以某工業(yè)造紙項目為例，由蒸汽流程圖可知，從電站來蒸汽由總管分為兩支管，高壓側(cè)蒸汽支管壓力、溫度不變，另一蒸汽支管經(jīng)減溫減壓裝置后，蒸汽的壓力和溫度均有所降低，兩蒸汽分支管均安裝有孔板流量計、溫度變送器和壓力變送器，并全部接入DCS中。蒸汽流程圖如圖1所示。
根據(jù)孔板流量計算說明書，介質(zhì)為過熱蒸汽，兩臺孔板流量計設(shè)計工況壓力分別為0.85MPa和0.5MPa，工況溫度分別為200℃和172℃，流量分別為0～15t/h和0～50t/h，各類系數(shù)及蒸汽工況密度等參數(shù)均已在計算說明書中給出。
實際運行時，高壓側(cè)蒸汽管道壓力為0.65～0.7MPa，溫度為220℃左右。低壓側(cè)蒸汽管道壓力為0.45～0.5MPa，溫度為160℃左右�？芍蛪簜�(cè)蒸汽管的實際工況與設(shè)計工況相比，壓力和溫度相對較低，而高壓側(cè)蒸汽管的實際工況壓力比設(shè)計工況偏低，溫度偏高。按照孔板計算說明書要求，在DCS程序中設(shè)置好流量計算公式，直接代入各項參數(shù)，通過差壓變送器顯示的差壓值計算出過熱蒸汽瞬時流量。按照過熱蒸汽性質(zhì)推算，低壓側(cè)蒸汽實際流量應(yīng)該略高于孔板流量計測量流量，高壓側(cè)蒸汽實際流量應(yīng)該低于孔板流量計測量流量。
未進(jìn)行溫壓補(bǔ)償前，兩臺孔板流量計流量運行曲線圖如圖2所示，正常運行時高壓側(cè)蒸汽流量為10t/h左右，低壓側(cè)蒸汽流量為３2t/h左右。
計算過熱蒸汽密度一般采用1967年IFC（國際公式化委員會）擬定的工業(yè)用公式。1997年，IAPWS（國際水和水蒸氣聯(lián)合會）在IFC-1967公式的基礎(chǔ)上，制定并通過了全新的水和水蒸汽計算IAPWS-IF97公式，目前IAPWS-1997公式是最全面、準(zhǔn)確計算水蒸汽熱力性質(zhì)公式。但上述兩套公式有大量的條件要求，不同區(qū)間有不同的密度公式，計算也十分復(fù)雜。IFC根據(jù)公式編制了標(biāo)準(zhǔn)的蒸汽密度表，該蒸汽密度表數(shù)據(jù)齊全適用性廣，簡單易查，而且在化工生產(chǎn)中常用的蒸汽溫度為0～600℃，壓力為0.1～5.0MPa，公式均能滿足使用要求，是目前獲取蒸汽密度最廣泛的方法之一。
根據(jù)孔板流量計運行的溫度、壓力區(qū)間，查詢過熱蒸汽密度表如表1所示。
因為工況原因?qū)嶋H上蒸汽密度是在一直變化中，所以常用的查表法并不適用于DCS程序中。因此需要采用相對簡單的密度補(bǔ)償公式，在一定范圍內(nèi)滿足蒸汽密度表的要求，就可以快速實現(xiàn)密度補(bǔ)償提高測量精度。實現(xiàn)密度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ泻芏�，本文采用密度擬合法對過熱蒸汽進(jìn)行溫壓補(bǔ)償，相對比較容易輸入DCS程序中，在要求的蒸汽溫壓區(qū)間內(nèi)也比較符合IFC⁃1967/IAPWS⁃1997公式要求，計算精度也較高。
擬合公式為：
式中:ρ為補(bǔ)償后的蒸汽密度，kg/m3；T為過熱蒸汽溫度，℃；ｐ為過熱蒸汽壓力，MPa。
根據(jù)擬合公式，參考孔板流量計實際運行的溫度、壓力區(qū)間，計算出過熱蒸汽密度如表2所示。
根據(jù)蒸汽流程圖1所示，將變送器所測過熱蒸汽溫度和壓力數(shù)值，代入式(4)中，分別計算出補(bǔ)償后的兩分支管過熱蒸汽密度，最后代入孔板流量計計算說明書中的流量公式，求出補(bǔ)償。 |
