流量補償計算組態(tài)的應(yīng)用范文
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《華電技術(shù)雜志》2014年第九期
艾默生公司OVATION系統(tǒng)對鍋爐給水流量補償組態(tài)應(yīng)用分析，如圖2所示。給水流量差壓信號經(jīng)過折線函數(shù)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(jié)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(xué)特性，根據(jù)給水的壓力、溫度計算出水的比容，相應(yīng)輸入IN1，IN2，IN3，分別代表給水溫度、壓力和當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Αｅ仩t給水屬于壓縮液體對應(yīng)STM－TBL算法塊參數(shù)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(nèi)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(shù)K=10換算成國際單位制。STEAMFLOW算法塊將根據(jù)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(jīng)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，F(xiàn)LOW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(tài)時輸入類型選擇時一定要區(qū)分清楚。算法塊設(shè)置參數(shù)有SCAL是標(biāo)度因子，可理解為差壓式流量計的流量系數(shù)K。BASE是基本比容，默認(rèn)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(tài)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(jié)流裝置長徑噴嘴設(shè)計計算書提供的數(shù)據(jù):刻度質(zhì)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(shù)，1．00;流量系數(shù)，1．0703;節(jié)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(jié)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(jù)公式(3)和質(zhì)量守恒定律可推導(dǎo)出。標(biāo)度因子SCAL=1/ρ=42082．48，基本比容BASE=1/ρD=0．0013，將上述計算數(shù)值填入算法塊功能參數(shù)欄完成設(shè)置，從中可以看出在運用DCS組態(tài)軟件中的宏算法塊進行組態(tài)時要對算法塊計算公式深入研究，弄清楚內(nèi)部參數(shù)變量的功能和參數(shù)設(shè)置方法。目前工業(yè)上應(yīng)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(yīng)根據(jù)威力巴流量計算書提供的流量計算公式進行組態(tài)。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(jù)用戶提供的工藝參數(shù)利用威力巴差壓計算軟件獲得流量和差壓對應(yīng)關(guān)系的計算結(jié)果，所得計算結(jié)果中的流量系數(shù)和差壓在計算時已對工藝參數(shù)中的設(shè)計溫度、設(shè)計壓力進行溫壓補償，只需按照公式(8)進行組態(tài)輸入相應(yīng)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(fù)進行補償計算，簡化了計算過程。流量補償計算的組態(tài)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(yīng)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(jīng)過論證的，這樣才能獲得準(zhǔn)確的流量計算結(jié)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(shù)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(dǎo)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(shù)實現(xiàn)小信號切除，其中算法塊函數(shù)f(x)的函數(shù)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(chǎn)生不必要的線性誤差。當(dāng)切除值設(shè)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(jīng)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(dāng)差壓信號低于LOWMON設(shè)定的小信號切除點數(shù)值時自動將差壓歸為零對應(yīng)常數(shù)A=0，差壓信號的線性沒有改變。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及儀表制造技術(shù)的不斷改進，差壓變送器和不同類型的流量計的精確度、穩(wěn)定性大幅提高，小信號切除點也越來越小。現(xiàn)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(yīng)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(yīng)根據(jù)具體條件和要求合理設(shè)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(shè)置流量切除數(shù)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(shè)置和調(diào)整切除數(shù)值。
2．3流量計算的單位要統(tǒng)一流量補償計算應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)流量，標(biāo)準(zhǔn)流量能夠真實反映流體流過管道的流量數(shù)據(jù)。通常來說，液體和蒸汽流量用質(zhì)量流量表示(kg/h或t/h)，氣體流量用標(biāo)準(zhǔn)體積流量表示(m3/h)。對于電廠鍋爐的風(fēng)量和煙氣量計算也應(yīng)該使用體積流量單位m3/h而不應(yīng)使用質(zhì)量流量單位t/h表示，從實際流量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)體積流量要根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程作相應(yīng)數(shù)值計算轉(zhuǎn)化。當(dāng)DCS算法塊內(nèi)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(shù)作相應(yīng)的邏輯處理。
3結(jié)束語
流量補償計算組態(tài)的正確及計算結(jié)果的準(zhǔn)確與否關(guān)系到熱力系統(tǒng)自動控制的正常投入以及設(shè)備的穩(wěn)定運行。準(zhǔn)確的流量計算數(shù)據(jù)同時也是衡量機組安全穩(wěn)定運行的一項重要經(jīng)濟技術(shù)考核指標(biāo)，對于電廠的節(jié)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(fā)有限公司