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蒸汽计量的若干问题及其解决措施

时间:2014/2/26 15:58:27 点击:2219

  核心提示:蒸汽是企业生产的重要能源之一,是城市集中供热的主要热能,也是企业进行经济核算的重要指标,因此企业蒸汽计量的准确性尤为重要。为了解决职工取暖问题,2010年冬季,集团公司物业分公司对原有锅炉设备进行了更新,新增锅炉4台(2台25t/h,另2台35t/h),由浙大中控DCS实现锅炉系统的自动化控制,产品...
    蒸汽是企业生产的重要能源之一,是城市集中供热的主要热能,也是企业进行经济核算的重要指标,因此企业蒸汽计量的准确性尤为重要。

    为了解决职工取暖问题,2010年冬季,集团公司物业分公司对原有锅炉设备进行了更新,新增锅炉4台(2台25t/h,另2台35t/h),由浙大中控DCS实现锅炉系统的自动化控制,产品为饱和蒸汽。

    1 问题出现及影响因素分析

    从2010年11月锅炉点火运行开始,蒸汽流量经常显示最大值,差压变送器测量的差压信号超过20mA。负荷较低、实际流量很小时,情况也是如此。这种情况下,蒸汽流量测量对锅炉操作起不到安全参考作用,更不能以此进行成本核算。

    针对这种现象,本项目设计选用V锥型流量计,配套智能型差压变送器,测量信号送到DCS进行计算显示记录。

    V锥型流量计是新一代差压式流量测量仪表。在实际运用中,许多因素对差压式流量计的测量精度有非常大的影响,使其测量误差增大,致使精确度降低。具体表现为:1)设计参数与工况参数不符;2)没有温压补偿或补偿不正确;3)上、下游直管段长度不足;4)检测锥体和管道不同心;5)导压管堵塞等。

    经过现场检查,直管段不足、不同心、导压管堵塞的情况可以排除。

    将差压变送器拆回进行校验,变送器合格,误差在允许范围内。

    技术人员调出DCS保存的趋势记录,查看蒸汽的温度、压力记录曲线,温度在120℃~150℃,压力在0.3MPa~0.6MPa,发现测量温度、压力偏离设计值较多(设计参数为温度193℃、压力1.13MPa)。同时,查看了DCS组态,发现组态中没有对蒸汽流量进行温压补偿。

    2 解决措施

    2.1 重新计算差压刻度

    温压补偿只能减少测量误差,不仅不能从根本上解决问题,而且会出现测量信号超出20mA的情况,造成蒸汽漏计量。变送器测量信号超出20mA,说明实际测量差压信号ΔP超出了设计差压值。由流量计算公式可以推导出蒸汽在不同状态下、最大流量相同时差压值与密度的公式,如式(1)。

    

    (1)

    式中:ΔP1———原状态下差压值,kPa;

    ΔP2———新状态下差压值,kPa;

    ρ1———原状态下密度值,kg/m3;      

    ρ2———新状态下密度值,kg/m3

    由公式(1)可知,设计压力远远高于实际压力时,即ρ1远远大于ρ2时,必然得到计算差压ΔP1远远小于实际差压ΔP2的结果。按照公式(1),最大流量不变,重新选择接近工况的设计压力,得表1和表2计算结果。

表1 35t/h锅炉V锥型流量计设计计算对照表

表2 25t/h锅炉V锥型流量计设计计算对照表

    由于选用的差压变送器为宽量程智能型变送器,所以直接把变送器的量程范围改为94.890kPa和36.993kPa。经过一段时间观察,没有再出现信号超量程的现象,蒸汽流量计量比较准确。但是,这种解决办法也存在缺点,即压力损失较大。建议在允许的情况下重新计算V锥型体尺寸,通过降低差压来减小压力损失。

    2.2 增加温压补偿

    蒸汽的温度和压力变化时,蒸汽的密度就会发生改变,蒸汽流量测量就会产生误差。通过温压补偿可以减小测量误差。由于饱和蒸汽的温度是压力的单值函数,因此饱和蒸汽的温压补偿可以采用压力补偿或者温度补偿。因为压力信号检测比较灵敏且补偿精度较高,所以采用压力进行补偿,并由DCS实现。

    运用浙大中控图形编程软件模块库中饱和蒸汽补偿模块(差压信号)进行计算。模块根据实际压力查表得到密度ρ,采用公式(2)进行计算处理。

    FLOW=ρ/DENSITY0×FLOW0    (2)

    式中:DENSITY0———蒸汽设计密度,kg/m3

    FLOW0———测得蒸汽差压信号,kPa;

    FLOW———补偿后的无因次化值;

    ρ———根据在标准大气压下测得的相对压力查表得到的密度,kg/m3

    将计算结果FLOW运用开方模块进行开方,得到补偿后的蒸汽流量。

    图1为以35t/h锅炉蒸汽流量FT101为例编写的程序。    

图1 以35t/h锅炉蒸汽流量FT101为例编写的程序    

    通过以上措施,4台锅炉蒸汽流量测量比较准确,较好地解决了测量不准确的问题。

    3 结束语

    蒸汽是比较特殊的介质,随着压力、温度的变化,蒸汽的密度也会发生变化,所以有必要进行温压补偿。当蒸汽的压力、温度波动不大时,即工况参数偏离设计参数不多、对测量影响较小时,采用温压补偿措施就能达到精确测量的目的。但当工况参数偏离设计参数太多或工况参数波动频繁且太大时,即使有了温压补偿也难达到测量精度要求。此时,对于特定的节流元件,只能重新计算差压或流量。

作者:佚名 来源:不详
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