摘要:針對孔闆(pan)流量計 在蒸汽(qì)測量過程中，因(yin)蒸汽溫度和壓(yā)力的變化導緻(zhì)測量誤差大，通(tong)過對蒸汽溫度(dù)和壓力進行補(bu)償修正，減少✏️儀(yí)表測量誤差。介(jiè)紹了孔闆流量(liang)計測量的基本(ben)原理，對蒸汽進(jin)行溫壓補償的(de)🈲原因以及溫壓(ya)補償的💰處理方(fāng)法、計算方式和(hé)注意事🧑🏽‍🤝‍🧑🏻項，并在(zai)DCS程序中得到驗(yàn)證。
　　孔闆流量計(ji)是一種差壓式(shi)流量計，通過介(jie)質流過标準孔(kong)闆前後的差壓(yā)來測量流量，常(chang)用于測量蒸汽(qì)、液體的流量✉️，是(shì)應用最♉廣泛的(de)流量計之一。孔(kǒng)闆流量計由标(biāo)準孔闆、導壓管(guǎn)路和變送器三(sān)部分組成，在使(shǐ)用過程中介質(zhì)溫度、密度、安裝(zhuang)前❤️後直管段🛀🏻長(zhǎng)度和節流🔞裝置(zhì)精度都會影響(xiang)孔闆流量計的(de)流量測量精度(du)。本文通過在測(cè)量蒸汽流量過(guo)程，因實際工況(kuang)與設計工況不(bú)一緻，而導緻蒸(zheng)汽流量偏差👄過(guò)大對生産運行(hang)帶來的影響爲(wèi)例,介紹了孔闆(pan)流量計的測量(liàng)原理及溫差補(bǔ)償原因,并根據(ju)蒸💁汽的😄性質選(xuan)擇合适的溫壓(ya)補㊙️償函數,并在(zai)DCS程序中驗證了(le)溫壓補償函數(shu)的合理性，提高(gāo)了蒸汽流量測(ce)量⭐的精度。
1.孔闆(pǎn)流量計測量原(yuan)理
　　根據流體力(li)學，單位重量理(li)想流體機械能(néng)沿流線不變♈，勢(shì)能與動能之和(hé)守恒，不随時間(jian)改變，。
　　理想流體(tǐ)的伯努利能量(liang)方程爲:
 
　　位重量(liang)理想流體的動(dong)能;α爲流量修正(zheng)系數
　　位能與壓(yā)能的和爲勢能(néng)，勢能與動能的(de)和爲機械能，假(jiǎ)設蒸汽通過标(biāo)準孔闆前後機(ji)械能守恒。
根據(jù)斷面流量方程(cheng):
 
　　式中:Q爲蒸汽流(liú)量，一般用質量(liàng)流量表示，kg/h;ʋ爲蒸(zheng)汽流速，m/s;A爲斷面(miàn)面積，m2。
　　當蒸汽通(tōng)過标準孔闆後(hòu)，因斷面面積縮(suo)小流速會增加(jia)，流速的增加又(yòu)會導緻斷面處(chu)壓力減少，就會(huì)在标準孔闆前(qián)後産生一個差(chà)壓值。差壓值與(yu)流速成一定比(bǐ)例關系，流速❤️與(yǔ)斷面面積成反(fǎn)比例關系♍。由式(shi)(1)、(2)可知，根據前後(hòu)❗差壓值就可以(yi)計算出蒸汽流(liú)量。
　　可求出孔闆(pǎn)流量計蒸汽流(liú)量公式爲:
 

　　式中(zhōng):CƐ爲流出系數，與(yǔ)可膨脹系數、流(liú)量系數等參數(shu)有關，爲一常數(shu),标準孔闆計算(suàn)說明書給出;d1爲(wei)上遊管道内徑(jìng)，d2爲标準孔闆開(kai)孔直徑,m;△p爲差壓(yā)變送器顯💘示的(de)差壓值，pa;ρ爲🐕蒸汽(qi)的密度，kg/m3.
2蒸汽溫(wen)壓補償的原理(li)
2.1蒸汽的特性
　　蒸(zheng)汽是一種氣體(tǐ)，分爲飽和蒸汽(qì)和過熱蒸汽。有(yǒu)限密閉🥵空間内(nei)的液體在一定(dìng)的壓力下加熱(rè)至沸騰，就會逐(zhu)漸開始汽化🐆變(bian)爲蒸汽。當單位(wèi)時間内進人密(mi)閉空間的分子(zi)數與🔞返回液體(tǐ)中的分子數相(xiàng)等時，密閉空間(jiān)内的蒸汽分子(zi)密度也不再‼️發(fa)生變化🏃‍♂️，此時蒸(zhēng)發與凝結會處(chù)于🐇一種動平衡(héng)狀态，稱爲飽和(hé)狀态，産生的蒸(zheng)汽就是飽和蒸(zhēng)汽。飽和蒸汽的(de)溫度和壓力一(yi)一對應，兩者之(zhi)間存在🌍一個變(biàn)量關系。飽和蒸(zhēng)汽又分爲幹飽(bǎo)和蒸汽和濕飽(bǎo)和蒸汽，千飽和(hé)蒸汽不含水分(fèn)，但實✍️際運行中(zhōng)很難達到這種(zhong)狀态。理想飽和(hé)蒸汽⚽根據溫度(dù)和壓力值，就可(kě)以推導出蒸汽(qi)密度。對飽和蒸(zhēng)汽進行溫壓補(bu)償，根據實際測(cè)得的溫度、壓力(lì)值，通過蒸汽密(mi)度表推導出合(he)适的函數關💛系(xi)式即可。
　　繼續加(jiā)熱飽和蒸汽，飽(bǎo)和蒸汽中的水(shuǐ)分會逐漸減少(shǎo)直📐至完全蒸發(fa)，蒸汽溫度會繼(ji)續上升最終超(chāo)過該壓力對應(yīng)的飽和溫度，成(cheng)爲過熱蒸汽。在(zai)工況波動範圍(wéi)較大或管道保(bao)溫效果不好的(de)情況下，過熱🛀蒸(zhēng)汽也會變爲飽(bao)和🈲蒸汽形成氣(qi)液二相流。過熱(re)蒸汽性質比較(jiào)複雜，溫度與❓壓(yā)力不再具有一(yī)-對應關系，并不(bu)服從理想氣體(tǐ)公式，隻能看作(zuò)實際氣✉️體。通常(cháng)過熱蒸汽密度(du)與溫度成反比(bi),與☁️壓力成正比(bi)，過熱蒸汽在不(bú)同溫度、壓力區(qū)間的函數🧑🏾‍🤝‍🧑🏼關系(xì)也不同，很難用(yong)-一個統一的函(han)數關系式表達(da)出來
2.2蒸汽溫壓(ya)補償的目的
　　在(zai)蒸汽測量中，設(she)計工況與實際(jì)工況相對比往(wang)往💘存💞在偏差，孔(kong)闆流量計的可(kě)膨脹系數、流量(liang)系數等☂️參數都(dōu)會改變🐆，蒸汽密(mì)度更會産生較(jiao)大變化。如果不(bu)對蒸汽進行溫(wēn)壓補償，測量顯(xiǎn)示的流量值與(yǔ)實際值相比就(jiù)會有誤差，影響(xiang)儀表的正常使(shǐ)用，需要🏃‍♂️采用溫(wēn)壓補償對流量(liàng)測量結果予以(yǐ)修正。
　　對蒸汽進(jin)行溫壓補償，就(jiu)是根據蒸汽實(shí)際運行工況的(de)溫度、壓力，通過(guo)相應的溫壓補(bu)償公式轉換出(chu)🆚蒸汽的實際密(mì)度，最後計算出(chū)蒸汽的實際流(liú)量。由♻️式(3)可知，如(ru)果實際工況參(can)數與設計工況(kuang)參數偏差不大(dà)，流出系數CƐ。可以(yǐ)默認不變。故蒸(zheng)汽進行溫壓補(bu)💞償的核心，就是(shi)對蒸汽密度進(jin).行補償。過熱蒸(zheng)汽密♊度補償的(de)難點，就是需要(yào)通過蒸汽的溫(wen)度和壓力✨,推導(dao)出與蒸汽密🏒度(dù)的關系，并能找(zhǎo)🤟到合理的函數(shu)公☔式表達出來(lai)。
　　在進行溫壓補(bu)償之前，要盡量(liàng)減少孔闆流量(liang)計安裝等問題(tí)帶♊來的誤差。首(shou)先是孔闆流量(liang)計的選型是否(fǒu)合理，量程📱應該(gāi)适宜;檢查标準(zhun)孔闆有無變形(xíng)，安裝方向是否(fou)正确;孔🔆闆流量(liàng)計前後直管段(duàn)距離是否滿足(zú)計算說明書要(yào)求，需滿足前20倍(bèi)🔆管徑後10倍管徑(jìng)距離;孔闆流量(liang)計、導壓管安裝(zhuang)時，正負壓側冷(lěng)凝水罐安裝高(gāo)度應一緻,冷凝(ning)水罐溢流口位(wei)⁉️置應高于取壓(yā)口，水平導壓管(guǎn)保持一定角度(dù)，避免高低壓💔側(ce)導壓管内殘留(liu)☔冷凝水産生附(fù)加差壓;檢查孔(kong)🌈闆高低壓側導(dǎo)壓管和 三閥組(zu) 有無異物阻塞(sai)，不定時打開排(pái)污閥排污。檢查(chá)DCS程序❓回路，各類(lèi)參✊數值設置是(shì)否與計算說明(míng)書--緻，公式⛱️是否(fou)正确，最後用信(xìn)号發生器模拟(ni)差壓信号，結合(hé)計算說明書在(zai)♈DCS程序中🈲驗證流(liú)量是否正确。
2.3蒸(zheng)汽溫壓補償的(de)方式
　　以某工業(ye)造紙爲例，由蒸(zhēng)汽流程圖可知(zhī),從電站來蒸汽(qi)由總管分爲兩(liang)支管，高壓側蒸(zhēng)汽支管壓力、溫(wēn)㊙️度不❄️變，另一蒸(zhēng)📧汽支管經🏃🏻減溫(wēn)減壓裝置後，蒸(zheng)汽的壓力和溫(wen)度均有所降❌低(dī)，兩蒸汽分支🈲管(guǎn)均安裝有孔闆(pǎn)流量🧡計、 溫度變(biàn)送器 和 壓力變(biàn)送器 ,并全部接(jie)人DCS中。蒸汽流程(chéng)圖如圖1所示。
 
　　根(gen)據标準孔闆計(jì)算說明書，介質(zhì)爲過熱蒸汽,兩(liǎng)台孔闆流🙇‍♀️量計(jì)💁設計工況壓力(lì)分别爲0.85MPa和0.5MPa,工況(kuàng)溫度分别爲200℃和(he)172℃，流🙇🏻量分别爲0~15Vh和(he)0~50t/h,各類系數及蒸(zhēng)汽工況密度等(deng)參數均已在計(jì)算說明書中💞給(gei)出。
　　實際運行時(shí)，高壓側蒸汽管(guǎn)道壓力爲0.65~0.7MPa,溫度(du)爲220℃左右。低壓💚側(ce)🧡蒸汽💋管道壓力(lì)爲0.45~0.5MPa,溫度爲160℃左右(yòu)。可知低壓側蒸(zhēng)汽🔞管的實際工(gōng)況與設計工況(kuang)相比，壓力和溫(wen)度💛相對低，而高(gāo)壓🔆側蒸汽管的(de)實際工況壓力(lì)比設計工況偏(pian)低，溫度偏高。按(an)照孔闆計算說(shuo)明要求，在DCS程序(xu)中設置好流量(liàng)計算公式，直接(jie)代人各項參數(shu)，通過 差壓變送(sòng)器 顯示的差壓(yā)值計算出過熱(rè)蒸汽瞬時流量(liang)。按照過熱🔅蒸💰汽(qì)💰性質推.算，低壓(ya)側蒸汽實際流(liú)量應該略高于(yu)孔闆流量計測(ce)量流量，高壓側(cè)蒸汽實際流量(liang)應該低于孔闆(pan)流😍量計測量流(liu)量。
　　未進行溫壓(ya)補償前，兩台孔(kǒng)闆流量計流量(liàng)運行曲線❤️圖如(ru)圖2所示，正常運(yun)行時高壓側蒸(zhēng)汽流量爲10t/h左右(yòu)，低📐壓側蒸汽流(liú)量爲32tV/h左右。
 
　　計算(suàn)過熱蒸汽密度(dù)一般采用工業(yè)用公式。在IFC-1967公式(shi)的基🐆礎🙇‍♀️上，制定(dìng)并通過了全新(xīn)的水和水蒸汽(qi)計算公式，目前(qian)公式♋是最全面(mian)㊙️、準确計算水蒸(zhēng)汽熱力性質公(gōng)式🔞。但上述兩套(tao)公式有大量的(de)條🐉件要求，不同(tóng)區間有不同的(de)密度公式，計算(suan)也十分複雜。根(gēn)據公式編制了(le)标準的蒸汽密(mì)度表，該蒸汽密(mì)度表數據齊全(quán)适用性廣，簡單(dan)易查，而且在化(hua)工生産中常用(yong)的蒸汽溫度爲(wèi)0~600℃，壓力爲0.1~5.0MPa,公式均(jun)能滿足使用要(yào)求，是目前獲取(qǔ)蒸汽密度最廣(guǎng)泛的方法之一(yī)🍓。
　　根據孔闆流量(liàng)計運行的溫度(du)、壓力區間，查詢(xun)過熱蒸汽密度(du)表如表1所示。
 
　　因(yin)爲工況原因實(shí)際上蒸汽密度(du)是在一直變化(hua)中☀️，所以常💚用的(de)查表法并不适(shi)用于DCS程序中因(yin)此需要💛采用相(xiàng)對簡單的密度(du)補償公式，在一(yi)定範圍内滿足(zú)蒸汽密度表的(de)要求，就可以快(kuài)速實現密度補(bǔ)償提高測量精(jing)度。實現密度補(bu)償的方法有很(hěn)多，采用密度拟(nǐ)合法對過熱蒸(zheng)汽進行溫壓補(bǔ)償，相對比較⭐容(róng)易輸人DCS程🔱序中(zhōng)，在要求的蒸汽(qi)溫壓區間内也(yě)比較符合公式(shi)要求⛷️，計算精度(du)也較高。
拟合公(gōng)式爲:
 
　　式中:ρ爲補(bu)償後的蒸汽密(mì)度，kg/m3;T爲過熱蒸汽(qi)溫度,℃;p爲過🥰熱蒸(zheng)汽💃🏻壓力，MPa。
　　根據拟(ni)合公式，參考孔(kǒng)闆流量計實際(ji)運行的溫度、壓(ya)🐪力區間，計算出(chū)過熱蒸汽密度(du)如表2所示。
 
　　根據(ju)蒸汽流程圖1所(suǒ)示，将變送器所(suǒ)測過熱蒸汽溫(wēn)度和壓力數值(zhí)，代人式(4)中，分别(bié)計算出補償後(hou)的兩分支管過(guo)熱蒸汽密🌈度，最(zui)後代人标準孔(kǒng)闆計算說明書(shu)中的流量公式(shi)，求出補償後的(de)蒸汽流量，最終(zhong)實現了對蒸汽(qì)的溫壓補償。
2.4蒸(zhēng)汽溫壓補償的(de)結果
　　以采取溫(wēn)壓補償措施前(qian)後七天，電站總(zong)管累計蒸☀️汽🐕流(liú)♉量與進車間兩(liǎng)分支管累計蒸(zhēng)汽流量之和數(shu)據進行對🧑🏾‍🤝‍🧑🏼比。期(qi)間孔闆流☔量計(ji)正常運行流量(liàng)連續無大波動(dòng)，無停🈲機、檢修等(deng)事故💞。高壓側蒸(zhēng)汽管道壓力爲(wèi)0.65~0.7MPa,溫度爲220℃左右。低(dī)壓側蒸汽✉️管道(dao)壓力爲0.45~0.5MPa,溫度爲(wei)160℃左右。記錄數據(jù)如表3所示。
 
　　蒸汽(qi)溫壓補償前流(liu)量的誤差率爲(wei):(7548.72-6614.28)/6614.28≈14.13%
　　蒸汽溫壓補償(cháng)後流量的誤差(chà)率爲:(6873.41-6542.56)/6542.56≈5.06%
　　通過對前(qian)後流量誤差率(lü)對比可得知，對(duì)蒸汽采用🈲合理(lǐ)的🌏溫壓補償方(fāng)式後，流量測量(liàng)相對誤差比補(bǔ)償前大大♉減少(shǎo)，證明對蒸汽進(jin)行溫壓補償是(shi)有效的，提高了(le)孔闆流量計測(cè)量的正确性。
2.5蒸(zheng)汽溫壓補償需(xu)注意的問題
(1)對(dui)蒸汽進行溫壓(yā)補償過程中，一(yī)般的溫壓補償(chang)方式比🈲較簡單(dan)，可能存在較大(dà)的誤差。特别是(shi)不符合理想🔴氣(qì)體狀态的過熱(re)蒸汽，或是高溫(wēn)高壓狀态和對(duì)蒸汽流量測量(liang)準确性要求比(bi)較高😄的場合，必(bì)須要有正确的(de)算法才能保證(zheng)數⁉️據的正确性(xing)。
(2)選擇合适的溫(wēn)壓補償算法很(hen)重要，需要滿足(zu)蒸汽的運行區(qu)間♉，注意補償算(suàn)法相應的限制(zhì)條件，溫度、壓力(li)🔴等單位的🚶‍♀️正确(què)選擇與使用,補(bu)償結果要符合(he)蒸汽密度表要(yào)求。
(3)溫壓補償要(yao)從實際出發,孔(kong)闆流量計的選(xuǎn)型、安裝位⛹🏻‍♀️置🌈要(yao)合理，運行前要(yao)進行流量校正(zheng)。溫度、壓力變送(song)器測量值要準(zhun)确，這是溫壓補(bu)償的前提，不然(rán)對溫壓補🎯償的(de)結果都會造成(cheng)較大影響。
(4)僅針(zhēn)對差壓式蒸汽(qi)流量測量的溫(wēn)壓補償方式提(tí)出探讨，對🔞于其(qí)他類型儀表的(de)溫壓補償方式(shi)，還需結合儀表(biǎo)檢測原理，具體(ti)問題具體分析(xi)。
3結束語
　　通過對(dui)蒸汽進行溫壓(ya)補償，選擇合适(shi)的補償方法☂️能(néng)減少工💰況等原(yuan)因帶來的誤差(chà)。但也要看到一(yī)般🤩的蒸汽溫壓(ya)補償方法适用(yong)于工況較穩定(dìng)的情況，如果各(ge)項參數波動較(jiào)🐉大還是難以保(bao)證數據的正确(que)性，既要保證蒸(zheng)汽測量的連續(xù)性和穩🥰定性,也(yě)要根據實際情(qing)況選擇合理的(de)溫壓補償方法(fǎ)。通過介紹孔闆(pan)流量計溫壓補(bu)償的原因和方(fang)法，并舉例說明(ming)采用溫壓補償(cháng)📐的有效性，證明(ming)選擇合理的溫(wen)壓補償方法能(néng)提高蒸汽測量(liang)的準确性。此⛷️外(wài)蒸汽傳輸過程(cheng)中蒸汽濕度、氣(qì)液二相流、壓縮(suō)系數等影響✔️流(liú)量正确的問題(tí)，都值得探索的(de)。

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