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技術(shù)文章

蒸汽流量溫壓補償在DCS上的實現(xiàn)

閱讀:1751          發(fā)布時間:2012-4-13

蒸汽流量溫壓補償在DCS上的實現(xiàn)

蒸汽是工礦企業(yè)使用的二次能源,其測量的準確性對節(jié)約能源、成本核算、提高經(jīng)濟效益等有著重要意義。目前,蒸汽的測量主要采用渦街流量計、孔板流量計,然后通過二次表和溫度、壓力變送器進行溫壓補償計算出質(zhì)量。雖然測量流量的儀表種類繁多,但大多數(shù)以體積測量為主,而蒸汽在日常貿(mào)易交接、能耗統(tǒng)計中以質(zhì)量計量為準,這就要求準確地將體積流量轉(zhuǎn)換成質(zhì)量流量。在實際測量蒸汽流量時,往往現(xiàn)場工況與設(shè)計工況不相符,蒸汽的工況變化對測量影響較大,蒸汽的密度隨著溫度、壓力的變化而變化。

 補償實施

    蒸汽處于過熱狀態(tài),其溫度、壓力變化時,密度有很大的變化,如果不進行溫壓補償,測量就會引起較大的誤差。為此筆者利用在用渦街流量計通過DCS實現(xiàn)蒸汽溫壓補償,改造工程量少,節(jié)約費用,大大地提高計量準確度。具體方法如下。

    以浙大中控的JX-300X系統(tǒng)為例,首先將密度值定義為浮點數(shù)DENSITY,通過自定義函數(shù)的方式實現(xiàn)。過熱蒸汽密度表有溫度和壓力兩個自變量。由于該公司蒸汽壓力在0.4~1.0MPa范圍內(nèi)變化,溫度變化以不同裝置實際需要確定變化范圍,這樣可以減少應(yīng)用程序,不必將整個密度表都寫到程序里,可以只寫蒸汽壓力、蒸汽溫度在一定范圍變化的程序,超出此范圍可以賦予一個定值。分析得出溫度和壓力的變化在一定范圍內(nèi)近似線性,通過此規(guī)律,將蒸汽壓力進行細分,每0.1MPa之間都隨著溫度進行變化,以蒸汽壓力在0.4~0.5MPa隨溫度變化的例子說明密度計算程序,首先在DCS中定義密度計算程序(從略),表1是程序中采用的密度表。

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    定義密度計算程序是蒸汽壓力0.4~0.5MPa的一個函數(shù),以相同的方法定義0.5~0.6MPa,0.6~0.7MPa,一直到0.9~1MPa等若干個函數(shù),這里不再重復。通過對壓力值范圍的判斷調(diào)用相應(yīng)的函數(shù),就可以得到較為準確的密度值。程序框圖如圖1,圖2所示,pi為蒸汽壓力,ti為蒸汽溫度。

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圖1 主程序原理

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圖2 密度計算函數(shù)塊原理

    該公司使用不同廠家的DCS,在DeltaV系統(tǒng)中,該補償方法實現(xiàn)起來更為方便,因為該系統(tǒng)具有數(shù)學函數(shù)、邏輯運算的功能塊,方便程序得以實現(xiàn)。具體程序內(nèi)容同上所述,只是密度值由功能塊的各個輸出引腳替代,使程序更加簡單。該功能塊輸出個數(shù)zui多為16個(n≤16),輸出個數(shù)超過16時,可再增加一個功能塊。

    對于PCS7控制系統(tǒng),可自定義功能塊FB,在FB中通過文本化的編程語言編寫應(yīng)用程序,通過調(diào)用該功能塊來實現(xiàn)密度計算。由于正常使用時,自定義功能塊編譯下載過程中系統(tǒng)會提示停止CPU,不利于安全生產(chǎn),因此對于重要裝置建議在CFC(ContinuousFunctionChart)中編寫程序,可以在線下載。與FB不同,CFC采用各種運算功能塊搭建而成,其優(yōu)點是直觀、明了,缺點是功能塊多,搭建繁瑣。在CFC中編寫程序,可以在保證蒸汽計量精度的情況下進一步簡化程序:工藝要縮小蒸汽變化的范圍;盡量以壓力或溫度中的一個影響較大的參數(shù)作為計算密度函數(shù)中的變量。FB與CFC比較示意如圖3所示。

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圖3 FB與CFC比較示意

    上述介紹是過熱蒸汽溫壓補償?shù)膶崿F(xiàn),對于飽和蒸汽溫壓補償就簡單了,因為飽和狀態(tài)的蒸汽壓力和溫度之間呈單值函數(shù)關(guān)系,從蒸汽壓力查出的密度與此壓力對應(yīng)溫度查出的密度是相同的,因此采用壓力補償和溫度補償都是可以的,編程方式更為簡單。

上述編程方式的實施,對不具備溫壓補償?shù)膬x表可以實現(xiàn)溫壓補償,使今后儀表選型有了更大的選擇空間,還可以省去單獨購買蒸汽積算器的費用。另外,在選擇流量儀表時應(yīng)考慮五個主要因素:被測流體特性、生產(chǎn)工藝情況、安裝條件、維護需求及流量儀表的特性,以保證計量的準確性。

    通過以上方法,該公司在所有的DCS上,對蒸汽流量做溫壓補償,蒸汽計量變得較為準確,保證了全公司蒸汽平衡,由原來的相對誤差百分之二十幾降到了百分之四左右,為公司的能耗分析提供了可靠的依據(jù)。

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