0 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(zhǔn)確性對節(jié)約能源、成本核算、提高經(jīng)濟(jì)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(jìn)行溫壓補(bǔ)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(zhǔn)，這就要求準(zhǔn)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(bǔ)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(jìn)行溫壓補(bǔ)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(bǔ)償，改造工程量少，節(jié)約費用，大大地提高計量準(zhǔn)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0.4~1.0MPa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(jìn)行細(xì)分，每0.1MPa之間都隨著溫度進(jìn)行變化，以蒸汽壓力在0.4~0.5MPa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。
定義密度計算程序是蒸汽壓力0.4~0.5MPa的一個函數(shù)，以相同的方法定義0.5~0.6MPa，0.6~0.7MPa，一直到0.9~1MPa等若干個函數(shù)，這里不再重復(fù)。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(zhǔn)確的密度值。程序框圖如圖1，圖2所示，pi為蒸汽壓力，ti為蒸汽溫度。
圖1 主程序原理
圖2 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(bǔ)償方法實現(xiàn)起來更為方便，因為該系統(tǒng)具有數(shù)學(xué)函數(shù)、邏輯運(yùn)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（ContinuousFunctionChart）中編寫程序，可以在線下載。與FB不同，CFC采用各種運(yùn)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(jìn)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。
圖3 FB與CFC比較示意
上述介紹是過熱蒸汽溫壓補(bǔ)償?shù)膶崿F(xiàn)，對于飽和蒸汽溫壓補(bǔ)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(bǔ)償和溫度補(bǔ)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(bǔ)償?shù)膬x表可以實現(xiàn)溫壓補(bǔ)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(hù)需求及流量儀表的特性，以保證計量的準(zhǔn)確性。
通過以上方法，該公司在所有的DCS上，對蒸汽流量做溫壓補(bǔ)償，蒸汽計量變得較為準(zhǔn)確，保證了全公司蒸汽平衡，由原來的相對誤差百分之二十幾降到了百分之四左右，為公司的能耗分析提供了可靠的依據(jù)。
參考文獻(xiàn)：
[1]浙大中控.JX-300集散控制系統(tǒng)使用手冊圖形化組態(tài)[G].杭州：浙大中控，2003.
[2]Fisher-RosemountSystems.DeltaV系統(tǒng)使用手冊[G].上海：Fisher-RosemountSystems，1999.
[3]SIEMENS.SIMATICPCS7系統(tǒng)教程[G].上海：SIEMENS，2008.
[4]莫彬.過程控制工程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1991.
[5]王翥，佟曉筠，陳曉娟.提高渦街流量計精度的一種補(bǔ)償算法集實現(xiàn)[J].化工自動化及儀表，2005，32（6）：78-79.
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