金湖思派儀表有限公司為您提供的現場流量測量系統(tǒng)解決方案

  蒸汽是企業(yè)生產的重要能源之一，是城市集中供熱的主要熱能，也是企業(yè)進行經濟核算的重要指標，因此企業(yè)蒸汽計量的準確性尤為重要。

 1 問題出現及影響因素分析

    從2010年11月鍋爐點火運行開始，蒸汽流量計經常顯示值，差壓變送器測量的差壓信號超過20mA。負荷較低、實際流量很小時，情況也是如此。這種情況下，蒸汽流量測量對鍋爐操作起不到安全參考作用，更不能以此進行成本核算。

    針對這種現象，本項目設計選用V錐型流量計，配套智能型差壓變送器，測量信號送到DCS進行計算顯示記錄。

    V錐型流量計是新一代差壓式流量測量儀表。在實際運用中，許多因素對差壓式流量計的測量精度有非常大的影響，使其測量誤差增大，致使精確度降低。具體表現為：1）設計參數與工況參數不符；2）沒有溫壓補償或補償不正確；3）上、下游直管段長度不足；4）檢測錐體和管道不同心；5）導壓管堵塞等。

    經過現場檢查，直管段不足、不同心、導壓管堵塞的情況可以排除。

    將差壓變送器拆回進行校驗，變送器合格，誤差在允許范圍內。

    技術人員調出DCS保存的趨勢記錄，查看蒸汽的溫度、壓力記錄曲線，溫度在120℃～150℃，壓力在0.3MPa～0.6MPa，發(fā)現測量溫度、壓力偏離設計值較多（設計參數為溫度193℃、壓力1.13MPa）。同時，查看了DCS組態(tài)，發(fā)現組態(tài)中沒有對蒸汽流量進行溫壓補償。

    2 解決措施

    2.1 重新計算差壓刻度

    溫壓補償蒸汽渦街流量計只能減少測量誤差，不僅不能從根本上解決問題，而且會出現測量信號超出20mA的情況，造成蒸汽漏計量。變送器測量信號超出20mA，說明實際測量差壓信號ΔP超出了設計差壓值。由流量計算公式可以推導出蒸汽在不同狀態(tài)下、流量相同時差壓值與密度的公式，如式（1）。

    式中：ΔP1———原狀態(tài)下差壓值，kPa；

    ΔP2———新狀態(tài)下差壓值，kPa；

    ρ1———原狀態(tài)下密度值，kg/m3；      

    ρ2———新狀態(tài)下密度值，kg/m3。

    由公式（1）可知，設計壓力遠遠高于實際壓力時，即ρ1遠遠大于ρ2時，必然得到計算差壓ΔP1遠遠小于實際差壓ΔP2的結果。按照公式（1），流量不變，重新選擇接近工況的設計壓力，得表1和表2計算結果。

    由于選用的差壓變送器為寬量程智能型變送器，所以直接把變送器的量程范圍改為94.890kPa和36.993kPa。經過一段時間觀察，沒有再出現信號超量程的現象，蒸汽流量計量比較準確。但是，這種解決辦法也存在缺點，即壓力損失較大。建議在允許的情況下重新計算V錐型體尺寸，通過降低差壓來減小壓力損失。

    2.2 增加溫壓補償

    蒸汽渦街流量計的溫度和壓力變化時，蒸汽的密度就會發(fā)生改變，蒸汽流量測量就會產生誤差。通過溫壓補償可以減小測量誤差。由于飽和蒸汽的溫度是壓力的單值函數，因此飽和蒸汽的溫壓補償可以采用壓力補償或者溫度補償。因為壓力信號檢測比較靈敏且補償精度較高，所以采用壓力進行補償，并由DCS實現。

    運用浙大中控圖形編程軟件模塊庫中飽和蒸汽補償模塊（差壓信號）進行計算。模塊根據實際壓力查表得到密度ρ，采用公式（2）進行計算處理。

    FLOW=ρ/DENSITY0×FLOW0    （2）

    式中：DENSITY0———蒸汽設計密度，kg/m3；

    FLOW0———測得蒸汽差壓信號，kPa；

    FLOW———補償后的無因次化值；

    ρ———根據在標準大氣壓下測得的相對壓力查表得到的密度，kg/m3。

    將計算結果FLOW運用開方模塊進行開方，得到補償后的蒸汽流量。

    通過以上措施，4臺鍋爐蒸汽流量測量比較準確，較好地解決了測量不準確的問題。

     蒸汽是比較特殊的介質，隨著壓力、溫度的變化，蒸汽的密度也會發(fā)生變化，所以有必要進行溫壓補償。當蒸汽的壓力、溫度波動不大時，即工況參數偏離設計參數不多、對測量影響較小時，采用溫壓補償措施就能達到精確測量的目的。但當工況參數偏離設計參數太多或工況參數波動頻繁且太大時，即使有了溫壓補償也難達到測量精度要求。此時，對于特定的節(jié)流元件，只能重新計算差壓或流量。