溫壓補償在流量計量中的應用 發布時間:2016-11-03
1 引言 差壓式流量計測量氣體流量時,由於介質工作溫度、壓力不是恒定的,所以需要對測得的流量進行溫壓補償才能獲得準確的流量數值。但在實際維護工作中,由於概念模糊、錯誤,對公式及參數的理解不夠深入嚴謹、各主流DCS或流量演算儀組態參數的配置不一等原因導致氣體流量測量偏差較大。 2 溫壓補償 2.1 溫壓補償的基本原理 youyuqitidekeyasuoxing,juedingleqiliuliangceliangdefuzaxing,qitideshijiliuliangchuleyuyibiaodeceliangxinhaoyouguan,haiyuqitideshishimiduyouguan,erqitidemiduyoushiwenduheyalidehanshu,suoyi,qitideliuliangceliangpubiancunzaiwenyabuchangwenti,qishizhijiushibeiceqitidegongkuangxiawendu、壓力與設計數值不符時,而采取的密度修正措施。 2.2 溫壓補償的前提 隻zhi有you計ji算suan出chu流liu量liang,補bu償chang才cai有you意yi義yi。溫wen壓ya補bu償chang的de前qian提ti就jiu是shi計ji算suan出chu流liu量liang,沒mei有you流liu量liang計ji算suan,補bu償chang就jiu無wu從cong談tan起qi。隻zhi要yao是shi利li用yong差cha壓ya原yuan理li來lai測ce量liang流liu量liang,都dou滿man足zu流liu量liang基ji本ben方fang程cheng。流liu量liang基ji本ben方fang程cheng式shi(差壓流量計)為: 式中: q為被測氣體在工作狀態下的體積流量; M為被測氣體在工作狀態下的質量流量; k為係數,它包含流量係數、膨脹係數、管道孔徑等參數; Δp為差壓,可實時檢測; ρ為工作狀態下的密度,一般難以直接測得,通常通過溫度、壓力、組分求得,需在線進行溫壓補償。 2.3 溫壓補償的基本公式 依據理想氣體、水蒸氣、濕氣體3種情況密度變化的具體特點,分別衍生出3種不同的流量補償公式。 (1) 理想氣體溫壓補償公式 式中:F0為補償前的流量,單位為m3/h; F為補償後的流量,單位為m3/h; P為工作壓力,單位為kPa; Pb為設計壓力,單位為kPa; T為工作溫度,單位為K; Tb為設計溫度,單位為K。 (2)水蒸氣溫壓補償公式 水蒸氣不等同於理想氣體,其密度與溫度、壓力沒有現成的、精確的函數關係式,隻能從手冊中,根據溫度和壓力查表找出相應的密度,或以經驗公式來替代,分為兩種情況: 當壓力變化範圍0.1~1.1MPa,溫度變化範圍100~400℃時: 當壓力變化範圍1.0~14.7MPa,溫度變化範圍400~500℃時 式中:P為實時壓力,T為實時溫度。 (3)濕氣體溫壓補償公式 濕氣體與幹氣體的不同點是,其密度除了與溫度、壓力有關外,還與濕度有關,包含濕度補正的濕氣體溫壓補償公式: 式中: Q為補償後的質量流量, Q0為補償前的質量流量,單位為kg/m3; 0.804為溫度0℃,一個標準大氣壓下,水蒸氣的密度,單位為kg/m3; ρ0、T0、P0分別表示氣體在0℃、一個標準大氣壓下的密度、絕對溫度、絕對壓力; F為氣體的絕對濕度,kg/m3; Z為氣體壓縮係數; P為實時壓力; T為實時溫度; F、Z、ρ0可查表求得。 3 溫壓補償的實施 3.1 DCS中實現溫壓補償 在目前應用的主流DCS係統具有數學函數、邏輯運算的功能塊,方便程序得以實現。對於理想氣體而言,艾默生DeltaV係統調用PT_COMP模塊、橫河CS3000 DCS係統調用TPCFL模塊、和利時MACCS DCS係統調用TPCOMP模塊、浙大中控JX-300XDCS係統調用PTCOMP模塊,定義相關變量並設置相應參數即可。對於濕氣體或蒸汽而言,隻需按照上述對應的溫壓補償公式單獨組態即可。 3.2 PLC中實現溫壓補償 對於PLC控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong),實(shi)現(xian)起(qi)來(lai)較(jiao)為(wei)複(fu)雜(za)。不(bu)管(guan)是(shi)理(li)想(xiang)氣(qi)體(ti)還(hai)是(shi)濕(shi)氣(qi)體(ti)或(huo)蒸(zheng)汽(qi)而(er)言(yan),都(dou)須(xu)按(an)照(zhao)各(ge)自(zi)的(de)補(bu)償(chang)公(gong)式(shi)自(zi)定(ding)義(yi)功(gong)能(neng)塊(kuai),在(zai)功(gong)能(neng)塊(kuai)中(zhong)通(tong)過(guo)文(wen)本(ben)化(hua)的(de)高(gao)級(ji)編(bian)程(cheng)語(yu)言(yan)編(bian)寫(xie)應(ying)用(yong)程(cheng)序(xu),調(tiao)用(yong)該(gai)功(gong)能(neng)塊(kuai)來(lai)實(shi)現(xian)密(mi)度(du)計(ji)算(suan)。 3.3 流量演算儀中實現溫壓補償 在流量演算儀中組態,若現場為差壓式儀表時,一方麵要注意選用合適的密度補償模塊,同時還需注意通道的正確性、單(dan)位(wei)的(de)一(yi)致(zhi)性(xing)。若(ruo)現(xian)場(chang)為(wei)脈(mai)衝(chong)式(shi)儀(yi)表(biao),在(zai)設(she)定(ding)儀(yi)表(biao)係(xi)數(shu)時(shi)確(que)保(bao)單(dan)位(wei)的(de)一(yi)致(zhi)性(xing),且(qie)隻(zhi)能(neng)測(ce)得(de)工(gong)況(kuang)下(xia)的(de)體(ti)積(ji)流(liu)量(liang),結(jie)合(he)已(yi)經(jing)固(gu)化(hua)好(hao)的(de)密(mi)度(du)補(bu)償(chang)芯(xin)片(pian)可(ke)算(suan)出(chu)對(dui)應(ying)的(de)質(zhi)量(liang)流(liu)量(liang)。 4 溫壓補償的典型誤解及維護策略 4.1 正確對待極端情況 yaoduishijigongkuangbodongpinfanjibodonghendadechanghechishenzhongtaidu,fouzedankaowenyabuchangrengnandadaoceliangjingduyaoqiu。zikongrenyuanyingjianyigongyirenyuanzhazhaogongkuangcanshubodongdajibodongpinfandeyuanyin,conggongyihuoshebeishangjinxinggaijincaishishangce。 4.2 油品計量也需要溫壓補償 石油製品大都采用壓力、溫度修正,它通過密度與壓力、溫wen度du的de函han數shu關guan係xi進jin行xing計ji算suan而er得de到dao。但dan這zhe種zhong方fang法fa並bing非fei所suo有you情qing況kuang都dou是shi有you效xiao的de,如ru被bei測ce介jie質zhi組zu分fen經jing常chang變bian動dong,密mi度du與yu壓ya力li溫wen度du關guan係xi不bu明ming確que或huo精jing度du不bu高gao等deng就jiu難nan以yi應ying用yong,因yin此ci,應ying該gai發fa展zhan補bu償chang的de直zhi接jie法fa(密度、粘度補償),使直接法和間接法(壓力溫度補償)同時並舉,相輔相成。 4.3 工況流量與標準流量的區別 工況下的流量是指介質在實際工作狀態下的流量,設計流量是指介質在某種規定條件(一般為設計狀況)下的流量,標準流量是指壓力為101325Pa,溫度為20℃時的體積流量。在實際工作中有很多人將設計流量誤解為標準大氣壓下的流量,這種情況一定要加以糾正。 4.4 量程與單位必須保證一致 注意DCS、PLC、演算儀中的差壓、溫度、壓力值的上下限的設定要與各個變送器保持一致,並要注意各個量的單位使用,單位在任何時候都需保持一致。 4.5 流量係數設定要慎之又慎 在以脈衝形式輸出的流量傳感器(如渦街流量計、渦輪流量計、旋進漩渦流量計、羅茨流量計)zhong,changyongyibiaochangshulaibiaoshimaichongshuchuliangyuliuguoyibiaodeliutiliuliangzhijiandejingtexing。zailiuliangyibiaozhong,yibiaochangshudedingyishidanweitijiliutiliuguoliuliangjishiliuliangjifachudemaichongshu,qidanweiweiL-1或m-3,有些儀表中將單位標示為流量係數K(單位為P/L或P/m-3,有的單位為I/L,有的單位為ξ單位為l/P,有的單位為N/L,或N/m-3),在進行計算時,應保持量綱的一致性,有時需進行簡單單位換算,否則容易出錯。 4.6 避免重複開方 差壓式流量計總是要有開方運算這一環節,但若在差壓變送器開了平方後,在二次儀表(DCS、PLC、流量演算儀)中再開方一次,就會產生相當大的誤差,重複開方使得儀表示值偏大。 4.7 避免將絕對壓力當表壓來處理 在(zai)帶(dai)壓(ya)力(li)補(bu)償(chang)的(de)流(liu)量(liang)測(ce)量(liang)係(xi)統(tong)中(zhong),其(qi)中(zhong)最(zui)容(rong)易(yi)出(chu)錯(cuo)的(de)是(shi)將(jiang)絕(jue)對(dui)壓(ya)力(li)當(dang)表(biao)壓(ya)來(lai)處(chu)理(li),流(liu)量(liang)補(bu)償(chang)中(zhong)用(yong)的(de)壓(ya)力(li)變(bian)送(song)器(qi)一(yi)般(ban)均(jun)為(wei)表(biao)壓(ya)力(li)變(bian)送(song)器(qi),但(dan)在(zai)差(cha)壓(ya)流(liu)量(liang)計(ji)中(zhong)進(jin)行(xing)壓(ya)力(li)補(bu)償(chang)的(de)公(gong)式(shi)為(wei)絕(jue)壓(ya),將(jiang)絕(jue)對(dui)壓(ya)力(li)當(dang)表(biao)壓(ya)來(lai)處(chu)理(li)帶(dai)來(lai)的(de)誤(wu)差(cha)是(shi)顯(xian)著(zhu)的(de),而(er)且(qie)操(cao)作(zuo)壓(ya)力(li)越(yue)低(di),影(ying)響(xiang)越(yue)大(da)。 4.8 溫壓補償不是萬能的 當dang工gong況kuang參can數shu偏pian離li設she計ji值zhi太tai多duo,或huo工gong況kuang參can數shu波bo動dong頻pin繁fan且qie太tai大da時shi,即ji使shi有you了le溫wen壓ya補bu正zheng措cuo施shi,仍reng難nan達da到dao測ce量liang精jing度du要yao求qiu,此ci時shi對dui於yu特te定ding的de孔kong板ban而er言yan,隻zhi能neng重zhong新xin計ji算suan差cha壓ya與yu流liu量liang之zhi間jian的de關guan係xi。 5 結束語 氣qi體ti流liu量liang測ce量liang普pu遍bian存cun在zai溫wen壓ya補bu償chang問wen題ti,這zhe是shi由you氣qi體ti的de特te性xing所suo確que定ding的de。因yin此ci,在zai氣qi體ti流liu量liang測ce量liang係xi統tong中zhong,溫wen壓ya補bu償chang是shi其qi中zhong一yi個ge不bu可ke缺que少shao的de環huan節jie。深shen入ru了le解jie溫wen壓ya補bu償chang的de機ji理li,將jiang其qi靈ling活huo應ying用yong於yu工gong作zuo實shi踐jian中zhong,真zhen正zheng做zuo到dao流liu量liang測ce量liang了le然ran於yu心xin,才cai能neng在zai工gong作zuo中zhong不bu被bei動dong
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