摘要:冶煉廠測量蒸汽時(shí)多選用渦街流量計(jì)，而渦街流量計(jì)輸出多為體積流量,不方便進(jìn)行能源統(tǒng)計(jì)熱力計(jì)算。根據(jù)貴煉廠現(xiàn)有設(shè)備，通過DCS對渦街流量計(jì)的輸出數(shù)據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)換成顯示質(zhì)量流量輸出，在不更換設(shè)備的情況下,可以獲得能源統(tǒng)計(jì)所需要的質(zhì)量單位，便于能源統(tǒng)計(jì)熱力計(jì)算。
1引言.
冶煉廠內(nèi)測量蒸汽流量大部分使用的是羅斯蒙特公司的渦街流量計(jì)，其測量不帶溫壓補(bǔ)償功能，輸出結(jié)果為蒸汽體積流量,無法直接輸出質(zhì)量流量信號。而根據(jù)國家規(guī)定，能源統(tǒng)計(jì)熱力方面，其計(jì)算方法是根據(jù)鍋爐出口蒸汽和熱水的溫度壓力在焓熵圖(表)內(nèi)查得每千克的熱焓減去給水(或回水)熱焓，乘上鍋爐實(shí)際產(chǎn)出的蒸汽或熱水?dāng)?shù)量(流量表讀出)計(jì)算。其簡單的換算方式為:1t標(biāo)煤產(chǎn)29302/(2802--436)=12.38t蒸汽是按照100%熱效率得出的(實(shí)際上是不可能的)，其所需的是質(zhì)量單位。為此，將渦街流量計(jì)1輸出體積流量信號轉(zhuǎn)換成質(zhì)量流量是有必要的。
2渦街流量計(jì)原理.
測量蒸汽用主要用渦街流量計(jì)測量(21。渦街流量計(jì)是根據(jù)卡門(Karman)渦街原理研究生產(chǎn)的測量氣體、蒸汽或液體的體積流量、標(biāo)況的體積流量或質(zhì)量流量的體積流量計(jì)。如圖1,在流體前進(jìn)的方向上放置-一個(gè)非流線型的物體，在一定的條件下可以在物體后面得到穩(wěn)定的漩渦列，通過測量出漩渦列的頻率就可以得到流體的速度從而得到其體積流量。
隨著時(shí)代的發(fā)展，目前的渦街流量計(jì)都能輸出質(zhì)量流量，只是根據(jù)廠家型號不同，有的渦街流量計(jì)內(nèi)置溫壓補(bǔ)償裝置，儀表內(nèi)部就能進(jìn)行體積1質(zhì)量轉(zhuǎn)換，能顯示輸出質(zhì)量流量到系統(tǒng)中;不帶溫度補(bǔ)償?shù)臏u街流量計(jì)，只能通過在流量計(jì)中設(shè)置固定的工況介質(zhì)密度來實(shí)現(xiàn)固定補(bǔ)償將體積流量轉(zhuǎn)換為質(zhì)量流量后輸出。
3公式原理.
理論_上介質(zhì)的質(zhì)量流量等于體積流量與密度的乘積，如果使用不具有溫度補(bǔ)償功能的渦街流量計(jì)測量流量，同時(shí)又要得到質(zhì)量流量，需要通過在流量計(jì)中設(shè)置固定的工況介質(zhì)密度來實(shí)現(xiàn)固定補(bǔ)償將體積流量轉(zhuǎn)換為質(zhì)量流量后輸出，或者流量計(jì)輸出體積流量，在DCS中輸人固定的密度進(jìn)行補(bǔ)償,從而得到介質(zhì)的質(zhì)量流量。但由于負(fù)荷的變化，飽和蒸汽壓力可能存在大幅波動，采用這種方式得到的質(zhì)量流量，與實(shí)際流量會有較大的偏差。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，飽和水蒸汽密度與壓力及密度的關(guān)系(4)如表2。
根據(jù)工廠正常生產(chǎn)時(shí)，低壓鍋爐房給工藝蒸汽壓力不會低于0.2MPa不會高于1.6MPa。在這個(gè)壓力范圍取5個(gè)點(diǎn)根據(jù)公式計(jì)算，參照對應(yīng)表確認(rèn)精度，見表3。
經(jīng)確認(rèn)，壓力越低則相對誤差越大。從圖2中可以看出，工廠正常生產(chǎn)時(shí)在這區(qū)間內(nèi)的均相對誤差在允許范圍之內(nèi)。
4DCS編程
一般情況下，蒸汽的質(zhì)量流量只考慮壓力或者溫度補(bǔ)償之中的一種，飽和蒸汽就只用當(dāng)前壓力下的密度就行了，再根據(jù)質(zhì)量流量=密度x體積流量，就能計(jì)算出工況下的質(zhì)量流量。
工廠內(nèi)低壓鍋爐房出來的蒸汽為飽和蒸汽，裝渦街流量計(jì)的管道上前后至少有1個(gè)壓力表，同時(shí)x信號均進(jìn)DCS同一控制柜，則默認(rèn)同一管道上流量計(jì)壓力測量位置--致。
假設(shè)蒸汽總管流量計(jì)FI4670，蒸汽總管壓力PI1010根據(jù)上面的公式，在和利時(shí)MACSV系統(tǒng)(6中編寫程序，同時(shí)增加中間點(diǎn)變量Z1010為密度，F(xiàn)I4670H為蒸汽總管流量，單位為t/h。根據(jù)蒸汽總管壓力PI1010就能計(jì)算出的質(zhì)量流量。
工廠正常生產(chǎn)時(shí)低壓鍋爐房壓力范圍在0.6MPa與0.9MPa之間，不會低于0.4MPa。壓力為0.2時(shí)用Z=-1.25x2+5.745x+0.0281計(jì)算結(jié)果為1.1271，則把壓力為0.2以下時(shí)默認(rèn)密度取固定值1.13，方便計(jì)算。然后編寫程序如下:
IF_PI1010_.AV<0.2THEN
Z1010:=1.13;
END_IF
IF0.2<=_PI1010_.AVAND_PI1010_.AV<0.5THEN
Z1010:=(-0.4*_PI1010_.AV+5.41)*_PI1010_.AV+0.0632
END_IF
IF0.5<=_PI1010_.AVAND_PI1010_.AV<1.2THEN
Z1010:=(-0.09*_PI1010_.AV+5.089)*._PI1010_.AV+0.1469
END_IF
IF1.2<=._PI1010_.AVAND_PI1010__.AV<2THEN
Z1010:=(0.01*_PI1010_.AV+4.865)*__PI1010_.AV+0.2754
END_IF
最后根據(jù)流量計(jì)參數(shù)4~20mA中對應(yīng)單位體積流量量程，體積流量x密度/1000=質(zhì)量流量，計(jì)算出對應(yīng)的瞬時(shí)質(zhì)量流量，圖3為換算示意圖。
最后在DCS畫面上引用FI4670H就能顯示蒸.汽體積流量對應(yīng)的質(zhì)量流量，同理，所需的累計(jì)質(zhì)量等數(shù)據(jù)就能根據(jù)FI4670H計(jì)算出來。
5結(jié)束語
類似渦街流量計(jì)的體積流量計(jì)，都能利用同一蒸汽管道上的壓力表進(jìn)行換算，在DCS系統(tǒng)中算出相應(yīng)的質(zhì)量流量，而不用更換新的設(shè)備，這是渦街流量計(jì)利用DCS系統(tǒng)功能的一種優(yōu)化應(yīng)用。
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