蒸汽流量溫壓補償時需要注意的事項
蒸汽流量計的補償主要有下面3種
◆ 壓力補償
將壓力設定為規定值進行的自動控制叫做壓力補償。大多數流體(尤其是氣體)的密度會隨著工況條件的變化而變化,所以流體的密度要進行壓力補償.
◆ 溫度補償
電子元器件通常都有一定的溫度系數,其輸出信號會隨溫度變化而漂移,稱為“溫漂”,為了減小溫漂,采用一些補償措施在一定程度上抵消或減小其輸出的溫漂,這就是溫度補償。
◆ 差壓補償
將差壓等被測工藝參數轉換成相應的電氣統一標準信號,然后將此信號送至其他單元以實現對上述工藝參數的自動檢測或自動調節,叫做差壓補償。
測量蒸(zheng)汽流量時為什么要進行溫度或(huo)壓力(li)補償?
按照測量原(yuan)理來說,我們的流量計實際上只能測量當前(qian)工況下流體流過(guo)的體積,所(suo)以這個情(qing)況對我(wo)們(men)不(bu)適用。我們實際(ji)上使用的時(shi)候,是想(xiang)測(ce)量(liang)(liang)流過多少(shao)質(zhi)量(liang)(liang)的流體(ti)。而蒸汽在不同的壓(ya)(ya)力(li)(li)和溫度(du)下,密度(du)變化很大,所以就要(yao)在測(ce)量(liang)(liang)蒸汽流過多少(shao)體(ti)積的同時(shi)要(yao)測(ce)量(liang)(liang)壓(ya)(ya)力(li)(li)和溫度(du)。只有時(shi)刻了解蒸汽的密度(du)才可以,準確測(ce)量(liang)(liang)出蒸汽的質(zhi)量(liang)(liang)。
所謂補(bu)償,就是(shi)根(gen)據(ju)(ju)流體(ti)(ti)的溫(wen)度和壓力數據(ju)(ju)來計(ji)算出(chu)流體(ti)(ti)的密(mi)度,從而根(gen)據(ju)(ju)測量出(chu)來的流體(ti)(ti)體(ti)(ti)積(ji),計(ji)算出(chu)流體(ti)(ti)質量。至于(yu)蒸汽流量補(bu)(bu)償,如果(guo)蒸汽是(shi)飽和蒸汽就要進(jin)行(xing)壓力或(huo)者溫(wen)度補(bu)(bu)償(溫(wen)度補(bu)(bu)償和壓力補(bu)(bu)償可(ke)選其(qi)一,但壓力補(bu)(bu)償效(xiao)果(guo)更好,請參閱飽和(he)蒸汽流(liu)量(liang)測量(liang)壓力補償比溫度(du)(du)補償精度(du)(du)高)。如果是(shi)過熱蒸汽則要同(tong)(tong)時(shi)進(jin)行(xing)溫度補償和壓力(li)補償同(tong)(tong)時(shi)進(jin)行(xing)。
注意(yi)一點,在水蒸(zheng)(zheng)汽的分(fen)類中,飽和蒸(zheng)(zheng)汽和過(guo)熱蒸(zheng)(zheng)汽,千萬不能弄錯,因為飽和蒸(zheng)(zheng)汽的密度(du)是高于(yu)過(guo)熱蒸(zheng)(zheng)汽的,在流(liu)量積算儀(yi)的選擇(ze)和設置時(shi)一定(ding)要注意。一旦在這個地方搞錯,會造成嚴重的經濟(ji)損失。當然也有一些渦街流量計,除了接測量流量的裝置外,同時也接有測量溫度和壓力的裝置。
1、溫壓補(bu)償的實質
蒸汽(qi)的(de)溫度(du)(du)和(he)壓力改(gai)變(bian)時,蒸汽(qi)的(de)密度(du)(du)就會跟著(zhu)變(bian)化,導致蒸汽(qi)流(liu)量(liang)計產生測(ce)量(liang)誤(wu)差。為減少誤(wu)差,可以(yi)采(cai)取溫壓補(bu)償(chang)方(fang)式(shi)來減少測(ce)量(liang)誤(wu)差。溫壓補(bu)償(chang)的(de)實質就是被測(ce)蒸汽(qi)的(de)溫度(du)(du)、壓力與設計時采(cai)用的(de)數值不符時,而(er)采(cai)取的(de)蒸汽(qi)密度(du)(du)修(xiu)正(zheng)措施(shi)(shi)。密度(du)(du)修(xiu)正(zheng)措施(shi)(shi)既(ji)可人工進行,也可用流(liu)量(liang)積算儀或DCS自動進行。
2、溫壓補償的前提
現引(yin)用(yong)孔(kong)(kong)板測(ce)(ce)(ce)蒸汽流量(liang)為(wei)例進行說明。當(dang)被測(ce)(ce)(ce)蒸汽流量(liang)的(de)實際參(can)(can)數(溫(wen)度(du)(du)、壓(ya)(ya)力)與設(she)(she)計的(de)參(can)(can)數不(bu)一致時(shi),其流出系(xi)(xi)(xi)數C、流束線(xian)脹系(xi)(xi)(xi)數ε、孔(kong)(kong)徑d等值(zhi)都會改變。但(dan)(dan)當(dang)蒸汽的(de)溫(wen)度(du)(du)、壓(ya)(ya)力波(bo)動(dong)不(bu)大,即(ji)工況(kuang)參(can)(can)數偏離(li)設(she)(she)計參(can)(can)數不(bu)太(tai)多,對測(ce)(ce)(ce)量(liang)影響較(jiao)(jiao)小時(shi),采用(yong)溫(wen)壓(ya)(ya)補(bu)償(chang)(chang)(chang)(chang)措(cuo)(cuo)施才(cai)能達到(dao)理想的(de)測(ce)(ce)(ce)量(liang)精(jing)度(du)(du)。其補(bu)償(chang)(chang)(chang)(chang)公式大多為(wei)經驗公式,在流量(liang)積算儀(yi)(yi)說明書上都有介(jie)紹,可(ke)直接選用(yong)。但(dan)(dan)當(dang)工況(kuang)參(can)(can)數偏離(li)設(she)(she)計值(zhi)太(tai)多或工況(kuang)參(can)(can)數波(bo)動(dong)頻繁且太(tai)大時(shi),即(ji)使有了溫(wen)壓(ya)(ya)補(bu)償(chang)(chang)(chang)(chang)措(cuo)(cuo)施,仍難達到(dao)測(ce)(ce)(ce)量(liang)精(jing)度(du)(du)要求,此時(shi)對于特定的(de)孔(kong)(kong)板而言,只能重(zhong)新計算差壓(ya)(ya)與流量(liang)之間的(de)關系(xi)(xi)(xi)。但(dan)(dan)目前已可(ke)引(yin)入較(jiao)(jiao)完善的(de)補(bu)償(chang)(chang)(chang)(chang)、修正措(cuo)(cuo)施了,即(ji)通(tong)過流量(liang)積算儀(yi)(yi)或DCS對流出系(xi)(xi)(xi)數C,流束線(xian)脹系(xi)(xi)(xi)數ε、密(mi)度(du)(du)ρ進行全(quan)面修正,但(dan)(dan)其測(ce)(ce)(ce)量(liang)精(jing)度(du)(du)取決于算法(fa)。要做(zuo)到(dao)全(quan)補(bu)償(chang)(chang)(chang)(chang)還是有一定的(de)難度(du)(du)。
3、溫壓補償措施對(dui)兩相流無能為力
在蒸汽(qi)流量(liang)計(ji)量(liang)中(zhong),當蒸汽(qi)壓(ya)力(li)增(zeng)大時其(qi)密(mi)度(du)(du)增(zeng)加,蒸汽(qi)的工況壓(ya)力(li)大于(yu)設計(ji)壓(ya)力(li)時將(jiang)出現負誤差,否則將(jiang)出現正(zheng)誤差。溫度(du)(du)升高時其(qi)密(mi)度(du)(du)減小,即壓(ya)力(li)、溫度(du)(du)的變化(hua)對(dui)蒸汽(qi)密(mi)度(du)(du)的影(ying)響是相(xiang)反(fan)的,其(qi)同相(xiang)變化(hua)時還可以(yi)對(dui)誤差有所互補。
通常認為過熱蒸汽在管道中流動時屬于單相流,過熱蒸汽的密度由蒸汽的溫度、壓力兩個參數決定,有時還需要考慮對線脹系數ε的補償。特別要指出的是在溫度、壓力波動范圍較大及保溫效果不好的場合,過熱蒸汽常會轉變為飽和蒸汽,這時就又成了氣液兩相流,即使有了補償措施也難于準確測出質量流量來。
飽(bao)和(he)(he)蒸汽(qi)的(de)(de)溫度(du)(du)是(shi)壓(ya)力(li)(li)(li)的(de)(de)單(dan)值函數,因此可將密度(du)(du)的(de)(de)溫壓(ya)補(bu)(bu)償(chang)簡化為壓(ya)力(li)(li)(li)補(bu)(bu)償(chang)。但(dan)應看到,設(she)計時(shi)(shi)通常(chang)都(dou)(dou)把(ba)(ba)飽(bao)和(he)(he)蒸汽(qi)當作干度(du)(du)X=1,把(ba)(ba)它作為單(dan)相流(liu)來(lai)處(chu)理,但(dan)實際情況是(shi)飽(bao)和(he)(he)蒸汽(qi)大(da)多數都(dou)(dou)是(shi)濕蒸汽(qi),它的(de)(de)干度(du)(du)X<1,此時(shi)(shi)飽(bao)和(he)(he)蒸汽(qi)在管(guan)道中流(liu)動時(shi)(shi)屬于兩相流(liu)體,就是(shi)有(you)了壓(ya)力(li)(li)(li)補(bu)(bu)償(chang)措施也難以(yi)準確(que)測出質量(liang)流(liu)量(liang)來(lai)。
4、溫壓補償要(yao)從生(sheng)產實際出(chu)發
采(cai)用(yong)溫(wen)壓(ya)(ya)補償要綜合考慮,如計量(liang)要求(qiu)、流(liu)(liu)量(liang)計用(yong)途、溫(wen)度(du)、壓(ya)(ya)力(li)變送器(qi)的成(cheng)本等(deng)因(yin)素。對于(yu)計量(liang)用(yong)的一定(ding)要采(cai)用(yong)溫(wen)壓(ya)(ya)補償措施(shi),并應(ying)選好、選對經驗公式及配(pei)套的溫(wen)度(du)、壓(ya)(ya)力(li)變送器(qi)的精度(du),并進行(xing)正確、合理、認真(zhen)地設置(zhi)和(he)調校。對于(yu)流(liu)(liu)量(liang)積算儀應(ying)從生產(chan)要求(qiu)的實(shi)際出發,該補償的就要補償,不(bu)(bu)用(yong)和(he)不(bu)(bu)能補償的場合就不(bu)(bu)補償。該補償的場合不(bu)(bu)采(cai)取補償措施(shi)是不(bu)(bu)對的,但(dan)夸(kua)大溫(wen)壓(ya)(ya)補償的作用(yong)也是不(bu)(bu)妥的。對于(yu)被(bei)測蒸汽(qi)流(liu)(liu)量(liang)的實(shi)際參數(溫(wen)度(du)、壓(ya)(ya)力(li))與設計的參數相差(cha)不(bu)(bu)大時,可(ke)用(yong)下式進行(xing)密度(du)修(xiu)正。
5、蒸汽流量測量中正確(que)對待(dai)情況
有的(de)(de)廠商夸大(da)了溫(wen)(wen)(wen)壓(ya)補(bu)償(chang)的(de)(de)作用(yong),舉工(gong)藝(yi)(yi)參數的(de)(de)情況(kuang)(kuang)來(lai)說明(ming)誤差。對于用(yong)戶(hu)而(er)言(yan),一定(ding)要(yao)對實際工(gong)況(kuang)(kuang)波動(dong)頻(pin)繁(fan)及波動(dong)很大(da)的(de)(de)場(chang)合持慎重(zhong)態度(du)。否則單靠溫(wen)(wen)(wen)壓(ya)補(bu)償(chang)仍難達到(dao)測量精(jing)度(du)要(yao)求。自控人(ren)員(yuan)應建議工(gong)藝(yi)(yi)人(ren)員(yuan)查找工(gong)況(kuang)(kuang)參數波動(dong)大(da)及波動(dong)頻(pin)繁(fan)的(de)(de)原因,從工(gong)藝(yi)(yi)或設(she)備上(shang)進行(xing)改進才是上(shang)策。假設(she)某(mou)流(liu)程生(sheng)產、設(she)計(ji)要(yao)求蒸汽(qi)(qi)壓(ya)力為(wei)1.2MPa,溫(wen)(wen)(wen)度(du)為(wei)220℃向(xiang)后(hou)(hou)工(gong)段(duan)供(gong)(gong)汽(qi)(qi)。但供(gong)(gong)汽(qi)(qi)壓(ya)力經常只有0.5MPa,而(er)溫(wen)(wen)(wen)度(du)卻(que)到(dao)300℃,這(zhe)樣(yang)的(de)(de)供(gong)(gong)汽(qi)(qi)質(zhi)量,后(hou)(hou)工(gong)序(xu)能正常生(sheng)產嗎?這(zhe)時應該從生(sheng)產管(guan)理或設(she)備上(shang)找原因,并解(jie)決問題(ti)才行(xing),因為(wei)這(zhe)也超出了計(ji)量的(de)(de)范(fan)疇,工(gong)藝(yi)(yi)參數大(da)大(da)偏離了設(she)計(ji)值,僅依靠溫(wen)(wen)(wen)壓(ya)補(bu)償(chang)顯(xian)然(ran)是不行(xing)的(de)(de),再者,連后(hou)(hou)工(gong)序(xu)的(de)(de)生(sheng)產都難以保證了,計(ji)量也沒有什么實際意義了。
6、要避免出現(xian)新的誤差(cha)
采用(yong)溫壓補償時都要用(yong)到壓力變(bian)送器,這(zhe)時應考慮:大氣壓(ya)及液(ye)柱靜壓(ya)力的(de)影響(xiang),以免(mian)出現新的(de)誤差。分述如(ru)下(xia)。
大(da)氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)(ya)(ya)力引(yin)起(qi)的(de)誤差,由于(yu)溫壓(ya)(ya)(ya)補償的(de)經驗公式(shi)中(zhong),都包含有蒸(zheng)汽(qi)壓(ya)(ya)(ya)力這一參(can)數(shu),而一般做法是用(yong)壓(ya)(ya)(ya)力變(bian)送器(qi)(qi),把檢(jian)測(ce)出來(lai)的(de)蒸(zheng)汽(qi)表壓(ya)(ya)(ya)力加上當(dang)地大(da)氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)(ya)(ya)來(lai)表示壓(ya)(ya)(ya)力,因此在建立(li)數(shu)學模(mo)型時,應根據當(dang)地大(da)氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)(ya)(ya)來(lai)計算,不能不加區別采用(yong)近似等(deng)于(yu)0.1MPa來(lai)代(dai)替大(da)氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)(ya)(ya),尤(you)其是海拔較高的(de)地區及所(suo)測(ce)蒸(zheng)汽(qi)壓(ya)(ya)(ya)力較低時,更應引(yin)起(qi)注意(yi)。如(ru)果(guo)選用(yong)壓(ya)(ya)(ya)力變(bian)送器(qi)(qi)則不會(hui)產(chan)生上述影響。
液柱靜壓(ya)(ya)(ya)力(li)引(yin)起(qi)的(de)(de)誤(wu)差(cha),由于(yu)各種壓(ya)(ya)(ya)力(li)變(bian)送(song)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)取(qu)壓(ya)(ya)(ya)口與(yu)變(bian)送(song)器(qi)(qi)(qi)本體大多不可能處于(yu)同一高度,因(yin)此(ci)冷凝水的(de)(de)靜壓(ya)(ya)(ya)力(li)對變(bian)送(song)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)輸(shu)出會(hui)造(zao)成影響(xiang)(xiang),而產生附加誤(wu)差(cha)。取(qu)壓(ya)(ya)(ya)口與(yu)變(bian)送(song)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)垂直距離(li)越大則影響(xiang)(xiang)越大,這一影響(xiang)(xiang)對普通壓(ya)(ya)(ya)力(li)變(bian)送(song)器(qi)(qi)(qi)、壓(ya)(ya)(ya)力(li)變(bian)送(song)器(qi)(qi)(qi)都存(cun)在影響(xiang)(xiang)。這時可采取(qu)零點遷移和加修(xiu)正值(zhi)的(de)(de)方法來調整壓(ya)(ya)(ya)力(li)變(bian)送(song)器(qi)(qi)(qi),以消(xiao)除影響(xiang)(xiang)。