量計示值仍然無中生有。維修人員只得將小信號切除點從流量上限的 3%增大到4%，對應的流量值為1.2t/h。雖然零點指示穩(wěn)了，卻留下隱患。因為用戶若以很小的流量用汽，儀表計量可能嚴重偏低。
分析與診斷
察看儀表安裝現(xiàn)場，認為儀表的安裝是合格的。差壓裝置安裝在約4m標高的水平管道上，差壓從水平方向引出，經(jīng)根部閥去冷凝罐，然后保持一定坡度去三閥組和差壓變送器，差壓式流量計安裝圖如下圖所示。 
但發(fā)現(xiàn)一個重要的問題，即差壓裝置的根部閥從外形來看是針形閥，而且手柄朝上。這應當是流量計零點示值不穩(wěn)的一個重要原因。
根據(jù)提問者所說的零漂幅值，可按下面的計算公式計算出零漂所對應的差壓值:
(1)數(shù)毫米水柱的差壓信號是如何生成的？
母管上的總閥關閉后，管內(nèi)流體停止流動，差壓裝置送出的差壓信號肯定為0，而差壓變送器接收到的差壓有數(shù)毫米水柱的擺動，其起因源于針形閥。
①冷凝罐的作用 在圖2.16所示的差壓裝置中，冷凝罐的作用有兩個。
其一是使母管中溫度很高的蒸汽，在罐中依靠其較大的換熱面積放出熱量，變成凝結(jié)水，從而將差壓變送器同母管內(nèi)的蒸汽隔離開來，保護儀表使之不被燙壞。
其二是利用冷凝罐較大的截面積，使其罐內(nèi)液位保持在較穩(wěn)定的數(shù)值，從而改善流量測量的動態(tài)特性。因為差壓變化時，差壓變送器工作，其膜盒總是有一定的位移，所以，總是要從冷凝罐內(nèi)吸收一定容積的液體或向冷凝罐送出一定容積的液體。其中，向冷凝罐送出液體一般不會使罐內(nèi)液位有明顯的升高，因為它可以利用其溢流口使液位保持穩(wěn)定，但從冷凝罐吸收液體，必定會使罐內(nèi)液位降低。
隨著差壓變送器制造技術的改進，其膜盒面積越來越小，膜盒位移也越來越小，甚至可以忽略不計，所以這第二個作用已基本失去意義。但是，第一個作用總是需要的。
②汽液交換過程在冷凝罐正常工作時，其上部總是很燙的，這是由于母管內(nèi)的蒸汽進入罐內(nèi)，為其輸送熱量。
母管與冷凝罐進行汽液交換包括兩部分，一是母管內(nèi)的蒸汽經(jīng)根部閥進入冷凝罐，二是冷凝罐內(nèi)的液體返回母管。不管是蒸汽流過來還是凝結(jié)水流回去都存在流體流動，都需要動力。其中蒸汽流過來的動力應是母管內(nèi)的壓力升高或冷凝罐內(nèi)蒸汽損失熱量，部分凝結(jié)成水而體積縮小，壓力降低。
蒸汽從母管內(nèi)流過來，先是在動力的推動下，將針形閥流路內(nèi)的積水吹向冷凝罐，由于針形閥流路的形狀為低進高出，所以將積水推向冷凝罐意味著冷凝罐內(nèi)汽相壓力低于母管。而且意味著冷凝罐內(nèi)液位高于溢流口，從而為凝結(jié)水流回母管創(chuàng)造條件。
凝結(jié)水從冷凝罐流回母管，意味著罐內(nèi)液位高于溢流口。
上述氣液交換的過程，如果正負壓管完全同步，交換的方向也完全一致，差壓裝置取壓口的差壓轉(zhuǎn)換成凝結(jié)水的差壓并不會產(chǎn)生差壓值的變化，但是有誰能保證這種交換既同步又同向呢?由于這個原因差壓信號就產(chǎn)生了雙向的漂移。
(2)根部為閘閥時不會產(chǎn)生這種雙向漂移
下圖所示是一臺DN500的新型差壓式流量計的運行數(shù)據(jù)歷史曲線。采用的是閘閥作為根部閥，其流量測量范圍為0~100t/h，差壓上限為100kPa。圖中讀數(shù)線對應時刻顯示1.00的是蒸汽壓力歷史曲線，計量單位為MPa;顯示183.36的是蒸汽溫度曲線，計量單位為℃;顯示5.63的是蒸汽密度曲線，計量單位為 kg/m3;顯示0.93的是瞬時流量曲線，計量單位為t/h，此時的理論差壓值為8.65Pa，約0.9mmH2O。從曲線寬度分析，差壓值非常穩(wěn)定，這得益于汽液交換的連續(xù)進行。即總是有蒸汽從母管經(jīng)閘閥圓形流通截面的上半部緩慢地流向冷凝罐。同時有凝結(jié)水經(jīng)閘閥的圓形流通截面的下半部緩慢地流向母管。蒸汽和凝結(jié)水的流動方向相反，但互不干擾，所以差壓信號不產(chǎn)生傳遞失真。
(3)針形閥引發(fā)的干擾對流量測量的影響
1、流量較大時感覺不到干擾的存在。由針形閥引發(fā)的干擾是雙向的。從上面的計算可知，約為±44Pa，在相對流量較大，例如70%qmmax時，由于差壓平均值較大，此干擾只表現(xiàn)為很小的噪聲。
在流量為70%qmmax時，差壓約為19.6kPa，這時，±44Pa的差壓波動引起的流量噪聲約為示值的±0.11%，所以人們感覺不到它的存在。
2、流量較小時，就是一個很大的威脅。如前所述，在總閥關閉時，此干擾帶來的影響就是1t/h的示值。
3、為什么出現(xiàn)1t/h的示值?針形閥引發(fā)的干擾，其負向部分，由于差壓變送器對應的輸出<4mA，此信號經(jīng)開方運算，流量信號即為0。其正向部分，差壓變送器對應的輸出>4mA，所以經(jīng)開平方運算，流量信號即為1t/h。
4、上面的計算數(shù)據(jù)是假定差壓信號除了針形閥引起的傳遞失真之外，沒有其他傳遞失真，而且差壓變送器和二次表都沒有誤差的情況下得出的，如果考慮其他誤差，分析還要復雜。盡管如此，上面的分析方法還是正確的。
