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蒸汽流量溫壓補償在DCS上的實現
閱讀：1761 發布時間：2012-4-13蒸汽流量溫壓補償在DCS上的實現
蒸汽是工礦企業使用的二次能源，其測量的準確性對節約能源、成本核算、提高經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量。雖然測量流量的儀表種類繁多，但大多數以體積測量為主，而蒸汽在日常貿易交接、能耗統計中以質量計量為準，這就要求準確地將體積流量轉換成質量流量。在實際測量蒸汽流量時，往往現場工況與設計工況不相符，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。
補償實施
蒸汽處于過熱狀態，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實現蒸汽溫壓補償，改造工程量少，節約費用，大大地提高計量準確度。具體方法如下。
以浙大中控的JX-300X系統為例，首先將密度值定義為浮點數DENSITY，通過自定義函數的方式實現。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近似線性，通過此規律，將蒸汽壓力進行細分，每0.1MPa之間都隨著溫度進行變化，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，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，這里不再重復。通過對壓力值范圍的判斷調用相應的函數，就可以得到較為準確的密度值。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 密度計算函數塊原理
該公司使用不同廠家的DCS，在DeltaV系統中，該補償方法實現起來更為方便，因為該系統具有數學函數、邏輯運算的功能塊，方便程序得以實現。具體程序內容同上所述，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zui多為16個（n≤16），輸出個數超過16時，可再增加一個功能塊。
對于PCS7控制系統，可自定義功能塊FB，在FB中通過文本化的編程語言編寫應用程序，通過調用該功能塊來實現密度計算。由于正常使用時，自定義功能塊編譯下載過程中系統會提示停止CPU，不利于安全生產，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采用各種運算功能塊搭建而成，其優點是直觀、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作為計算密度函數中的變量。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償的實現，對于飽和蒸汽溫壓補償就簡單了，因為飽和狀態的蒸汽壓力和溫度之間呈單值函數關系，從蒸汽壓力查出的密度與此壓力對應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。
上述編程方式的實施，對不具備溫壓補償的儀表可以實現溫壓補償，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考慮五個主要因素：被測流體特性、生產工藝情況、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。
通過以上方法，該公司在所有的DCS上，對蒸汽流量做溫壓補償，蒸汽計量變得較為準確，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。