目前,武钢的生产工艺过程检测中使用了大量的WP系列智能流量积算控制仪,其中有部分在能源介质的计量中使用了温度、压力自动补偿功能,在现场的实际应用中,由于认识上的原因以及仪表操作手册中举例的误导,因此在仪表参数的设置操作时常常产生错误,引起测量误差与量差异议。下面就该仪表在流量测 量中进行温度、压力补偿时应注意的几个问题进行探讨。
1 被测介质的选择
被测介质不同,补偿的方式不一样。饱和蒸汽与过热蒸汽通过查表(密度表)计算进行补偿,其它则通过公式计算进行补偿。
仪表上被测介质的选择是通过二级参数b1的设置来实现的。
b1=0 被测介质为饱和蒸汽;
b1=1 被测介质为过热蒸汽;
b1=2 被测介质为其它类型。
被测介质选错会造成仪表计量误差。武钢二炼钢厂的汽化汽输出蒸汽测量中就存在这个问题,其仪表参数b1=1,即被测介质为过热蒸汽,而实际被测介质是饱和蒸汽,即b1应设置为b1=0。
过热蒸汽与饱和蒸汽在相同的工况下密度不同,参数设错,所查的密度即不同,从而引起计量误差。
如二炼钢厂汽化汽孔板设计参数为:
被测介质:饱和蒸汽
平均表压力:1.3MPa
平均温度:190℃
工况介质密度:7.1kg/m3
设计流量:63t/h
设计差压:33.33kPa
当实际工况与设计工况一致时,补偿系数k=1,但是按过热蒸汽查表则密度ρ=7.154kg/m3,补偿系数
＝1.00379,误差±0.38%。
2 K值(补偿系数)的计算
依据不同的被测介质以及测量的输入信号类型,计算K值(仪表的一级参数设置)的数学模型均不相同。仪表手册中单质量流量(qm)计算公式就列出了24个算式,在实际运用中主要可归纳为两种。
(1)测量蒸汽时
其中 qm为刻度流量;Δp为刻度流量对应的差压;ρ为设计工况下被测介质的密度。
(2)测量其它气体时
其中 ρ20为20℃标准大气压下被测介质的密度;p为设计压力;pA为地区大气压;p0为标准大气压0.101325MPa;T为设计温度;T0=273.15K。
另外,仪表二级参数中流量的输入单位DCA的设置不一样,同一公司K值的计算结果也不相同。下面以武钢四烧结蒸汽流量测量WP智能流量积算控制仪的K值计算为例进行探讨。
武钢四烧结蒸汽流量孔板设计参数:
qm＝40 t/h
Δp=160 kPa
ρ＝12.7423 kg/m3
当DCA＝2 即差压单位以kPa计,则:
当DCA＝3即差压单位以MPa计,则:
以上的例子说明,对差压单位的二级参数DCA设置也应特别留意,否则计量就完全不准了。
3 仪表手册说明不准确容易误导操作
WP系列智能流量积算控制仪操作手册中有一些计算补偿系数K值的例子有问题,容易误导操作。现举手册中一例进行说明。
例7:孔板测量过热蒸汽,差压输入,带温度、压力补偿。
系统有关数据如下:
差压变送器:4～ 20mA,量程:0～0.06MPa
压力变送器:1～5V,量程:0～5MPa
温度变送器:4～20mA,量程:0～400℃
工作点大气压(pA):0.10133MPa
当补偿压力p=5MPa,补偿温度T＝400℃时,最大瞬时流量qm＝100t/h。
仪表选型:WP-L803-08-CAC
根据公式:
p绝压＝p表压＋pA＝5MPa+0.10133MPa＝5.10133 MPa
当压力p＝5.10133MPa,温度T＝400℃时,查过热蒸汽密度表得ρ＝17.7053kg/m3
根据公式:
上述例子未准确地说明补偿的压力与温度是孔板设计的压力与温度,容易误导操作者认为是压力与温度变送器的量程。实际上孔板的设计压力与温度和变送器的量程是不一样的,若按量程来补偿就不正确了。
例如,武钢第二炼钢厂转炉汽化汽的压力测量变送器的量程是0～2MPa,孔板设计的压力是1.3MPa,设计差压是33.33kPa。
按手册例7进行计算,则:
按孔板设计参数计算,则:
这样当实际工况与设计一致时,仪表的满刻度误差为:
误差相对量程的百分比:
(11.85/63)×100%=18.8%
本文从几个方面探讨了WP智能流量积算控制仪在流量测量中进行温度、压力补偿时应注意的问题。其中关键的还是补偿系数K值的计算问题,K值计算错误就会引起测量误差,而这是完全可以避免的人为因素,因此在实际操作中应特别注意这一点
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