热控仪表差压管路敷设对仪表测量的影响 尤阿南

热控仪表差压管路敷设对仪表测量的影响尤阿南
摘要：在火力发电厂差压测量仪表中，差压变送器应用是最广泛的。

其中包括，滤网的差压，孔板、喷嘴、文丘利管的流量测量，容器内的液位测量等均采用差
压式测量。

一般情况下差压计的量程在2～300kPa之间，量程越小受到误差影响
越明显。

如果差压测量仪表本身经过校验且校验数据合格，那误差的来源就只能
来自与运行系统及仪表以外的部分。

比如说传输电缆的干扰，系统运行工况的突
然变化和仪表管路敷设不合理而造成的误差。

而来自与电缆的干扰，我们可以采
用电缆屏蔽接地的方法将感应电接至大地，但是只能单端接地（一般情况均在DCS机柜侧接地）。

如果两端接地，两端接地处的电位不同的情况下同样会在电
缆屏蔽层产生共模干扰，同时对传输信号进行干扰，造成测量误差。

本文针对热
控仪表差压管路敷设对仪表测量的影响方面进行分析，希望能给相关人士提供重
要的参考价值。

关键词：仪表；差压测量；误差；管路敷设
引言：看似并不重要的仪表管路敷设，同样影响着热控仪表的测量结果。

这
些影响其实并不是仅仅局限于差压仪表的测量，压力仪表管路敷设不正确同样也
能影响仪表的测量结果。

所以，在现场施工时我们还需勤加思考，不能图一时省
事随意而为之，从而对系统的安全、稳定运行造成隐患。

1.概述
本文对电缆干扰部分将不做过多讨论，着重对仪表管路敷设不当而引起的误
差进行讨论来说明，一些感官上认为是正确的管路敷设方法，其实在敷设过程中
是很容易造成测量误差的。

首先根据静压力方程得知液体的静压力为：p=p0+ρgh即静止液体内任一点的压力由两部分组成：一部分是液面上的压力
p0，另一部分是该点以上液体重力所形成的压力ρgh。

所以差压变送器正负压侧
的差压为：正、负压侧差压=系统内压力+正压侧压力-系统内压力+负压侧压力
△P=（P+P′+P1+P2）-（P+P″-P1+P1+P2）式中正、负压侧均有P、P1、P2。

所以简化公式得：△P=P′-P″式中：△P——差压仪表测得的实际压力；P——管道内系统
压力；P′——正压侧压力取样点压力；P″——负压侧压力取样点压力；P1——正压
侧压力取样至负压侧压力取样点高度的液柱产生的压力；P2——负压侧压力取样
至差压变送器高度的液柱产生的压力；DPT（DPI）——差压变送器（或者差压表）。

根据计算里面负压侧压力中的“-P1+P1+P2”，是因为负压侧管路在一次门后先
向上敷设至正压取样点同样的高度，这时就需要减去P1这段液柱产生的压力。

而后又由正压测取样点高度敷设至仪表处，此时就还需要加上P1和P2这段液柱
产生的压力。

所以负压侧的计算公式就是P+P″-P1+P1+P2。

从中可以看出，实际差压为正压测的P′减去负压侧的P″。

那又有人会问P′与P″高度不同，根据静压力方程仪表管内会产生静压力从而对测量产生误差。

我们
再看公式里的P这是系统内的压力，一般来说这个压力是根据工况稍有变化。

但
是在正、负压测均同样存在此压力，故这个压力在正、负压测是一致的。

如果这
样很难理解的话，我们可以假设系统内为静止状态。

根据静压力方程来表示P′与P″的压力，所以可以用下式表达：
P′=ρgh=ρg（h′+h1+h2）；P″=ρgh=ρg（h″+h2）=ρg（h′+h1+h2；
式中：ρ-液体密度；h″-系统内顶部液面至P″处液柱的高度；g-重力加速度；
h1-p′至p″的液柱高度；h′-系统内顶部液面至P′处液柱的高度；h2-p″至差压计的
液柱高度。

所以用静压方程带入差压计算公式得：
△P=[P+ρg（h′+h1+h2）]-[P+ρg（h′+h1+h2）]；
△P=（P+P′+P1+P2）-（P+P"-P1+P1+P2）；
△P=P′-P″
根据公式的计算，差压式仪表管路的安装按照上述计算公式进行敷设没有任何问题。

如果在负压侧管路内，一次门后至正压测管路高度的这段倒U型管路内并没有充满液体而是内部有少量空气，此时负压测一次门后至正压侧取样点P′高度的管路高度所产生的液柱压力我们用P1X表示，将正压侧管路取样点高度P′至负压侧取样点P″处的高度液位产生的压力定为P1Y，这时候我们再用公式来计算下。

△P=（P+P′+P1+P2）-（P+P″-P1X+P1Y+P2）；
△P=（P′+P1）-（P"-P1X+P1Y
此时的结果却与原先并不一致，因为P1X与P1Y是不确定因素，只有当
P1X=P1Y时，才能使差压测量正确无误。

而P1X与P1Y在管路内的液柱高度，我们是无法用肉眼观测到。

有人会说，可以打开仪表的排气阀进行排气，将仪表管内的空气排出。

虽然这是一种办法，但是如果排气阀不是安装在此段倒U型管路的顶部的话，排气效果不可能达到最佳效果，运行一段时间后仍然可能在管路的最高出产生空气，从而使的P1X≠P1Y产生附加的测量误差。

2.总结
部分施工现场，在负压侧管路最高处增加排气门，虽然这样可以排出管路内的气体。

实际测量值已经偏离正常值时，可能系统已经发生报警或者相应保护动作，导致相关辅机跳闸并且影响机组正常稳定的运行。

所以在很多施工现场均发现无论是怎么进行排气都无法使差压计在系统静止情况下显示零差压，原因就在这里。

那有什么办法可以解决此类问题呢？仪表管路敷设时负压侧一次门后直接引至差压变送器处。

这样管路在现场敷设时，给人目测的感觉是正、负压侧因为液柱高度不一致，而导致测量误差。

其实不然，我们用公式来计算看看结果如何（系统处于静止状态）。

正压测压力=P+P′+P1+P2；
负压侧压力=P+P″+P2=P+P′+P1+P2；
△P=（P+P′+P1+P2）-（P+P′+P1+P2）；
△P=P′-P′=0
计算结果压差为“0”。

在系统为静止状态时，在P′处管道内静压为P，正压侧的压力可以用式：P′=P+P1+P2。

而负压侧的压力同样为：P″=P+P1+P2。

所以在系统未运行的状态下：P′=P″差压显示为零，只用当系统开始运行后，在节流件（流量测量装置或者滤网）前后，因为流体流过节流件后产生了压力变化即静压差，所以此时P′与P″在系统内的静压发生变化，所以差压仪才能测出此时的正、负压侧的差压。

所以，安装上述计算得出管路敷设方法较第一种更能准确的测量系统中的差压，而不会产生测量误差。

不论是竖直安装的流量测量、滤网差压均可安装此种施工工艺进行安装，安装时务必保证在水平管路敷设时有着1：12的向下倾斜的坡度，这种坡度同样是避免仪表管路内空气的产生，使管内的空气排放至工艺管道内，从而避免因仪表管路内因存有空气而造成的测量误差，所导致仪表产生测量误差。

需要注意的是此次计算测量的介质为液体（油、水、汽），如果测量风量及含有粉尘的气体应该将管路朝节流件上方敷设，也就是将差压仪安装
在节流件上方，这样可避免管路堵塞而引起的测量误差[1]。

结论：
简而言之，在火力发电厂差压测量系统中，因施工人员技术水平良莠不齐，
所以经常发生仪表取样管路（脉冲管路），因施工工艺问题而造成液位测量、流
量测量、滤网差压测量等无法正常投入保护或者无法正常监视等情况。

在本文中，对于施工现场常见差压测量仪表误差的产生原因进行阐述及分析，最后就误差的
产生及处理方法进行详细的讲解。

参考文献：
[1]叶江祺.热工测量和控制仪表的安装[M].第二版.北京：中国电力出版社，2018.。