流量计算机温度补偿浅析

李伟

(中石油中亚天然气管道有限公司，北京 100007)



流量计算机温度补偿浅析

李伟

(中石油中亚天然气管道有限公司，北京 100007)

通过对长输油气管道上用于计量的流量计算机中参与温度补偿的温度故障统计和分析，找出了事故的根源及产生的原因。结合三线制铂电阻的基本工作原理和相应设备的工作特点，提出了完善的处理方法，很好地解决了相关问题，并推广到多条管线上应用，取得了较好的应用效果。

温度补偿 流量计算机 管道 铂电阻

1 概 述

某油气管道分公司首站、中间站和分输阀室的流量计采用了超声波流量计、质量流量计，通过流量计把工况瞬时流量传递到流量计算机中，然后在流量计算机中进行温度、压力补偿，得到标准状况流量，最后输出到数据采集与监视控制系统(SCADA)。其中，温度通过信号分配器分成2路，1路传送到流量计算机中，另1路直接到SCADA并在人机界面(HMI)上进行温度显示。

使用过程中，笔者陆续发现了下列温度故障：

1) 首站出站温度就地仪表与流量计算机、SCADA的HMI显示的温度相差8℃。

2) 中间站SCADA的HMI显示的温度经常会出现跳变，而流量计算机中的温度却非常稳定，并且与现场就地温度表显示的温度相同。

3) 16号阀室流量计算机中显示的温度与现场不符，SCADA的HMI显示的温度与现场一致。

针对上述情况，笔者进行了仔细分析、查看。首站、中间站和分输阀室均采用的是三线制铂电阻，如图1，图2所示，不同之处在于首站相对于中间站和分输阀室没有使用专门的信号分配器。

图1 首站温度测量接线示意

图2 中间站和分输阀室温度测量接线示意

三线制铂电阻的基本工作原理[1-3]如图3所示，根据公式(1)可知，若想完全消除线路的电阻Rr，需要R2=R3，使得电桥自动平衡时与Rr无关。三线制信号变送器内部的集成电路相当于满足R2=R3的动态平衡电桥，并在内部增加了稳压和滤波等功能。

如果电桥平衡，则：

(R1+Rr)×R3=R2×(Rpt+Rr)

(1)

如果

R3=R2

则：

Rpt=R1

式中：Rpt——铂电阻；Rr——三线制引出线的线阻。

图3 三线制铂电阻的工作原理示意

2 分析与处理

针对这些现象，笔者提出了如下不同的解决方案：

1) 对同时具有变送和分配功能的信号变送分配器，进行重新的设定和接线[4-10]。首站的现场温度与流量计算机、HMI的温度相差8℃，Pt100的1℃相当于0.385Ω，8℃相当于3.08Ω。

经过检测发现Pt三线制铂电阻到信号变送器之间的3根导线的线阻Ra达到了6.25Ω，而Rb和Rc为3Ω左右，并且线阻为6.25Ω的导线正好在Pt三线制铂电阻单根线阻上，所以就相当于把铂电阻的阻值增大了3.25Ω。由于理论上必须保证3根导线线阻相同，因而需要更换导线，同时对零点和量程进行重新的标定。首站从现场到机柜进线处的阻值见表1所列。

表1 三线制铂电阻从现场到机柜导线测试情况

2) 更换信号分配器。中间站HMI显示的温度经常会出现跳变，经过长时间的观察，发现流量计算机中的温度并无此现象，说明信号分配器有问题，更换该信号分配器后，温度恢复正常。

3) 对流量计算机的量程进行修改。分输阀室流量计算机中温度与现场不符，现场温度与HMI中显示的温度一致。经过查看发现是流量计算机中温度的量程设定不正确导致。

3 结束语

1) 油气管道进行温度补偿的温度值，通常是经过站控机柜中的变送器、信号分配器，1路到流量计算机中显示，另1路到HMI上显示。在整个自动控制回路中，出故障的地方除了回路本身导线和接线头外，还有铂电阻、变送器、信号分配器、流量计算机、PLC和SCADA，任何一部分有问题都会导致温度显示异常，判断故障时可以用排除法。

2) 故障处理过程中涉及铂电阻故障的排查。根据当前环境的温度，估算铂电阻的阻值，然后测量3根导线间的阻值，看阻值是否相等并与当前温度下铂电阻估计值进行比较。实际应用中铂电阻本身出故障的可能性很小。

3) 可以通过在现场加变送器，然后在机柜中

加上模拟量浪涌，再经信号分配器的方式来进行温度、压力的补偿和显示。这样做的好处在于减少铂电阻到信号变送器的导线长度，从现场到机柜使用毫安信号，毫安信号对线阻要求较低。

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李伟，毕业于大连理工大学机械自动化专业，获硕士学位，现就职于中石油中亚天然气管道有限公司，从事油气管道仪表自动化工作，任工程师。

TH811

B

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。