硅PN结数字温度计在天然气计量中的适用性评价.pdf
《硅PN结数字温度计在天然气计量中的适用性评价.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《硅PN结数字温度计在天然气计量中的适用性评价.pdf(5页珍藏版)》请在文库网上搜索。
1、2023年10 月第3 9 卷第10 期石油工业技术监督Technology Supervision in Petroleum IndustryOct.2023Vol.39 No.10硅PN结数字温度计在天然气计量中的适用性评价蒋佩忧,徐永洪,羊映,谭志宏,李婷,罗涵,张勇,侯翔译中国石油西南油气田分公司川西北气矿(四川江油6 2 17 0 9)摘要随着工业发展,传感器技术与通信技术高度融合的数字仪表已广泛使用于天然气行业,硅PN结数字温度计从2 0 世纪发展至今,其应用效果已取得行业的广泛认可,但在天然气计量的温度测量中使用较少。为分析验证硅PN结数字温度计在天然气计量中的适用性,在实验室对
2、硅PN结数字温度计开展多种计量性能测试,并与传统铂热电阻温度计进行比对,同时在现场工况条件下进行实际应用测试。结果表明:硅PN结数字温度计的计量性能在一定领域优于传统铂热电阻温度计,稳定性良好,但其响应速度略慢,现场稳定性良好,综合性能可适用于天然气计量的温度测量。关键词天然气;数字温度计;计量性能;温度测量D01:10.20029/j.issn.1004-1346.2023.10.012Applicability Evaluation of Silicon PN Junction Digital Thermometer in NaturalGas MeasurementJIANG Peich
3、en,XU Yonghong,YANG Ying,TAN Zhihong,LI Ting,LUO Han,ZHANG Yong,HOU XiangyiNorthwest Sichuan Gas Mine,PetroChina Southwest Oil and Gas Field Branch Company(Jiangyou,Sichuan 621709,China)Abstract With the development of industry,digital instruments with high integration of sensor technology and commu
4、nication technolo-gy have been widely used in the natural gas industry.Silicon PN junction digital thermometer has been developed since the 2oth centu-ry,and its application effect has been recognized by the majority of industries,but it is rarely used in the temperature measurement ofnatural gas me
5、asure.In order to analyze and verify the applicability of silicon PN junction digital thermometer in natural gas measure-ment,a variety of measurement performance tests of silicon PN junction digital thermometer were carried out in the laboratory and werecompared with the traditional platinum therma
6、l resistance thermometer.At the same time,practical application tests were carried out inthe field working conditions.The results show that the silicon PN junction digital thermometer has better measuring performance thanthe traditional platinum thermal resistance thermometer in some fields,with goo
7、d stability,but with slightly slow response speed.Andthe field stability is good,and the comprehensive performance can be applied to the temperature measurement of natural gas measure-ment.Key words natural gas;digital thermometer;metrological performance;temperature measurement蒋佩枕,徐永洪,羊映,等.硅PN结数字温度
8、计在天然气计量中的适用性评价 J.石油工业技术监督,2 0 2 3,3 9(10):55-59.JIANG Peichen,XU Yonghong,YANG Ying,et al.Applicability evaluation of silicon PN junction digital thermometer in natural gas mea-surement JJ.Technology Supervision in Petroleum Industry,2023,39(10):55-59.在天然气行业贸易交接计量中,传统孔板流量计主要配套铂热电阻温度计进行气体流体的温度测量,但输出的
9、模拟信号采集需要经浪涌保护器、隔离式安全栅限流限压后形成一个本质安全电路,在控制室再经ADC转换为数字信号后传输至控制收稿日期:2 0 2 3-0 3-13;修回日期:2 0 2 3-0 6-2 5基金项目:中国石油西南油气田分公司川西北气矿科研项目“基于硅PN结温度传感器的天然气温度数字测量技术现场试验”(编号:2 0 2 1SY-02)。作者简介:蒋佩忧(19 9 2 一),男,工程师,主要从事质量与计量工作。E-终端,其数据才能应用于天然气流量计算,任一环节都会引入一定的误差,任一偏差均会对流量计量结果造成影响,A级计量系统测量回路最大误差可达0.3 5%,而温度测量结果测量偏差1会对标
10、准体积流量计算带来约0.17%的影响。硅PN结数字:56温度计将硅PN结与CMOS电路集成一体,经内部电容差转换,直接输出数字信号至流量计算机。数字信号的应用使其传输具有高稳定性,减少中间转换环节,能够满足天然气计量中温度测量的准确性要求,有效降低环境因素干扰,是推动计量数字化转型的重要探索。1硅PN结数字温度计介绍1.1构造及工作原理硅PN结数字温度计采用高灵敏度、高稳定性、测温元件1.2技术参数天然气场站使用的传统A级铂热电阻温度计测量范围一般为-2 0 8 0,温度测量允许误差为(0.150+0.0 0 2 lt),t 为测量温度。而硅PN结数字温度计适用于-2 56 0 的工作环境,测
11、量范围为-3 0 7 0,温度测量准确度达0.2,年测量稳定性达到0.1,满足IEC/EN61000-4-54kV浪涌等级要求,通流容量50 0 A,具备ExibBT6 Gb防爆,外壳防护等级为IP66,其技术参数与传统铂热电阻温度计接近,能够满足天然气场站防爆要求及贸易计量需求。1.3信号传输方式在西南地区天然气场站中,目前温度测量多数使用铂热电阻温度计传输4 2 0 mA电流信号,经温度变送器转换为15V电压信号后,其数据进入流量计算机参与天然气流量计算。数字化仪表信号的传输同步技术要求很高,但较于传统模拟信号更为简洁,将现场的被测变量产生的模拟信号直接转换为数字信号,其数据直接通讯进入计
12、量计算机系统参与流量计算(图2),可以实现传输信号存储、处理和交换更为快捷,设备间更利于集成化。相较于传统铂热电阻温度计的模拟信号传输,硅PN结石油工业技术监督高精度的PN结温度传感器,并且集成了模数转换的电路、信号处理电路、直接输出数字信号,再送给单片机处理计算,并就地显示测量结果。其具有精度高、性能可靠、结构紧凑、安装方便、校准方式简洁等优点,其结构如图1所示。硅PN结数字温度计的测量原理是基于PN结正向电压与温度变化呈线性关系,通过测量介质的温度变化导致PN结正向电压变化,经过集成在PN结电路板上的转换器,直接输出温度数字信号,并实现就地显示测量示值。前盖玻璃液晶显示器外壳液晶按键不锈钢
13、外壳温度计杆体PN结电路板外壳方向定位孔图1硅PN结数字温度计结构图数字温度计测量回路误差仅由温度计本身误差组成,避免受到隔离器、A/D转换器所带来的精度损失,其测量回路准确度得到提升。RCC/DCC.-TCP/IP协议兼容器数字信号通讯协议-个数字信号温度传感器图2 硅PN结数字温度计信号传输路线图2计量性能测试硅PN结数字温度计利用二极管PN结正向压降随温度升高而降低的特性来测量温度,温度上升1,其结电压下降约2.10 mV,基本上呈线性变化,即其灵敏度为-2.10 mV/。在实验室内从示值准确度、重复性、稳定性等方面对硅PN结数字温度计开展计量性能测试,并与传统铂热电阻温度计在同范围内进
14、行模拟流量影响对比。外壳前盖前盖密封圈液晶显示器液晶显示器支架液晶电路板铭牌主板螺钉主板电路板外壳底板后盖密封圈外壳后盖蒋佩忧等:硅PN结数字温度计在天然气计量中的适用性评价2.1示值准确度示值误差是温度计较为重要的技术指标,根据JJF(川)13 9 2 0 17 数字温度计校准规范,选用二等标准铂电阻作为标准器具,将二等标准铂电阻与硅PN结数字温度计放置于同一稳定的标准温场标准温度1号/测量示值/示值误差/测量示值/示值误差/测量示值/示值误差/-24.9825.05-9.99-10.060.01-0.0710.019.9319.9819.9229.9929.9239.9839.9150.0
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- PN 数字 温度计 天然气 计量 中的 适用性 评价