天津石化公司化纖廠200kt/a PET紡絲裝置的自動控制系統(tǒng)采用Honeywell公司的TPS系統(tǒng)實現(xiàn)。公用工程系統(tǒng)的流量計量是在DCS中組態(tài)完成的，但在DCS中實現(xiàn)流量計量時僅采用對瞬時流量累計的方法，忽視了溫度、壓力波動所帶來的偏差。在一般情況下流體工況穩(wěn)定（溫度，壓力參數(shù)基本穩(wěn)定）的流量計量系統(tǒng)中，由于工況波動所產(chǎn)生的誤差是在一個允許的范圍內(nèi)。在聚酯短絲的生產(chǎn)過程中蒸汽等介質(zhì)的溫度、壓力波動極大，這是由于短絲的生產(chǎn)性質(zhì)決定的。在短絲的生產(chǎn)過程中蒸汽用量隨時都可能大范圍波動，從停車到小負荷到滿負荷運轉(zhuǎn)經(jīng)常變化。另外，由于管線長壓力損失也很大，以致壓力達不到設(shè)計要求，經(jīng)常發(fā)生壓力下限報警。如果壓力降低得很多或蒸發(fā)前濕度較低，則因水滴蒸發(fā)而使溫度降低后仍高于新的壓力所對應(yīng)的飽和溫度，則蒸汽變?yōu)檫^熱狀態(tài)[1]，而設(shè)計條件為飽和蒸汽。此外，現(xiàn)蒸汽流量的測量單位是質(zhì)量流量單位；氣體流量的計量單位是體積流量單位，而由孔板或渦街測量的均為體積流量，要實現(xiàn)質(zhì)量流量的計量需進行溫度、壓力的補償。由于以上原因，流量計量時僅采用對瞬時流量累計的方法，忽視了溫度、壓力波動所帶來的偏差，這對壓力變化比較大的工況是不適宜的。解決的辦法就是在測量中引入溫度和壓力補償?shù)姆椒▉韺崿F(xiàn)實時的流量溫壓補償，將體積流量轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)量流量。
1 溫度壓力補償及基本公式
在Honeywell的DCS中有專用的Flowcomp模塊進行流量補償。此模塊可用于補償溫度、壓力、比密度或分子量變化的流量測量。被測介質(zhì)可以是氣體，蒸汽和液體。原理如圖1所示。
注：簡化等式PVCALC=F*Compterm，F(xiàn)― 未補償?shù)牧髁?；Compterm有5種形式―A 液體，B 氣體，蒸汽 C 氣體、蒸汽（特定引力），D 氣體、蒸汽的體積流量，E 蒸汽
FLOWCOMP模塊的使用取決于Compterm的形式選擇。補償輸入端引自各變量的PV輸入端。
補償?shù)幕竟?/p>
PVCALC=C
FCompterm （1）
式中 PVCALC― 補償輸出；
C― 刻度，缺省值=1.0；
C1，C2― 假定條件修正值，缺省值=1.0；
Compterm― 補償值。
Compterm取決于它的形式― A，B，C，D，E。
A形式主要用于液體質(zhì)量流量或體積流量的補償。
（2）
B形式主要用于氣體或蒸汽流量的質(zhì)量流量補償。用實際的溫度和壓力來進行補償。
（3）
C形式主要用于氣體或蒸汽流量的質(zhì)量流量補償。作為補償輸入的是實際的比密度（測量值或計算值）、溫度和壓力。
（4）
D形式主要用于氣體或蒸汽流量的質(zhì)量流量補償。作為補償輸入的是實際的溫度、壓力和相對分子質(zhì)量。相對分子質(zhì)量可由程序計算獲得。
（5）
E形式主要用于工業(yè)蒸汽流量的質(zhì)量流量補償。作為補償輸入的是實際的溫度、壓力、比密度、蒸汽壓縮性和蒸汽特性。此形式也可用于氣體和液體。
（6）
其中下列變量以工程單位連接輸入。
G― 測量或計算的比密度或相對分子質(zhì)量；
p― 實際壓力測量值（表壓）；
T― 實際溫度測量值；
X― 實際蒸汽壓縮比測量值；
Q― 實際蒸汽的質(zhì)量系數(shù)。
其中下列變量由工藝工程師設(shè)定。
GR― 設(shè)計比密度或參考相對分子質(zhì)量；
PR― 設(shè)計壓力；
QR― 設(shè)計蒸汽的質(zhì)量系數(shù)；
TR― 設(shè)計溫度；
p0― 大氣壓，101.325kPa；
T0― 溫度，K
XR― 參考蒸汽壓縮比。
2 溫度壓力補償實例
根據(jù)該裝置公用工程的實際情況，需補償?shù)牧髁繙y量點如表1所列。
表1 需要補償?shù)牧髁繙y量點
| 介質(zhì) | 流量測量點 | 溫度測量點 | 壓力測量點 |
| 2.2MPa蒸汽 | FIT-00003 | TE-00003 | PIT-00003 |
| 1.6MPa蒸汽 | FIT-00002 | TE-00002 | PIT-00002 |
| 0.6MPa蒸汽 | FIT-00001 | TE-00001 | PIT-00001 |
| 0.3MPa蒸汽 | FIT-00011 | TE-00011 | PIT-00011 |
| 0.9MPa壓縮空氣 | FIT-00004 | TE-00004 | PIT-00004 |
| 0.6MPa壓縮空氣 | FIT-00005 | TE-00005 | PIT-00005 |
| 儀表壓縮空氣 | FIT-00010 | TE-00010 | PIT-00010 |
從表1可以看出：1）流量測量點同時都有溫度壓力測量；2）被測介質(zhì)只有兩類― 蒸汽和壓縮空氣。由于在線沒有更多的物性參數(shù)測量儀表，這樣就可使用B形式作為流量測量的溫度壓力補償算法。
下面以2.2MPa蒸汽FIT-00003點為例說明利用在線溫度（TE-00003）、壓力（PIT-00003）進行溫度壓力補償?shù)膶崿F(xiàn)過程。將式（3）代入式（1）得
（7）
其中 取C=1.00，C1=1.00，C2=1.00，F(xiàn)=FIT-00003.PV， p=PRIAL-00003.PV，p0=0.101325M Pa，pR=2.301325MPa， TR=493.15℃，T=TIR-00003.PV.T0=273.15℃
經(jīng)試驗補償效果良好。當(dāng)流量、溫度不變，僅壓力變化時的數(shù)據(jù)如表2所列。
表2 僅壓力變化時數(shù)據(jù)表
| FIT-00003 | PRIAL-00003 | TIR-00003 | Compterm | PVCALC |
| 2000 | 1.80 | 220 | 0.9089 | 1817.90 |
| 2000 | 1.90 | 220 | 0.9325 | 1865.09 |
| 2000 | 2.00 | 220 | 0.9556 | 1911.12 |
| 2000 | 2.10 | 220 | 0.9780 | 1956.06 |
| 2000 | 2.20 | 220 | 1.0000 | 2000.00 |
| 2000 | 2.30 | 220 | 1.0215 | 2042.99 |
| 2000 | 2.40 | 220 | 1.0425 | 2085.10 |
| 2000 | 2.50 | 220 | 1.0632 | 2126.37 |
當(dāng)壓力值變化10%時補償環(huán)節(jié)將補償流量變化的4.88%；當(dāng)壓力值變化20%時補償環(huán)節(jié)將補償流量變化的9.54%。2.2MPa蒸汽系統(tǒng)的壓力峰值變化會達到50%，所以溫度壓力的補償環(huán)節(jié)是非常必要的。
DCS中的組態(tài)內(nèi)容（部分）如下。
PVALGID=Flowcomp
TF=0.000000
PVEQN=EQB
PVCHAR=SQRT
C =1.000000
C1 =1.000000
C2 =1.000000
COMPHILM= 1.25000
COMPHILM= 0.800000
pR =2.301325
TR =493.1500
p0 =0.1O1 325
T0 =273.1500
PISRC（1）=FIT - 00003.PV
PISRC（2）=PRIAL - 00003.PV
PISRC（3）=TIR - 00003.PV
這樣體積流量就可以轉(zhuǎn)換為質(zhì)量流量，便于計量和計量單位的統(tǒng)一。利用現(xiàn)在檢測條件，通過這種溫度壓力補償方法的實現(xiàn)，解決了流量計量時僅采用對瞬時流量累計的方法而忽視了溫度、壓力波動所帶來偏差的影響，從而流量計量能夠更加準確合理。
參考文獻：
1 汪里邁，紀綱.蒸汽流量測量中的溫壓補償實施方案.石油化工自動化，1998（3）：39~42
