基于阻塞因子技术的差压变送器脉冲线堵塞检测

Vidya D. Aswar¹Surajkumar V. Sawai²米拉·a·坎德卡尔^3.

印度马哈拉施特拉邦浦那市工程学院仪表与控制系硕士生
印度马哈拉施特拉邦浦那市工程学院仪表与控制系硕士生
印度马哈拉施特拉邦浦那市工程学院仪器与控制系助理教授

摘要

本文介绍了差压变送器脉冲线路堵塞检测方法的研究结果。由于孔板和差压变送器的组合简单，在过程工业中广泛应用于流量测量。然而，这种方法的一个问题是DP发射机的脉冲线很容易被凝固的流体或流体中杂质的累积阻塞。振动信号由于管道中的湍流流动而具有随机波动信号，当脉冲线堵塞时，波动信号与正常情况不同。以前用压差波动的均方来评价阻塞状态。但流量对压差波动的均方影响较大。然后我们必须计算一个特定的参数F，称为“阻塞因子”，表示每个脉冲线阻塞的程度。通过对差压变送器脉冲线阻塞的诊断，可以预测阻塞脉冲线，节省维护成本。

关键字

压差，波动，堵塞，脉冲线。

I.INTRODUCTION

由于孔板与差速变送器的组合简单，在过程工业中广泛应用于流量测量。图1显示了液体测量安装的典型示例。为了便于维护，发射机一般采用长脉冲线架设在地面附近。

但是使用脉冲线的过程连接很容易被流体中杂质的积聚或被测流体的凝结所阻塞，这是由于在测量高熔点流体时必须存在的伴热问题。如果过程连接被阻塞，DP变送器将不能准确地测量实际过程压力，因此将不准确的压力值输出到控制器。

本文报道了利用FFT计算压差波动分量检测工艺连接堵塞的研究。这次我们研究了简单实用的方法，甚至可以通过使用波动分量和高压的最大/最小信号分析来检测哪个连接-高(上游)侧或低(下游)侧或两者-被阻塞。

2LITRATURE审查

孔板差压变送器在流量测量中取得了巨大的成功。但是，有时由于液体沉淀或凝固而导致变送器上的脉冲线堵塞。1994年，Amadi- ecendu、Zhu等发表了《压差测量系统堵塞检测的信号分析》一文，对压差测量系统常规输出信号中的噪声信号进行了分析，以检测工艺连接堵塞。本文最初强调测量系统的完整性，这意味着除了被测信号外，测量系统还应提供其运行状态的指示，本文阐述的主要任务是从测量信号中提取信息并以简洁的格式呈现出来，用于变化检测。

1995年Taya和Kuwayama发表了《差压变送器工艺连接堵塞检测》论文，讨论了利用FFT计算差压波动分量检测工艺连接堵塞的研究。本文利用压差脉动分量和静压脉动分量，通过最大/最小信号分析，讨论了上游和下游或两者之间的-is /are阻塞。

2堵塞类型

堵塞状态有四种类型。脉冲管路堵塞的诊断依据是高侧或低侧压力波动的减小。但流量的波动受流量的影响较大，压差波动的变化较为复杂。当一侧堵塞时，压差波动并不一定会减小，因为大多数情况下，一侧堵塞使其波动较大。当流量变化时，很难判断是否发生堵塞，因此我们提出了冲动线一侧堵塞的最大/最小分析方法。

3实验装置

实验设置如图4所示，主要流体为水。工艺线直径为4英寸。孔口类型为同心丝锥。脉冲线的振动由Bruel & kæ r加速度计传感器检测，其工作范围为-54ÃÂ (C)到+ 121ÃÂ (C)，谐振频率为18 KHz，灵敏度为100 mV/g。振动分析仪有五个通道，所以一次可以配置五个传感器到分析仪。采用Pulse Labshop软件监测振动。有配置、测量、功能和显示四个窗口。

配置窗口包含脉冲前端输入和输出的详细信息，并指定哪些仪器连接到该前端。测量窗口用于设置信号分组和指定要使用哪些分析仪。函数窗口用于设置分析器的输出以及如何使用它们。显示窗口显示当前显示的测量值，并允许对测量值的显示方式进行修改。

图2展示了振动分析仪的实际实验设置。以太网用于通信。图3加速度计传感器的实际安装，通过使用三个针阀，我们在上游和下游制造堵塞，以进行诊断。加速度计传感器外部安装在脉冲线上，用于检测由于堵塞引起的振动。

四、单侧堵塞波动分量及算法

振动信号的波动分量应随着沉积物的积聚(堵塞)而减小，因为流动阻力随着工艺连接有效直径的减小而增大，因此，如果工艺连接完全堵塞，振动信号的波动分量完全消失，则对振动变化的响应较小。通过操作针形阀，我们刺激了三种类型的堵塞:通过关闭上游和下游针阀，完全堵塞连接(称为“两侧堵塞”)。3.关闭上游针阀，只堵塞上游连接(称为“H面堵塞”)。通过关闭下游针形阀，只堵塞下游连接(称为“l侧堵塞”)。阻塞因子的计算取决于脉冲线上产生的波动信号。计算阻塞因子需要四种类型的信号。堵塞因子“F”表示堵塞位置，F取值范围为-1 ~ +1。表1。显示通过手动创建脉冲线阻塞来收集波动。

高侧振动和低侧振动信号的实验测量值如图4所示。这说明在不同的堵塞状态下，HP、LP和DP (HP减去LP)的波动是不同的。为了计算堵塞系数，需要三种波动，可以指示低侧堵塞和高侧堵塞。(3)、(4)、(5)式定义了DP、LP、HP涨落的三种均方根，这些涨落用二次微分涨落计算。

其中N =总采样数

在低侧堵塞的情况下，由于FLP(i)几乎为零，预计DP的波动与高侧振动的波动相似。因此，两个振动之间的相关性对于评估一侧的阻塞状态是有用的。为了计算阻塞因子，必须定义两种相关性，如下式所示。

在哪里

CorL: Fdp与FLP的相关系数

CorH: Fdp与FHP的相关系数

使中间值Z结合两个相关系数，并将Z转换为阻塞因子F, F可以归一化范围为-1到+1。不同术语的典型值集合如下表2所示。

五、单侧堵塞试验结果

高侧堵塞时，不同压力的波动与低侧振动有很强的相关性。这一结果表明，堵塞因子F检测一侧堵塞。F值从-1到+1，正如我们在表3中预期的那样。当两侧堵塞时，F取不确定值。即使有双侧堵塞，高侧堵塞和低侧堵塞也不完全一样。

VI.CONCLUSION

基于阻塞因子的诊断优于常规的将正常情况下波动均方根值与阻塞时波动均方根值进行比较的诊断方法。堵塞因子F受流量影响较小。由于分别根据低侧振动和高侧振动时的堵塞情况，将F值范围归一化，从-1到+1，对一侧堵塞状态进行了简单的分类。

鸣谢

我们衷心感谢我的导师梅拉·a·坎德卡尔夫人在开展这项工作期间给予的专家指导、鼓励和激励，没有她，这项工作就不可能发展到目前的形式。我们非常感谢s.l. Patil医生的支持和帮助。最后但并非最不重要的;我们感谢家人和朋友的支持。

表格一览


表1	表2	表3

数字一览


图1	图2	图3	图4一


图4 b	图4 c	图4 c

参考文献

Eiji Taya, Hideki Kuwayama，“差压变送器过程连接堵塞检测”，第34届sice年会国际会议论文集，1605-1608页，札幌，1995年7月26-28日。

Yoshitaka Yuki, Kenichi Kuromori博士，Nobuo Miyaji先生，Takumi Hashizume博士，Jyun-ichi Eino先生，Tetsuya Wakui博士，“数字差压变送器的脉冲线阻塞诊断”，2006年10月18-21日，韩国釜山Bexco国际联合会议。

J. E. amadi - ecendu，朱恒军，E. H. Higham，“应用于压差测量系统中堵塞检测的信号分析”，1994年IEEE仪器测量技术会议。会议记录，第2卷，第741-744页，1994年5月10-12日。

宫寺N.，田田K.，赤堀H.，“差压变送器脉冲线阻塞诊断”，横河技术报告，Vol.48, No.1， (2004)， pp.33-36，(日语)。