加强DP-基于流量测量具有动态补偿

本文介绍了多变量压力变送器内置动态补偿如何可以纠正许多可能出现在基于差压力流量测量误差和不准确的。它还展示了如何内置的计算和这样的现代流量计的通信能力确保易于集成在过程自动化和管理系统基于FDT技术的工具。

介绍

差压变送器是许多现场仪表系统的核心。广泛用于测量液体、气体和蒸汽的流量、压力和密度，以及罐内液体的液位。经过多年的发展，这种变送器提供了更高的准确性和可靠性，以及增强的计算和通信设施，以方便集成到工厂范围的监测、控制，特别是工厂资产管理系统。由于现代微处理器技术的进步，现场设备不仅需要更加精确和稳定，而且也变得更加智能化。

为了应对这些挑战，DPharp数字共振传感器的发展迈出了重要的一步，它消除了模拟传感器所需要的容易出错的A/D转换器，并提供了“石英表”的稳定性，无与伦比的精度、准确度、响应和重复性。数字传感器与集成处理电路的结合提供了传感器诊断和高完整性，并允许在基于现场总线的控制系统中实现全数字集成。

DPharp传感器是一种先进的基于MEMS(微机电系统)的硅谐振传感器，具有卓越的精度和卓越的长期稳定性。这项技术本身也是防故障的。此外，DPharp传感器的设计允许差压和静压从一个传感器(变送器)传输，允许基本的压力测量作为流量和液位测量的基础。

结果是一个多变量变送器，作为一个' all in one '仪表，集成了差压变送器，一个压力表，一个温度计和一个流量计算机的功能，同时具有高性能和节省空间的设计。该变送器采用先进的流量计算方法，实现了100 ms的质量流量计算周期。采用雷诺数补偿算法对各流量计算参数进行优化，质量流量精度达到实际流量的1%。

的多变量变送器是具有广泛的主设备，包括孔板，喷嘴，平均皮托和文氏管的兼容，并且可以与不同类型的流体，包括一般的流体，蒸汽和天然气一起使用。应用信息，如主设备和用于质量流量计算所需的流体的数据，是使用质量流量参数配置工具，在PC上运行，并通过场通信的装置下载到发射机输入。在操作中，流量计计算标准体积或从所测量的压差（DP）和流动密度使用实际测量的压力和温度的质量流量，不同于假定的压力和温度标准差压变送器 - 因此流密度 - 为恒定。

影响DP误差源的流量测量。

图1显示了用于流量测量的变送器设置。基本的质量流方程为:

在DP的流量测量，在流动的密度的变化仅是许多潜在的错误源中的一个。

误差的一个来源是主元件。孔板仍然是最广泛使用的主元件，并且其精度在广泛的讨论。然而，众所周知的是，随着时间的推移其精度下降的板失去了它的清晰度。一个典型的精度数字可能率为1％。错误的另一个来源是DP变送器。这种精度被表示为上限值（URV）的百分比，并且由流动和压力差之间的平方律关系放大。

传统上，基于DP的流量计具有3：1'倾斜'。这是表达范围的数字：感觉到的准确性是可接受的：30-100％的流量为3：1调节。如果DP发射器的准确性被假定为±0.2％URV，则以100％流动，精度为±0.2％加上板的误差。在70％的流动（由于方法关系引起的49％DP），精度为±0.4％;在50％流动（25％DP）下，它将是±0.8％;并且在25％的流动（6.25％dp），它将是±3.2％。该板在全范围内增加±1％，当感知±2.5％的总精度是可以接受的，这种准确性在30％的流量左右达到 - 因此3：1折断。通过使用不同的范围，切换机构和流量计算功能，使用两个DP发射器通常增加到9：1的调节通常增加到9：1。

当然，当然，DP发射器比±0.2％更精确。然而，准确性仍然表示为URV的百分比，流量和DP之间的平方关系仍然适用。尽管如此，人们可能会争辩说，通常没有达到5：1的倾斜。由于压力（±0.5巴）和气体或蒸汽流动的温度波动（±10°C）的误差很容易是±2％的数量级。

上述基本配方中的流量系数k为补偿理论和实际生活之间的差异的常数。它被计算为孔计算的一部分，而且是只适用于一个特定的一组操作条件 - 使它误差的另一个潜在来源。它是依赖于流量系数，气体膨胀系数和方法因子速度。

孔口计算的结果是相对于管的直径孔的直径：所谓SS-比。当流体流过与孔板的管道，流动面积减小是突然的，从而导致最小的流动面积（缩）是板的下游（后面）。（根据实验研究）的流量系数补偿理论与现实生活之间的差别。但是，放电系数是流简档（雷诺数）依赖性的，并且与所述流速，管内径，流密度和流动粘度而变化。进而，后三个参数由流动的温度的影响。

当气体或蒸汽流经过孔板（图2），则由于由板中的梗阻压缩的板的上游。下游板块的再次扩大。气体膨胀因子校正测压孔之间的密度差，和这取决于SS-比率，等熵系数（校正理论与现实生活中的扩张），差压和静压。同样，温度具有以及效果。最后，方法因子的速度依赖于SS-比（d / d），而这又取决于温度。管和孔板材料膨胀或收缩随温度的变化，以及逼近因子校正的用于SS-比由于温度波动的变化的速度。

动态补偿

流量因子K中的误差随着流速的降低而增加，显着促进了整体流量计精度。基于DP的流量计的主要元件用于一个特定的一组操作条件。当在现实生活中，条件变化 - 较低的压力，更高的温度，较低的流速等 - 用户希望重新计算每种新条件的流量/ DP关系。这正是多变量的发射器所做的。它校正压力和温度变化，可以连续补偿改变操作条件对流量因数的影响。使用其流配置向导，可以设置发射器以充当流量计算设备。

有两种模式可选:基本模式和自动补偿模式。在基本模式下，变送器仅用恒定的流量系数补偿压力和温度波动，这与带有独立流量计算机的标准DP变送器的方式非常相似，导致可能降为5:1。然而，在自动补偿模式下，它对波动条件及其对流量因子的影响进行动态补偿，将误差基本上降低到初级元件固有的不确定性。因此，流量的±1%的精度规格(假设初级元件是理想的)超过10:1的流量下降(相当于100:1的DP下降)仅在自动补偿模式下有效。这个多变量发射机现有平方律流测量中注入新的生命,10:1翻领,不仅消除了需要一个单独的流量计算机,但可以替换一个或两个DP发射器和一个压力变送器在同一板,同时实现良好的性能在一个宽的流量范围。

如上所述，该发射器支撑一系列主流量装置，包括孔板，平均皮托特和文丘里管。流量计算机使用便携式软件应用程序配置，FlowNavigator™，基于FDT技术，可以查询126种流体和气体的DIPRR (AIChE)物理属性数据库，以及管道和板材材料属性数据库。其可压缩性方程符合国际标准，包括AGA 8和ISO12213天然气方程(无论是简化的或使用全分子量组成方法)，IAPWS-IF97水和蒸汽配方，或基于用户定义的密度和粘度数据的自定义补偿。

通过先进的DTM配置

这些先进的发射机的一个重要优点是其先进的通信能力，允许它们与集成的工厂范围内的操作的其他元素接口。因此，可以使用行业标准工具进行远程配置和诊断，如FDT Technology (FDT代表Field Device Tool)。FDT是业界公认的、经过验证的开放接口规范。FDT的一个关键组件是设备类型管理器(DTM)，一种“便携式”设备(软件)应用程序。

FDT技术是通过智能设备和过程自动化系统的所有主要供应商的支持。通过的DTM，它促进，其安装在生产场地和连接到过程自动化和工厂资产管理系统，以及基于PC的设备配置和管理工具的传感器，致动器，流量计，变送器等现场设备的管理和配置，而不管的使用（图3）的通信协议。

本文中讨论的多变发射器的DTM具有附加流配置向导（图4）。使用附加模块的此DTM可以集成在任何所谓的FDT帧应用程序中。The add-on module not only features the flow configuration wizard configuring the transmitter for a specific flow application: it also, uses FDT’s unique capabilities to access the fluid and material property databases and features the ‘obtain flow coefficient’ function where the transmitter calculates the flow rate, flowing density, discharge coefficient etc., on the basis of manually entered values for differential pressure, pressure and temperature to verify the correctness of the flow configuration. Consequently, the latter function drastically reduces the commissioning effort for this type of device (Fig 5).

使用这种技术，创建了自动化系统和设备的开放环境，如本文中讨论的多变量变送器。FDT技术释放不必了解来自不同制造商的配置方法，用户和消除了必须来自同一制造商安装的设备，从而能够实现更高效的工厂运营的约束。

在图6所示的系统是使用FDT技术以促进以这种方式的结构和现场设备的调整，并通过改进的装置的控制和管理可以帮助客户优化资产可用性的配置和维护工具。现场设备变得更加智能化，数字化的场通信前进时的这种配置软件的需求不断增加。通过支持最新的开放标准，这种类型的系统，让用户享受到智能现场设备和数字通讯领域的最佳效益。

关于FDT技术

基于FDT的解决方案结合了“开放”或基于标准的技术，这些技术是独立于协议、自动化系统和设备供应商的，并经过测试可互操作。FDT技术是一种开放的IEC 62453, ISA 103和GB/T 29618国际标准，提供设备应用程序(或驱动程序)，称为设备类型管理器(DTMs)和框架应用程序，嵌入在设备配置，维护和管理软件应用程序。大多数自动化、控制和设备供应商提供这些有价值的协议、供应商和控制系统独立的解决方案，支持FDT。由于严格的测试和认证程序，您可以放心，来自不同供应商的设备将完全互操作任何应用程序-减少您的风险问题。