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技術(shù)文章

孔板流量計的蒸汽溫壓補償?shù)姆绞?/h3>


發(fā)布日期:2024-03-28 點擊:512次
  以某工業(yè)造紙項目為例,由蒸汽流程圖可知,從電站來蒸汽由總管分為兩支管,高壓側(cè)蒸汽支管壓力、溫度不變,另一蒸汽支管經(jīng)減溫減壓裝置后,蒸汽的壓力和溫度均有所降低,兩蒸汽分支管均安裝有孔板流量計、溫度變送器和壓力變送器,并全部接入DCS中。蒸汽流程圖如圖1所示。
 
  根據(jù)孔板流量計算說明書,介質(zhì)為過熱蒸汽,兩臺孔板流量計設(shè)計工況壓力分別為0.85MPa0.5MPa,工況溫度分別為200℃和172℃,流量分別為015t/h050t/h,各類系數(shù)及蒸汽工況密度等參數(shù)均已在計算說明書中給出。
  實際運行時,高壓側(cè)蒸汽管道壓力為0.650.7MPa,溫度為220℃左右。低壓側(cè)蒸汽管道壓力為0.450.5MPa,溫度為160℃左右�?芍蛪簜�(cè)蒸汽管的實際工況與設(shè)計工況相比,壓力和溫度相對較低,而高壓側(cè)蒸汽管的實際工況壓力比設(shè)計工況偏低,溫度偏高。按照孔板計算說明書要求,在DCS程序中設(shè)置好流量計算公式,直接代入各項參數(shù),通過差壓變送器顯示的差壓值計算出過熱蒸汽瞬時流量。按照過熱蒸汽性質(zhì)推算,低壓側(cè)蒸汽實際流量應(yīng)該略高于孔板流量計測量流量,高壓側(cè)蒸汽實際流量應(yīng)該低于孔板流量計測量流量。
  未進行溫壓補償前,兩臺孔板流量計流量運行曲線圖如圖2所示,正常運行時高壓側(cè)蒸汽流量為10t/h左右,低壓側(cè)蒸汽流量為32t/h左右。
  計算過熱蒸汽密度一般采用1967IFC(國際公式化委員會)擬定的工業(yè)用公式。1997年,IAPWS(國際水和水蒸氣聯(lián)合會)在IFC-1967公式的基礎(chǔ)上,制定并通過了全新的水和水蒸汽計算IAPWS-IF97公式,目前IAPWS-1997公式是最全面、準確計算水蒸汽熱力性質(zhì)公式。但上述兩套公式有大量的條件要求,不同區(qū)間有不同的密度公式,計算也十分復(fù)雜。IFC根據(jù)公式編制了標(biāo)準的蒸汽密度表,該蒸汽密度表數(shù)據(jù)齊全適用性廣,簡單易查,而且在化工生產(chǎn)中常用的蒸汽溫度為0600℃,壓力為0.15.0MPa,公式均能滿足使用要求,是目前獲取蒸汽密度最廣泛的方法之一。

根據(jù)孔板流量計運行的溫度、壓力區(qū)間,查詢過熱蒸汽密度表如表1所示。
  因為工況原因?qū)嶋H上蒸汽密度是在一直變化中,所以常用的查表法并不適用于DCS程序中。因此需要采用相對簡單的密度補償公式,在一定范圍內(nèi)滿足蒸汽密度表的要求,就可以快速實現(xiàn)密度補償提高測量精度。實現(xiàn)密度補償?shù)姆椒ㄓ泻芏�,本文采用密度擬合法對過熱蒸汽進行溫壓補償,相對比較容易輸入DCS程序中,在要求的蒸汽溫壓區(qū)間內(nèi)也比較符合IFC⁃1967/IAPWS⁃1997公式要求,計算精度也較高。
  擬合公式為:
 
  式中:ρ為補償后的蒸汽密度,kg/m3;T為過熱蒸汽溫度,℃;p為過熱蒸汽壓力,MPa
  根據(jù)擬合公式,參考孔板流量計實際運行的溫度、壓力區(qū)間,計算出過熱蒸汽密度如表2所示。
 
  根據(jù)蒸汽流程圖1所示,將變送器所測過熱蒸汽溫度和壓力數(shù)值,代入式(4)中,分別計算出補償后的兩分支管過熱蒸汽密度,最后代入孔板流量計計算說明書中的流量公式,求出補償。
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