DCS系統(tǒng)檢測蒸汽流量計溫壓補償程序過程

摘要: 隨著生產(chǎn)對能耗成本核算的要求越來越高， 蒸汽的準確計量也越來越重要。由于蒸汽的來源復雜， 其壓力 、溫度變化范圍也較大， 造成蒸汽的密度變化也較大 。采用渦街流量計進行測量累積， 儀表本身不能自動補償工況所帶來密度變化， 這就給蒸汽計量誤差帶來了較大的影響。主要針對上述出現(xiàn)的問題， 闡述了渦街流量計在蒸汽測量時如何利用DCS 準確地計算出蒸汽的密度 ， 從而達到準確計量的目的。

引 　言

        蒸汽是工礦企業(yè)使用最為廣泛的二次能源，其測量的準確性對節(jié)約能源、成本核算、提高經(jīng)濟效益等有著重要意義。目前 ，蒸汽的測量主要采用渦街流量計 、孔板流量計，然后通過二次表和溫度、壓力變送器進行溫壓補償計算出質(zhì)量。雖然測量流量的儀表種類繁多 ， 但大多數(shù)以體積測量為主 ，而蒸汽在日常貿(mào)易交接 、能耗統(tǒng)計中以質(zhì)量計量為準，這就要求準確地將體積流量轉(zhuǎn)換成質(zhì)量流量 。在實際測量蒸汽流量時， 往往現(xiàn)場工況與設(shè)計工況不相符，蒸汽的工況變化對測量影響較大 ， 蒸汽的密度隨著溫度、壓力的變化而變化。

1　補償實施

        蒸汽處于過熱狀態(tài)，其溫度、壓力變化時，密度有很大的變化，如果不進行溫壓補償，測量就會引起較大的誤差。為此筆者利用在用渦街流量計通過 DCS實現(xiàn)蒸汽溫壓補償 ，改造工程量少 ，節(jié)約費用，大大地提高計量準確度 。具體方法如下。

        以浙大中控的 JX-300X 系統(tǒng)為例，首先將密度值定義為浮點數(shù) DENSITY，通過自定義函數(shù)的方式實現(xiàn)。過熱蒸汽密度表有溫度和壓力兩個自變量。由于該公司蒸汽壓力在0.4～ 1.0 MPa 范圍內(nèi)變化，溫度變化以不同裝置實際需要確定變化范圍 ，這樣可以減少應(yīng)用程序 ，不必將整個密度表都寫到程序里， 可以只寫蒸汽壓力、蒸汽溫度在一定范圍變化的程序， 超出此范圍可以賦予一個定值 。分析得出溫度和壓力的變化在一定范圍內(nèi)近似線性 ，通過此規(guī)律 ，將蒸汽壓力進行細分 ，每 0.1 MPa 之間都隨著溫度進行變化，以蒸汽壓力在 0.4～ 0.5 MPa 隨溫度變化的例子說明密度計算程序， 首先在 DCS中定義密度計算程序(從略)，表 1 是程序中采用的密度表。

過熱蒸汽密度

        定義密度計算程序是蒸汽壓力 0 .4～ 0.5 MPa的一個函數(shù)， 以相同的方法定義0 .5～ 0.6 MPa ，0.6～ 0.7 MPa ， 一直到 0.9 ～ 1 MPa 等若干個函數(shù)，這里不再重復。通過對壓力值范圍的判斷調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)，就可以得到較為準確的密度值。程序框圖如圖 1 ， 圖 2 所示， p i 為蒸汽壓力 ， t i 為蒸汽溫度 。

主程序原理密度計算函數(shù)塊原理

該公司使用不同廠家的 DCS ，在 DeltaV 系統(tǒng)中，該補償方法實現(xiàn)起來更為方便， 因為該系統(tǒng)具有數(shù)學函數(shù)、邏輯運算的功能塊， 方便程序得以實現(xiàn)。具體程序內(nèi)容同上所述， 只是密度值由功能塊的各個輸出引腳替代 ，使程序更加簡單 。該功能塊輸出個數(shù)最多為16 個(n ≤16)， 輸出個數(shù)超過16時，可再增加一個功能塊 。

        對于 PCS7 控制系統(tǒng) ，可自定義功能塊 FB ，在FB 中通過文本化的高級編程語言編寫應(yīng)用程序 ，通過調(diào)用該功能塊來實現(xiàn)密度計算。由于正常使用時 ，自定義功能塊編譯下載過程中系統(tǒng)會提示停止 CPU ，不利于安全生產(chǎn)，因此對于重要裝置建議在 CFC(Continuous Function Chart)中編寫程序 ，可以在線下載 。與 FB 不同 ，CFC 采用各種運算功能塊搭建而成 ，其優(yōu)點是直觀 、明了，缺點是功能塊多，搭建繁瑣。在 CFC 中編寫程序，可以在保證蒸汽計量精度的情況下進一步簡化程序:工藝要縮小蒸汽變化的范圍 ;盡量以壓力或溫度中的一個影響較大的參數(shù)作為計算密度函數(shù)中的變量。FB 與CFC 比較示意如圖 3 所示 。

FB 與 CFC 比較示意

上述介紹是過熱蒸汽溫壓補償?shù)膶崿F(xiàn)，對于飽和蒸汽溫壓補償就簡單了，因為飽和狀態(tài)的蒸汽壓力和溫度之間呈單值函數(shù)關(guān)系，從蒸汽壓力查出的密度與此壓力對應(yīng)溫度查出的密度是相同的，因此采用壓力補償和溫度補償都是可以的，編程方式更為簡單。

2　 結(jié)束語

        上述編程方式的實施，對不具備溫壓補償?shù)臏u街流量計可以實現(xiàn)溫壓補償，使今后儀表選型有了更大的選擇空間，還可以省去單獨購買蒸汽積算器的費用。另外，在選擇流量儀表時應(yīng)考慮五個主要因素:被測流體特性、生產(chǎn)工藝情況、安裝條件、維護需求及流量儀表的特性，以保證計量的準確性。