以某工業(yè)造紙項(xiàng)目為例，由蒸汽流程圖可知，從電站來(lái)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(jì)、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(jì)算說(shuō)明書，介質(zhì)為過(guò)熱蒸汽，兩臺(tái)孔板流量計(jì)設(shè)計(jì)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(jì)算說(shuō)明書中給出。
實(shí)際運(yùn)行時(shí)，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。可知低壓側(cè)蒸汽管的實(shí)際工況與設(shè)計(jì)工況相比，壓力和溫度相對(duì)較低，而高壓側(cè)蒸汽管的實(shí)際工況壓力比設(shè)計(jì)工況偏低，溫度偏高。按照孔板計(jì)算說(shuō)明書要求，在DCS程序中設(shè)置好流量計(jì)算公式，直接代入各項(xiàng)參數(shù)，通過(guò)差壓變送器顯示的差壓值計(jì)算出過(guò)熱蒸汽瞬時(shí)流量。按照過(guò)熱蒸汽性質(zhì)推算，低壓側(cè)蒸汽實(shí)際流量應(yīng)該略高于孔板流量計(jì)測(cè)量流量，高壓側(cè)蒸汽實(shí)際流量應(yīng)該低于孔板流量計(jì)測(cè)量流量。
未進(jìn)行溫壓補(bǔ)償前，兩臺(tái)孔板流量計(jì)流量運(yùn)行曲線圖如圖2所示，正常運(yùn)行時(shí)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(jì)算過(guò)熱蒸汽密度一般采用1967年IFC（國(guó)際公式化委員會(huì)）擬定的工業(yè)用公式。1997年，IAPWS（國(guó)際水和水蒸氣聯(lián)合會(huì)）在IFC-1967公式的基礎(chǔ)上，制定并通過(guò)了全新的水和水蒸汽計(jì)算IAPWS-IF97公式，目前IAPWS-1997公式是最全面、準(zhǔn)確計(jì)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(jì)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(jiǎn)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(jì)運(yùn)行的溫度、壓力區(qū)間，查詢過(guò)熱蒸汽密度表如表1所示。
因?yàn)楣r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(duì)簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)密度補(bǔ)償提高測(cè)量精度。實(shí)現(xiàn)密度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ泻芏啵疚牟捎妹芏葦M合法對(duì)過(guò)熱蒸汽進(jìn)行溫壓補(bǔ)償，相對(duì)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(jì)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(guò)熱蒸汽溫度，℃；ｐ為過(guò)熱蒸汽壓力，MPa。
根據(jù)擬合公式，參考孔板流量計(jì)實(shí)際運(yùn)行的溫度、壓力區(qū)間，計(jì)算出過(guò)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(cè)過(guò)熱蒸汽溫度和壓力數(shù)值，代入式(4)中，分別計(jì)算出補(bǔ)償后的兩分支管過(guò)熱蒸汽密度，最后代入孔板流量計(jì)計(jì)算說(shuō)明書中的流量公式，求出補(bǔ)償。 |
