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壓力補償對飽和蒸汽流量計測量結果的影響
發布時間:2022-02-18 08:47:46

蒸汽流量計主要用于各類蒸汽的計量,是測量蒸汽累計質量流量的專用儀表,對于飽和蒸汽來說,可以進行溫度補償或者壓力補償。按照測量原理,我們的流量計實際上只能測量當前工況下流體流過的體積,但我們實際上使用的時候,是需要測量流過多少質量的流體。而蒸汽在不同的壓力和溫度下,密度變化很大,所謂補償,就是根據流體的溫度和壓力數據來計算出流體的密度,從而根據測量出來的流體體積,計算出流體質量。下面探討壓力補償對飽和蒸汽流量計測量結果的影響。

1、壓力變送器精確度等級、測量誤差及其影響

壓力測量誤差同壓力變送器的精確度等級和量程有關,例如選用0.2級精確度、(0~1)MPa測量范圍的壓力變送器測量0.7MPa飽和蒸汽壓力,其誤差限為±2kPa。如果用此結果查蒸汽密度表以進行補償,則此誤差限引起的流量補償不確定度約為±0.25%R(渦街流量計)。因此,壓力補償能得到的補償精確度比溫度補償高。

2、壓力補償的實例分析與診斷

一工廠的鍋爐供汽壓力為1.0MPa,在蒸汽總管進裝置經穩壓閥減壓。用作進入裝置蒸汽計量的渦街流量計安裝在減壓閥后。若僅采用溫度補償,未安裝壓力變送器,即根據蒸汽溫度查飽和蒸汽密度表,得到蒸汽密度。表壓為0.4MPa的飽和蒸汽,其溫度應為140℃,而實際溫度已經達到160℃,此時對應的飽和蒸汽密度ρ1=3.260kg/m3 ,而按照160℃和0.4MPa兩個測量值更偏向為過熱狀態,此時過熱蒸汽密度ρ2=2.067kg/m3,所以流量計算誤差為57.72%。若采用了壓力補償,根據0.4MPa的信號查飽和蒸汽表,對應的密度為ρ3=2.185kg/m3 ,則補償誤差為5.70%。

結論:針對飽和蒸汽,加裝壓力補償比單溫度補償能極大降低蒸汽相變所帶來的較大誤差,從而降低計量誤差,此外也要及時調整、分析蒸汽的狀態,避免發生相變,達到準確計量。

3、壓力測量中的問題分析

在飽和蒸汽壓力的測量中,由于引壓管內會經常產生凝結水,在凝結水的重力作用,會使壓力變送器測量到的壓力同蒸汽壓力之間出現一定的差值。因此需要針對這種情況進行分析,校正因取壓不準確導致的蒸汽計量誤差。

3.1 引壓管中液柱高度對壓力測量的影響

在壓力變送器交裝現場,為了維修的方便,壓力變送器安裝地點與取壓點往往不在同一高度,這樣,引壓管中的凝結水就會對壓力測量帶來影響。p2=p1+gρh。

p1為蒸汽壓力;p2為變送器壓力輸入口處實際壓力;h為取壓點與變送器間的液體高度差,m;g為重力加速度,m/s2;ρ為凝結水平均密度,kg/m3。 變送器在取壓點下方:如果引壓管中充滿凝結水,則變送器示值偏高gρh,在高度差為h=6m,g以9.80m/s2 計,ρ以998.2kg/m3 (假定液溫為20℃)計,則對變送器的影響值為gρh=+58.7kPa。變送器在取壓點上方:如果引壓管充分排氣,引壓管中充滿凝結水,則變送器示值偏低,同理為gρh=-58.7kPa。引壓管中冷凝液高度難以確定:變送器輸出低多少也就難以確定,故不宜采用。

3.2 測量誤差對流量示值的影響

在流體的常用壓力等于0.7MPa的飽和蒸汽條件下,壓力測量偏高58.7kPa,對于渦街流量計將引入6.95%R的誤差。因此,引壓管中液柱高度對壓力測量影響必須予以校正。

3.3 液柱高度影響的校正

壓力變送器引壓管中冷凝液液柱高度對壓力測量的影響通??捎脙煞N方法校正,即在變送器中校正和在二次表中校正。

(a)在壓力變送器中校正:這種校正方法的實質是對變送器的零點作遷移。在上面的例子中,如果變送器的測量范圍為(0~1.0)MPa,零點作-58.7kPa遷移后其測量范圍就變為-58.7~1058.7kPa。在現場操作中,就是用手持終端將測量范圍設置為58.7~1058.7kPa。對于非智能型變送器,就是變送器壓力輸入口通大氣的條件下,將輸出遷移到3.0608mA。這種方法需要對變送器零點作遷移,需要對設計文件和設備卡片作相應的修改,手續繁瑣。而且,如果遷移量較大,對于大多數壓力變送器無法實現。

(b)在二次表中校正:二次表包括普通的流量二次表,也包括DCS、PLC、智能調節器等,但校正方法是相同的。以FC6000型智能流量演算器為例,對上面的情況作校正,就是將菜單的第23條(測量起始點)寫入-58.7kPa(或-0.0587MPa),而將第24條(測量滿度)寫入941.3kPa(或0.9413MPa)即可,此方法操作更為方便快捷。

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