ROSEMOUNT 3095MV 多变量智能变送器在蒸汽计量中的应用

1、ROSEMOUNT 3095MV多变量智能变送器在蒸汽计量中的应用丁伟;熊小荣;吕斌【摘要】就ROSEMOUNT 3095 MV多变量智能变送器的工作原理、性能特点, 结合ROSEMOUNT 333信号分离器在兰州石化乙烯厂蒸汽计量改造项目中的应 用情况,对应用中的故障及问题进行了详细的分析和说明.期刊名称】甘肃科技年(卷),期】2012(028)019【总页数】3页（P51-52,88）【关键词】多变量;蒸汽计量;智能变送器【作者】丁伟;熊小荣;吕斌【作者单位】兰州石化公司建设公司,甘肃兰州730060;兰州石化公司建设公司,甘肃兰州730060;兰州石化公司建设公司,甘肃兰州730060【

2、正文语种】中文【中图分类】TQ056.1蒸汽是一种比较特殊的介质，随着工况（温度、压力）的变化，过热蒸汽经常会转变 成为饱和蒸汽，形成汽液两相流介质。对于相流经常变化的蒸汽，使用现有的流量 仪表测量其流量，肯定会存在测不准的问题。目前，蒸汽质量流量测量基本上仍采 用推导法（间接法），这可能是因为用科里奥利质量流量计直接测量蒸汽质量流量投 资太大，而且还有很多局限性。在推导式质量流量计中，关键环节是蒸汽密度的求 取，蒸汽相变发生后，就会使通常由蒸汽温度压力求取其密度的关系发生变化。多 变量智能变送器的应用为蒸汽流量的测量提供了新的方法。3095MV多变量智能 变送器集温度、差压、绝压多个变量测量

3、与一体，直接通过温压补偿计算其质量流 量，同时用一根电缆送至控制室，经过ROSEMOUNT 333信号分配器分离出3 个变量，在控制系统显示流量的同时也监测温度、压力的变化。3095MV变送器是基于HART协议的智能变送器，HART(Highway Addressable Remote Transducer)，可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议，是美国 ROSEMOUNT公司于1985年推出的一种用于现场智能仪表和控制室设备之间的 过渡性通讯协议。它采用了 Bell202标准的FSK频移键控信号，即在4 20mA 的模拟信号上叠加正弦调制波以实现数字通信，HART协议兼容模拟电流信号和数

4、字通讯信号，既可进行4 20mA模拟电流传输，又能进行数字通讯。因此在 HART协议通信中主要的变量和控制信息由4 - 20mA传送，在需要的情况下，另 外的测量、过程参数、设备组态、校准、诊断信息通过HART协议访问。3095MV变送器正是HART协议的完美应用，利用模拟信号传输主变量(差压)利 用数字信号传输温度、差压、绝压信号和完成通讯组态的功能。在以往的蒸汽流量测量中，一般用孔板和差变组成流量测量系统，但由于差变的量 程范围小，当蒸汽工况变化较大时，孔板的测量误差也随之增大，系统测量准确度 无法保证。即使采用推导式质量流量测量，也存在较大的计算误差。随着在贸易往 来中对蒸汽计量的准确度

5、要求的越来越高，传统的计量手段已不能满足要求。多变 量智能变送器将绝压传感器、差压传感器和四线制RTD温度模块合为一体，传感 器的电子电路将过程变量直接转化为数字量，可在传感器内进行修正和补偿。并支 持HART协议，可随时对其进行校验或校准，并可根据需要对量程进行调整。此 变送器数据测量准确，运行稳定可靠。其中差压传感器可达到0.05%的精度，最 终质量流量计中的误差仅为1.0%，同时3095有非常好的稳定性，能够保证在十 年时间内其稳定性保持在0.25%。它有效地解决了蒸汽测量的在线适时补偿和计 算公式的修正问题，而且不需另配压力变送器和流量计算仪，简化了测量系统，提 高了系统可维护性、可操

6、作性、测量准确度。3.1 主要组成部分主要包括与多变量智能变送器相连的:阿牛巴流量传感器、四线制PT100热电阻、 3095MV智能变送器、333信号隔离器及控制系统。流量测量主要硬件组成如图 1所示。仪表系统连线ROSEMOUNT 3095MV配插入式阿牛巴一次元件、及PT100热电阻作为测温元 件，ROSEMOUNT 333信号分离器通过一根线缆与3095MV相连，仪表系统连 线如图2所示。333信号分离器是专门为多变量变送器所设计，他实现把现场来的多个HART协 议数字信号分离出来，并转变为4 20mA的模拟信号送给控制系统。同时在333 信号隔离器的通讯端实现对3095MV和333信号

7、分离器的多个变量的通讯、参数 设定等功能。用375手操器调试333信号分离器 将375手持通讯器与333信号隔离器的通讯端相连，这时在这个回路中有两台支 持HART协议的设备(333和3095MV)，根据手操器菜单下不同地址的选择对不 同的设备，根据设计文件要求对主变量及各个通道进行位号、量程范围、工程单位 等的设定编程。注意对 3095MV 和 333 信号分离器的通道参数设定必须严格对应， 量程范围、工程单位等设定必须完全一致。4.1 不能通讯1)在聚烯烃车间按照图2连接好手操器后，Online时显示无可通讯的设备。检查线路连线，发现线路连接完整，但由于 3 个通道均连接电源，多路并联压接

8、导线导致 CH1 通道正极导线接触不好，将线路连接牢固后，问题解决。 原因分析:由于 333 信号分离器工作的必要条件是 1 通道供电，与之相连 3095MV 虽然供电且工作正常，而由于 375 手操器是直接与 333 信号分离器通讯端相连， 333 未工作，使得 3095 与 375 之间也不能构成回路，所以 Online 时显示无可通 讯的设备。2)在乙烯车间通讯时却发现只有一台地址为 1 的设备，即 333 信号分离器，没有3095MV。检查3095供电及回路连接均没有问题，且3095MV变送输出的主变 量模拟信号有4-20mA信号输出，通讯时却怎么也不能找到3095MV设备。转 至现场

9、，通讯及仪表工作正常，最后在厂家的要求下换用了一组备用电缆后，问题 解决。原因分析:由于HART协议通讯频率较高(1 2kHz)要求网络的时间常数T=RC不 大于0.65ps。因此HART通讯设备及网络的最大电容限制了通讯最大距离。可见 由于电缆缘故，使网络时间常数太大，导致通讯严重失真，而无法通讯，但对模拟 信号无影响，改用分布电容较小的交联电缆后问题解决。4.2 计量有误差1)经调试、参数设定后，操作工认为显示数据不准确。原因分析:数据不准确有两方面的原因:1)软件算法对差压及温压补偿的算法是否准 确;2)测温、测压传感器的准确性。(1)检查与软件算法相关的流量参数设定准确无 误，且考虑目

10、前对温压补偿算法及差压线性化处理在算法上已经十分成熟，因此可 略去对软件算法准确性的检查。(2)温度测量元件一般较为稳定，经校准后也一般 不易产生超差。(3)主要考虑压力测量的准确性，因为由于现场安装环境的变化常 常导致零点偏移，因此仪表技术人员在确认为测量值实际为零位后，对传感器进行 了零点迁移。2)后在试车过程中，操作工仍认为测量不准，仪表维护人员认为零点迁移后，不能 保证差压的线性是否良好，于是现场开始对3095的满量程开始校验，经校验后流 量计量显示更加偏离实际值。原因分析:由于3095的差压范围很小，最大也就是20 30kPa，小的可能只有 25kPa，对于如此小的压力，没有一个非常

11、好的实验场所，很难将仪表调试准确， 再也可能由于现场调试设备的精度不够，导致本来线性较好的仪表被校准之后反而 给“校歪”了，产生了更大的误差。此时只有将变送器送回实验室重新校准，所以 在操作工怀疑仪表测量数据时，首先应确认是否属实，再决定采取何种措施。3095M V多变量智能变送器是当今智能化程度较高，集温度、压力就地补偿，实 现流量信号线性输出，在HART通讯协议下，实现一条线路传输多变量测量数据 和通讯组态功能。在乙烯蒸汽计量改造项目中应用效果较好，数据测量准确，运行 稳定可靠。3095MV多变量智能变送器不仅解决了蒸汽测量的补偿和修正问题， 还可用于其他气体介质的测量，如氢气等单一气体或固定组分的混合气体。它的优 点将为越来越多的人所认识，同时也将在工业计量中得到越来越广泛的应用。1 Rosemount 3095MV多变量智能变送器说明书Z.2333信号分离器说明书Z.