李偉

(中石油中亞天然氣管道有限公司，北京 100007)

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流量計算機溫度補償淺析

李偉

(中石油中亞天然氣管道有限公司，北京 100007)

通過對長輸油氣管道上用于計量的流量計算機中參與溫度補償?shù)臏囟裙收辖y(tǒng)計和分析，找出了事故的根源及產(chǎn)生的原因。結合三線制鉑電阻的基本工作原理和相應設備的工作特點，提出了完善的處理方法，很好地解決了相關問題，并推廣到多條管線上應用，取得了較好的應用效果。

溫度補償 流量計算機 管道 鉑電阻

1 概 述

某油氣管道分公司首站、中間站和分輸閥室的流量計采用了超聲波流量計、質量流量計，通過流量計把工況瞬時流量傳遞到流量計算機中，然后在流量計算機中進行溫度、壓力補償，得到標準狀況流量，最后輸出到數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCADA)。其中，溫度通過信號分配器分成2路，1路傳送到流量計算機中，另1路直接到SCADA并在人機界面(HMI)上進行溫度顯示。

使用過程中，筆者陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了下列溫度故障：

1) 首站出站溫度就地儀表與流量計算機、SCADA的HMI顯示的溫度相差8℃。

2) 中間站SCADA的HMI顯示的溫度經(jīng)常會出現(xiàn)跳變，而流量計算機中的溫度卻非常穩(wěn)定，并且與現(xiàn)場就地溫度表顯示的溫度相同。

3) 16號閥室流量計算機中顯示的溫度與現(xiàn)場不符，SCADA的HMI顯示的溫度與現(xiàn)場一致。

針對上述情況，筆者進行了仔細分析、查看。首站、中間站和分輸閥室均采用的是三線制鉑電阻，如圖1，圖2所示，不同之處在于首站相對于中間站和分輸閥室沒有使用專門的信號分配器。

圖1 首站溫度測量接線示意

圖2 中間站和分輸閥室溫度測量接線示意

三線制鉑電阻的基本工作原理[1-3]如圖3所示，根據(jù)公式(1)可知，若想完全消除線路的電阻Rr，需要R2=R3，使得電橋自動平衡時與Rr無關。三線制信號變送器內部的集成電路相當于滿足R2=R3的動態(tài)平衡電橋，并在內部增加了穩(wěn)壓和濾波等功能。

如果電橋平衡，則：

(R1+Rr)×R3=R2×(Rpt+Rr)

(1)

如果

R3=R2

則：

Rpt=R1

式中：Rpt——鉑電阻；Rr——三線制引出線的線阻。

圖3 三線制鉑電阻的工作原理示意

2 分析與處理

針對這些現(xiàn)象，筆者提出了如下不同的解決方案：

1) 對同時具有變送和分配功能的信號變送分配器，進行重新的設定和接線[4-10]。首站的現(xiàn)場溫度與流量計算機、HMI的溫度相差8℃，Pt100的1℃相當于0.385Ω，8℃相當于3.08Ω。

經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)Pt三線制鉑電阻到信號變送器之間的3根導線的線阻Ra達到了6.25Ω，而Rb和Rc為3Ω左右，并且線阻為6.25Ω的導線正好在Pt三線制鉑電阻單根線阻上，所以就相當于把鉑電阻的阻值增大了3.25Ω。由于理論上必須保證3根導線線阻相同，因而需要更換導線，同時對零點和量程進行重新的標定。首站從現(xiàn)場到機柜進線處的阻值見表1所列。

表1 三線制鉑電阻從現(xiàn)場到機柜導線測試情況

2) 更換信號分配器。中間站HMI顯示的溫度經(jīng)常會出現(xiàn)跳變，經(jīng)過長時間的觀察，發(fā)現(xiàn)流量計算機中的溫度并無此現(xiàn)象，說明信號分配器有問題，更換該信號分配器后，溫度恢復正常。

3) 對流量計算機的量程進行修改。分輸閥室流量計算機中溫度與現(xiàn)場不符，現(xiàn)場溫度與HMI中顯示的溫度一致。經(jīng)過查看發(fā)現(xiàn)是流量計算機中溫度的量程設定不正確導致。

3 結束語

1) 油氣管道進行溫度補償?shù)臏囟戎担ǔＪ墙?jīng)過站控機柜中的變送器、信號分配器，1路到流量計算機中顯示，另1路到HMI上顯示。在整個自動控制回路中，出故障的地方除了回路本身導線和接線頭外，還有鉑電阻、變送器、信號分配器、流量計算機、PLC和SCADA，任何一部分有問題都會導致溫度顯示異常，判斷故障時可以用排除法。

2) 故障處理過程中涉及鉑電阻故障的排查。根據(jù)當前環(huán)境的溫度，估算鉑電阻的阻值，然后測量3根導線間的阻值，看阻值是否相等并與當前溫度下鉑電阻估計值進行比較。實際應用中鉑電阻本身出故障的可能性很小。

3) 可以通過在現(xiàn)場加變送器，然后在機柜中

加上模擬量浪涌，再經(jīng)信號分配器的方式來進行溫度、壓力的補償和顯示。這樣做的好處在于減少鉑電阻到信號變送器的導線長度，從現(xiàn)場到機柜使用毫安信號，毫安信號對線阻要求較低。

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李偉，畢業(yè)于大連理工大學機械自動化專業(yè)，獲碩士學位，現(xiàn)就職于中石油中亞天然氣管道有限公司，從事油氣管道儀表自動化工作，任工程師。

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1007-7324(2016)05-0069-02

稿件收到日期：2016-06-19，修改稿收到日期：2016-07-26。