流量補償計算組態的應用范文

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《華電技術雜志》2014年第九期

1DCS流量補償的應用

艾默生公司OVATION系統對鍋爐給水流量補償組態應用分析，如圖2所示。給水流量差壓信號經過折線函數f(x)對流量小信號切除后輸入流量計算塊STEAMFLOW，同時給水溫度、壓力信號輸入汽水熱力計算塊STM－TBL計算出給水比容結果，然后送入STEAMFLOW對給水流量作實時流量補償。圖2中STM－TBL算法塊是計算水和汽的熱力學特性，根據給水的壓力、溫度計算出水的比容，相應輸入IN1，IN2，IN3，分別代表給水溫度、壓力和當地大氣壓力。鍋爐給水屬于壓縮液體對應STM－TBL算法塊參數選擇VCLTP。算法塊的工程單位可選英制或國際單位制，通常選用國際單位制。算法塊內使用的壓力單位是bar，實際給水壓力單位是MPa，因此給水壓力輸入算法塊GAINBIAS乘上系數K=10換算成國際單位制。STEAMFLOW算法塊將根據差壓或流量輸入作為流量測量進行流量補償計算，IN1為差壓或流量輸入信號，IN2為STM－TBL算法塊的輸出給水比容信號，OUT輸出為經過補償計算的給水流量。STEAMFLOW算法塊提供的計算公式有。DELTAP公式適用于差壓式流量計輸出差壓信號，未有開方需在DCS開方，FLOW公式適用于差壓式流量計輸出差壓信號在變送器或DCS的AI輸入信號已作開方處理不需在邏輯里開方。STEAM-FLOW算法塊組態時輸入類型選擇時一定要區分清楚。算法塊設置參數有SCAL是標度因子，可理解為差壓式流量計的流量系數K。BASE是基本比容，默認值是1。GAIN為IN2輸入變量的增益，DCS流量補償計算邏輯圖如圖2所示。

2流量補償組態的問題

2．1正確選用流量補償計算公式查閱鍋爐給水流量測量節流裝置長徑噴嘴設計計算書提供的數據:刻度質量流量，1000000kg/h;差壓上限，60000Pa;工作壓力，22．28MPa;工作溫度，285℃;操作密度，765．37kg/m3;可膨脹系數，1．00;流量系數，1．0703;節流件開孔直徑(d)，185．687mm等，計算書中提供流量計算公式。從計算結果可以看出，上述公式與差壓式流量計基本流量公式(3)是一致的，根據公式(3)和質量守恒定律可推導出。標度因子SCAL=1/ρ=42082．48，基本比容BASE=1/ρD=0．0013，將上述計算數值填入算法塊功能參數欄完成設置，從中可以看出在運用DCS組態軟件中的宏算法塊進行組態時要對算法塊計算公式深入研究，弄清楚內部參數變量的功能和參數設置方法。目前工業上應用較廣泛的威力巴流量計，對其測量流體進行流量補償計算時應根據威力巴流量計算書提供的流量計算公式進行組態。威力巴流量計算書提供氣體流量公式。威力巴流量計算書是根據用戶提供的工藝參數利用威力巴差壓計算軟件獲得流量和差壓對應關系的計算結果，所得計算結果中的流量系數和差壓在計算時已對工藝參數中的設計溫度、設計壓力進行溫壓補償，只需按照公式(8)進行組態輸入相應的信號即可完成對氣體流量補償計算。不再用理想氣體方程重復進行補償計算，簡化了計算過程。流量補償計算的組態方式是靈活多樣的，對于不同流體和不同的流量測量儀表應采用合理的流量補償計算公式，但計算公式的選擇必須是正確且經過論證的，這樣才能獲得準確的流量計算結果。

2．2流量小信號切除處理方法由于流量測量在小信號時測量誤差比較大，流量儀表的零漂及虛假信號干擾，會造成小流量測量數值變化很大。從而增大流量小信號測量的誤差。為了克服各種原因引起的小信號所導致的不良后果，通常采用流量小信號切除處理方式。在圖2中，給水流量利用折線函數實現小信號切除，其中算法塊函數f(x)的函數x=0．1，y=0，x=100，y=100。雖然能將小信號切除，但是改變差壓輸入信號的線性會產生不必要的線性誤差。當切除值設置的越大，差壓信號的非線性所引起的流量誤差就越大。給水流量需對差壓進行開方運算，由于開方對誤差有放大作用，差壓線性誤差經開方運算后誤差也會變得更大。為了合理切除小信號可做出如下改進。圖3所示的當差壓信號低于LOWMON設定的小信號切除點數值時自動將差壓歸為零對應常數A=0，差壓信號的線性沒有改變。隨著科學技術的發展以及儀表制造技術的不斷改進，差壓變送器和不同類型的流量計的精確度、穩定性大幅提高，小信號切除點也越來越小。現在世界上許多儀表制造廠都將差壓切除點減小為0．75%，對應的流量值為8．7%。總的原則是在能達到目的的前提下，將切除值盡量選得小一些。熱工人員應根據具體條件和要求合理設定切除點。對于流量小信號的切除，最好放在DCS處理，而不要在差壓變送器或流量儀表設置流量切除數值。由于DCS功能強大，能夠方便、直觀地看到流量變化的實時和歷史趨勢，可以更方便地設置和調整切除數值。

2．3流量計算的單位要統一流量補償計算應使用標準流量，標準流量能夠真實反映流體流過管道的流量數據。通常來說，液體和蒸汽流量用質量流量表示(kg/h或t/h)，氣體流量用標準體積流量表示(m3/h)。對于電廠鍋爐的風量和煙氣量計算也應該使用體積流量單位m3/h而不應使用質量流量單位t/h表示，從實際流量轉換成標準體積流量要根據理想氣體狀態方程作相應數值計算轉化。當DCS算法塊內部使用國際單位制或英制單位計算時，若與輸入變量單位不一致，要對輸入變量乘上一定系數作相應的邏輯處理。

3結束語

流量補償計算組態的正確及計算結果的準確與否關系到熱力系統自動控制的正常投入以及設備的穩定運行。準確的流量計算數據同時也是衡量機組安全穩定運行的一項重要經濟技術考核指標，對于電廠的節能減排方面有著重要意義，希望能引起熱工人員對流量計算工作的足夠重視。

作者：陳樂單位：廣州粵能電力科技開發有限公司