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天津石化公司化纖廠200kt/a PET紡絲裝置的自動(dòng)控制系統(tǒng)采用Honeywell公司的TPS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。公用工程系統(tǒng)的流量計(jì)量是在DCS中組態(tài)完成的，但在DCS中實(shí)現(xiàn)流量計(jì)量時(shí)僅采用對(duì)瞬時(shí)流量累計(jì)的方法，忽視了溫度、壓力波動(dòng)所帶來(lái)的偏差。在一般情況下流體工況穩(wěn)定（溫度，壓力參數(shù)基本穩(wěn)定）的流量計(jì)量系統(tǒng)中，由于工況波動(dòng)所產(chǎn)生的誤差是在一個(gè)允許的范圍內(nèi)。在聚酯短絲的生產(chǎn)過(guò)程中蒸汽等介質(zhì)的溫度、壓力波動(dòng)極大，這是由于短絲的生產(chǎn)性質(zhì)決定的。在短絲的生產(chǎn)過(guò)程中蒸汽用量隨時(shí)都可能大范圍波動(dòng)，從停車到小負(fù)荷到滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)常變化。另外，由于管線長(zhǎng)壓力損失也很大，以致壓力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，經(jīng)常發(fā)生壓力下限報(bào)警。如果壓力降低得很多或蒸發(fā)前濕度較低，則因水滴蒸發(fā)而使溫度降低后仍高于新的壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度，則蒸汽變?yōu)檫^(guò)熱狀態(tài)[1]，而設(shè)計(jì)條件為飽和蒸汽。此外，現(xiàn)蒸汽流量的測(cè)量單位是質(zhì)量流量單位；氣體流量的計(jì)量單位是體積流量單位，而由孔板或渦街測(cè)量的均為體積流量，要實(shí)現(xiàn)質(zhì)量流量的計(jì)量需進(jìn)行溫度、壓力的補(bǔ)償。由于以上原因，流量計(jì)量時(shí)僅采用對(duì)瞬時(shí)流量累計(jì)的方法，忽視了溫度、壓力波動(dòng)所帶來(lái)的偏差，這對(duì)壓力變化比較大的工況是不適宜的。解決的辦法就是在測(cè)量中引入溫度和壓力補(bǔ)償?shù)姆椒▉?lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的流量溫壓補(bǔ)償，將體積流量轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)量流量。
1 溫度壓力補(bǔ)償及基本公式
在Honeywell的DCS中有專用的Flowcomp模塊進(jìn)行流量補(bǔ)償。此模塊可用于補(bǔ)償溫度、壓力、比密度或分子量變化的流量測(cè)量。被測(cè)介質(zhì)可以是氣體，蒸汽和液體。原理如圖1所示。
注：簡(jiǎn)化等式PVCALC=F*Compterm，F(xiàn)― 未補(bǔ)償?shù)牧髁?；Compterm有5種形式―A 液體，B 氣體，蒸汽 C 氣體、蒸汽（特定引力），D 氣體、蒸汽的體積流量，E 蒸汽
FLOWCOMP模塊的使用取決于Compterm的形式選擇。補(bǔ)償輸入端引自各變量的PV輸入端。
補(bǔ)償?shù)幕竟?/p>
PVCALC=C
FCompterm （1） 式中 PVCALC― 補(bǔ)償輸出；
C― 刻度，缺省值=1.0；
C1，C2― 假定條件修正值，缺省值=1.0；
Compterm― 補(bǔ)償值。
Compterm取決于它的形式― A，B，C，D，E。
A形式主要用于液體質(zhì)量流量或體積流量的補(bǔ)償。
（2）
B形式主要用于氣體或蒸汽流量的質(zhì)量流量補(bǔ)償。用實(shí)際的溫度和壓力來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。
（3）
C形式主要用于氣體或蒸汽流量的質(zhì)量流量補(bǔ)償。作為補(bǔ)償輸入的是實(shí)際的比密度（測(cè)量值或計(jì)算值）、溫度和壓力。
（4）
D形式主要用于氣體或蒸汽流量的質(zhì)量流量補(bǔ)償。作為補(bǔ)償輸入的是實(shí)際的溫度、壓力和相對(duì)分子質(zhì)量。相對(duì)分子質(zhì)量可由程序計(jì)算獲得。
（5）
E形式主要用于工業(yè)蒸汽流量的質(zhì)量流量補(bǔ)償。作為補(bǔ)償輸入的是實(shí)際的溫度、壓力、比密度、蒸汽壓縮性和蒸汽特性。此形式也可用于氣體和液體。
（6）
其中下列變量以工程單位連接輸入。
G― 測(cè)量或計(jì)算的比密度或相對(duì)分子質(zhì)量；
p― 實(shí)際壓力測(cè)量值（表壓）；
T― 實(shí)際溫度測(cè)量值；
X― 實(shí)際蒸汽壓縮比測(cè)量值；
Q― 實(shí)際蒸汽的質(zhì)量系數(shù)。
其中下列變量由工藝工程師設(shè)定。
GR― 設(shè)計(jì)比密度或參考相對(duì)分子質(zhì)量；
PR― 設(shè)計(jì)壓力；
QR― 設(shè)計(jì)蒸汽的質(zhì)量系數(shù)；
TR― 設(shè)計(jì)溫度；
p0― 大氣壓，101.325kPa；
T0― 溫度，K
XR― 參考蒸汽壓縮比。
2 溫度壓力補(bǔ)償實(shí)例
根據(jù)該裝置公用工程的實(shí)際情況，需補(bǔ)償?shù)牧髁繙y(cè)量點(diǎn)如表1所列。
表1 需要補(bǔ)償?shù)牧髁繙y(cè)量點(diǎn)
| 介質(zhì) | 流量測(cè)量點(diǎn) | 溫度測(cè)量點(diǎn) | 壓力測(cè)量點(diǎn) |
| 2.2MPa蒸汽 | FIT-00003 | TE-00003 | PIT-00003 |
| 1.6MPa蒸汽 | FIT-00002 | TE-00002 | PIT-00002 |
| 0.6MPa蒸汽 | FIT-00001 | TE-00001 | PIT-00001 |
| 0.3MPa蒸汽 | FIT-00011 | TE-00011 | PIT-00011 |
| 0.9MPa壓縮空氣 | FIT-00004 | TE-00004 | PIT-00004 |
| 0.6MPa壓縮空氣 | FIT-00005 | TE-00005 | PIT-00005 |
| 儀表壓縮空氣 | FIT-00010 | TE-00010 | PIT-00010 |
從表1可以看出：1）流量測(cè)量點(diǎn)同時(shí)都有溫度壓力測(cè)量；2）被測(cè)介質(zhì)只有兩類― 蒸汽和壓縮空氣。由于在線沒有更多的物性參數(shù)測(cè)量?jī)x表，這樣就可使用B形式作為流量測(cè)量的溫度壓力補(bǔ)償算法。
下面以2.2MPa蒸汽FIT-00003點(diǎn)為例說(shuō)明利用在線溫度（TE-00003）、壓力（PIT-00003）進(jìn)行溫度壓力補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)過(guò)程。將式（3）代入式（1）得
（7）
其中 取C=1.00，C1=1.00，C2=1.00，F(xiàn)=FIT-00003.PV， p=PRIAL-00003.PV，p0=0.101325M Pa，pR=2.301325MPa， TR=493.15℃，T=TIR-00003.PV.T0=273.15℃
經(jīng)試驗(yàn)補(bǔ)償效果良好。當(dāng)流量、溫度不變，僅壓力變化時(shí)的數(shù)據(jù)如表2所列。
表2 僅壓力變化時(shí)數(shù)據(jù)表
| FIT-00003 | PRIAL-00003 | TIR-00003 | Compterm | PVCALC |
| 2000 | 1.80 | 220 | 0.9089 | 1817.90 |
| 2000 | 1.90 | 220 | 0.9325 | 1865.09 |
| 2000 | 2.00 | 220 | 0.9556 | 1911.12 |
| 2000 | 2.10 | 220 | 0.9780 | 1956.06 |
| 2000 | 2.20 | 220 | 1.0000 | 2000.00 |
| 2000 | 2.30 | 220 | 1.0215 | 2042.99 |
| 2000 | 2.40 | 220 | 1.0425 | 2085.10 |
| 2000 | 2.50 | 220 | 1.0632 | 2126.37 |
當(dāng)壓力值變化10%時(shí)補(bǔ)償環(huán)節(jié)將補(bǔ)償流量變化的4.88%；當(dāng)壓力值變化20%時(shí)補(bǔ)償環(huán)節(jié)將補(bǔ)償流量變化的9.54%。2.2MPa蒸汽系統(tǒng)的壓力峰值變化會(huì)達(dá)到50%，所以溫度壓力的補(bǔ)償環(huán)節(jié)是非常必要的。
DCS中的組態(tài)內(nèi)容（部分）如下。
PVALGID=Flowcomp
TF=0.000000
PVEQN=EQB
PVCHAR=SQRT
C =1.000000
C1 =1.000000
C2 =1.000000
COMPHILM= 1.25000
COMPHILM= 0.800000
pR =2.301325
TR =493.1500
p0 =0.1O1 325
T0 =273.1500
PISRC（1）=FIT - 00003.PV
PISRC（2）=PRIAL - 00003.PV
PISRC（3）=TIR - 00003.PV
這樣體積流量就可以轉(zhuǎn)換為質(zhì)量流量，便于計(jì)量和計(jì)量單位的統(tǒng)一。利用現(xiàn)在檢測(cè)條件，通過(guò)這種溫度壓力補(bǔ)償方法的實(shí)現(xiàn)，解決了流量計(jì)量時(shí)僅采用對(duì)瞬時(shí)流量累計(jì)的方法而忽視了溫度、壓力波動(dòng)所帶來(lái)偏差的影響，從而流量計(jì)量能夠更加準(zhǔn)確合理。
參考文獻(xiàn)：
1 汪里邁，紀(jì)綱.蒸汽流量測(cè)量中的溫壓補(bǔ)償實(shí)施方案.石油化工自動(dòng)化，1998（3）：39~42
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