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技术文章

孔板流量计的蒸汽温压补偿的方式


发布日期:2024-03-28 点击:126次
  以某工业造纸项目为例,由蒸汽流程图可知,从电站来蒸汽由总管分为两支管,高压侧蒸汽支管压力、温度不变,另一蒸汽支管经减温减压装置后,蒸汽的压力和温度均有所降低,两蒸汽分支管均安装有孔板流量计、温度变送器和压力变送器,并全部接入DCS中。蒸汽流程图如图1所示。
 
  根据孔板流量计算说明书,介质为过热蒸汽,两台孔板流量计设计工况压力分别为0.85MPa0.5MPa,工况温度分别为200℃和172℃,流量分别为015t/h050t/h,各类系数及蒸汽工况密度等参数均已在计算说明书中给出。
  实际运行时,高压侧蒸汽管道压力为0.650.7MPa,温度为220℃左右。低压侧蒸汽管道压力为0.450.5MPa,温度为160℃左右。可知低压侧蒸汽管的实际工况与设计工况相比,压力和温度相对较低,而高压侧蒸汽管的实际工况压力比设计工况偏低,温度偏高。按照孔板计算说明书要求,在DCS程序中设置好流量计算公式,直接代入各项参数,通过差压变送器显示的差压值计算出过热蒸汽瞬时流量。按照过热蒸汽性质推算,低压侧蒸汽实际流量应该略高于孔板流量计测量流量,高压侧蒸汽实际流量应该低于孔板流量计测量流量。
  未进行温压补偿前,两台孔板流量计流量运行曲线图如图2所示,正常运行时高压侧蒸汽流量为10t/h左右,低压侧蒸汽流量为32t/h左右。
  计算过热蒸汽密度一般采用1967IFC(国际公式化委员会)拟定的工业用公式。1997年,IAPWS(国际水和水蒸气联合会)在IFC-1967公式的基础上,制定并通过了全新的水和水蒸汽计算IAPWS-IF97公式,目前IAPWS-1997公式是最全面、准确计算水蒸汽热力性质公式。但上述两套公式有大量的条件要求,不同区间有不同的密度公式,计算也十分复杂。IFC根据公式编制了标准的蒸汽密度表,该蒸汽密度表数据齐全适用性广,简单易查,而且在化工生产中常用的蒸汽温度为0600℃,压力为0.15.0MPa,公式均能满足使用要求,是目前获取蒸汽密度最广泛的方法之一。

根据孔板流量计运行的温度、压力区间,查询过热蒸汽密度表如表1所示。
  因为工况原因实际上蒸汽密度是在一直变化中,所以常用的查表法并不适用于DCS程序中。因此需要采用相对简单的密度补偿公式,在一定范围内满足蒸汽密度表的要求,就可以快速实现密度补偿提高测量精度。实现密度补偿的方法有很多,本文采用密度拟合法对过热蒸汽进行温压补偿,相对比较容易输入DCS程序中,在要求的蒸汽温压区间内也比较符合IFC⁃1967/IAPWS⁃1997公式要求,计算精度也较高。
  拟合公式为:
 
  式中:ρ为补偿后的蒸汽密度,kg/m3;T为过热蒸汽温度,℃;p为过热蒸汽压力,MPa
  根据拟合公式,参考孔板流量计实际运行的温度、压力区间,计算出过热蒸汽密度如表2所示。
 
  根据蒸汽流程图1所示,将变送器所测过热蒸汽温度和压力数值,代入式(4)中,分别计算出补偿后的两分支管过热蒸汽密度,最后代入孔板流量计计算说明书中的流量公式,求出补偿。
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