
1、被測介質的選擇
被測介質不同,補償的方式不一樣。飽和蒸汽與過熱蒸汽通過查表(密度表)計算進行補償,其它則通過公式計算進行補償。
SWP-LK80流量積算儀上被測介質的選擇是通過二級參數b1的設置來實現的:b1=0時被測介質為飽和蒸汽;b1=1時被測介質為過熱蒸汽;b1=2被測介質為其它類型。
被測介質選錯會造成流量積算儀計量誤差。武鋼二煉鋼廠的汽化汽輸出蒸汽測量中就存在這個問題,其儀表參數b1=1,即被測介質為過熱蒸汽,而實際被測介質是飽和蒸汽,即b1應設置為b1=0。
過熱蒸汽與飽和蒸汽在相同的工況下密度不同,參數設錯,所查的密度即不同,從而引起計量誤差。
如二煉鋼廠汽化汽孔板設計參數如下
◆被測介質:飽和蒸汽
◆平均表壓力:1.3MPa
◆平均溫度:190℃
◆工況介質密度:7.1kg/m3
◆設計流量:63t/h
◆設計差壓:33.33kPa
當實際工況與設計工況一致時,補償系數K=1,但是按過熱蒸汽查表則密度ρ=7.154kg/m3,
補償系數

2、流量積算儀K值(補償系數)的計算
依據不同的被測介質以及測量的輸入信號類型, 計算K值(流量積算儀的一級參數設置)的數學模型均不相同。在SWP-LK操作手冊中單質量流量(qm)計算公式就列出了24個算式,使用差壓式流量計測量流量時,在實際運用中主要有為帶補償和不帶補償兩種模式。關于補償的使用,昌暉儀表制造有限公司技術人員是這樣介紹的:測量介質為液體時選用不帶補償的流量積算儀;測量介質為氣體時需要選用帶補償的流量積算儀。測量飽和蒸汽時需要選擇帶補償流量積算儀,溫度補償或壓力補償可二選一,但壓力補償測量精度更高,大家可閱讀《飽和蒸汽流量測量壓力補償比溫度補償精度高》;測量過熱蒸汽時需要選擇帶補償流量積算儀,溫度補償和壓力補償都需要。
①使用差壓式流量計(無壓力和溫度補償)測量流量時,流量積算儀的算式為(差壓變送器未開方):


其中M為刻度流量;ΔP為刻度流量對應的差壓;ρ為設計工況下被測介質的密度。注意這兩個公式的單位:M的單位kg/h,ρ的單位kg/m3,△P為差壓變送器差壓(指差壓變送器輸出對應的量程,單位可以為MPa、kPa或mmH2O)。
②使用差壓式流量計(帶壓力和溫度補償)測量流量時,流量積算儀的算式為(差壓變送器未開方):


其中ρ20為20℃標準大氣壓下被測介質的密度;P為設計壓力;PA為地區大氣壓;P0為標準大氣壓0.101325MPa;T為設計溫度;T0=273.15℃。注意這些公式的單位:M的單位kg/h,ρ20的單位kg/m3,T單位為℃,T0單位為℃,P單位為MPa,P0單位為MPa,PA單位為MPa,△P為差壓變送器差壓(指差壓變送器輸出對應的量程,單位為MPa)。
另外,SWP-LK80流量積算儀二級參數中流量的輸入單位(二級參數DCA)的設置不一樣,同一公式K值的計算結果也不相同,這個問題在流量積算儀操作手冊中并未特別指出和提醒,讓操作者誤以為已經在流量積算儀上設置過單位,計算過程中流量積算儀會將參數自動統一單位并帶入公式計算,其實并不是這樣。
下面以武鋼四燒結蒸汽流量測量SWP-LK80流量積算儀的K值計算為例進行探討。武鋼四燒結蒸汽流量孔板設計參數:
◆qm=40t/h
◆ΔP=160kPa
◆ρ=12.7423kg/m3
當DCA=2即差壓單位以kPa計,則

當DCA=3即差壓單位以MPa計,則

以上的例子說明,操作者如果沒有留意計算公式對單位的要求,沒有先進行參數單位的統一(公式中△P的單位為MPa),單純按照流量積算儀操作手冊對差壓單位的二級參數DCA的設置提示進行單位設置,在計算過程中沒有將差壓單位統一為MPa就帶入計算公式,那么K值的計算錯誤了,自然則計量就完全不準了。
3、SWP-LK流量積算儀操作手冊說明不準確容易誤導操作
SWP-LK流量積算儀操作手冊中有一些計算補償系數K值的例子有問題,容易誤導操作。現舉SWP-LK流量積算儀操作手冊中一例進行說明。
例7:孔板測量過熱蒸汽,差壓輸入,帶溫度、壓力補償。系統有關數據如下:
差壓變送器:4-20mA,量程:0-0.06MPa
壓力變送器:1-5V,量程:0-5MPa
溫度變送器:4-20mA,量程:0-400℃
工作點大氣壓(PA):0.10133MPa
當補償壓力P=5MPa,補償溫度T=400℃時,最大瞬時流量qm=100t/h。
流量積算儀選型:SWP-LK803-02-ACA-HL-2P
根據公式:P絕壓=P表壓+PA=5MPa+0.10133MPa=5.10133MPa
當壓力P=5.10133MPa,溫度T=400℃時,查過熱蒸汽密度表得ρ=17.7053kg/m3
根據公式:

上述例子未準確地說明補償的壓力與溫度是孔板設計的壓力與溫度,容易誤導操作者認為是壓力與溫度變送器的量程。實際上孔板的設計壓力與溫度和壓力變送器的量程是不一樣的, 若按量程來補償就不正確了。
例如,武鋼第二煉鋼廠轉爐汽化汽的壓力測量變送器的量程是0-2MPa,孔板設計的壓力是1.3MPa,設計差壓是33.33kPa。
按SWP-LK流量積算儀操作手冊例7進行計算,則:

按孔板設計參數計算, 則:

這樣當實際工況與設計一致時,流量積算儀的滿刻度誤差為:

誤差相對量程的百分比:(11.85/63)×100%=18.8%
本文從幾個方面探討了SWP-LK80流量積算儀在流量測量中進行溫度、壓力補償時應注意的問題。其中關鍵的還是補償系數K值的計算問題,K值計算錯誤就會引起測量誤差,而這是完全可以避免的人為因素,因此在實際操作中應特別注意這一點。
作者:胡學文,武鋼集團有限公司計控廠
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