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SWP-LK流量积算仪参数设置时应注意的几个问题

2020/4/20 1:37:17 分类:二次仪表 
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武钢集团有限公司的生产工艺过程检测中使用了大量昌晖仪表SWP-LK80流量积算仪,其中有部分在能源介质的计量中使用了温度、压力自动补偿功能,在现场的实际应用中,由于认识上的原因以及流量积算仪操作手册中举例的误导,因此在流量积算仪参数的设置操作时常常产生错误,引起测量误差与量差异议。下面就SWP-LK80流量积算仪在流量测量中进行温度、压力补偿时应注意的几个问题进行探讨。
SWP-LK80流量积算仪
1、被测介质的选择

被测介质不同,补偿的方式不一样。饱和蒸汽与过热蒸汽通过查表(密度表)计算进行补偿,其它则通过公式计算进行补偿。

SWP-LK80流量积算仪上被测介质的选择是通过二级参数b1的设置来实现的:b1=0时被测介质为饱和蒸汽;b1=1时被测介质为过热蒸汽;b1=2被测介质为其它类型。


被测介质选错会造成流量积算仪计量误差。武钢二炼钢厂的汽化汽输出蒸汽测量中就存在这个问题,其仪表参数b1=1,即被测介质为过热蒸汽,而实际被测介质是饱和蒸汽,即b1应设置为b1=0。


过热蒸汽与饱和蒸汽在相同的工况下密度不同,参数设错,所查的密度即不同,从而引起计量误差。


如二炼钢厂汽化汽孔板设计参数如下

◆被测介质:饱和蒸汽
◆平均表压力:1.3MPa
◆平均温度:190℃
◆工况介质密度:7.1kg/m3
◆设计流量:63t/h
◆设计差压:33.33kPa
当实际工况与设计工况一致时,补偿系数K=1,但是按过热蒸汽查表则密度ρ=7.154kg/m3,
补偿系数,误差±0.38%。


2、流量积算仪K值(补偿系数)的计算

依据不同的被测介质以及测量的输入信号类型, 计算K值(流量积算仪的一级参数设置)的数学模型均不相同。在SWP-LK操作手册中单质量流量(qm)计算公式就列出了24个算式,使用差压式流量计测量流量时,在实际运用中主要有为带补偿和不带补偿两种模式。关于补偿的使用,昌晖仪表制造有限公司技术人员是这样介绍的:测量介质为液体时选用不带补偿的流量积算仪;测量介质为气体时需要选用带补偿的流量积算仪。测量饱和蒸汽时需要选择带补偿流量积算仪,温度补偿或压力补偿可二选一,但压力补偿测量精度更高,大家可阅读《饱和蒸汽流量测量压力补偿比温度补偿精度高》;测量过热蒸汽时需要选择带补偿流量积算仪,温度补偿和压力补偿都需要。
 
①使用差压式流量计(无压力和温度补偿)测量流量时,流量积算仪的算式为(差压变送器未开方):
                 
其中
M为刻度流量;ΔP为刻度流量对应的差压;ρ为设计工况下被测介质的密度。注意这两个公式的单位:M的单位kg/h,ρ的单位kg/m3,△P为差压变送器差压(指差压变送器输出对应的量程,单位可以为MPa、kPa或mmH2O)。

②使用差压式流量计(带压力和温度补偿)测量流量时,流量积算仪的算式为(差压变送器未开方):
              
其中ρ20为20℃标准大气压下被测介质的密度;P为设计压力;PA为地区大气压;P0为标准大气压0.101325MPa;T为设计温度;T0=273.15℃注意这些公式的单位:M的单位kg/h,ρ20的单位kg/m3,T单位为℃,T0单位为℃,P单位为MPa,P0单位为MPa,PA单位为MPa,△P为差压变送器差压(指差压变送器输出对应的量程,单位为MPa)。

另外,SWP-LK80流量积算仪二级参数中流量的输入单位(二级参数DCA)的设置不一样,同一公式K值的计算结果也不相同,这个问题在流量积算仪操作手册中并未特别指出和提醒,让操作者误以为已经在流量积算仪上设置过单位,计算过程中流量积算仪会将参数自动统一单位并带入公式计算,其实并不是这样。

下面以武钢四烧结蒸汽流量测量SWP-LK80流量积算仪的K值计算为例进行探讨。
武钢四烧结蒸汽流量孔板设计参数:
◆qm=40t/h
◆ΔP=160kPa
◆ρ=12.7423kg/m3
当DCA=2即差压单位以kPa计,则

当DCA=3即差压单位以MPa计,则


以上的例子说明,操作者如果没有留意计算公式对单位的要求,没有先进行参数单位的统一(公式中△P的单位为MPa),单纯按照流量积算仪操作手册对差压单位的二级参数DCA的设置提示进行单位设置,在计算过程中没有将差压单位统一为MPa就带入计算公式,那么K值的计算错误了,自然则计量就完全不准了。


3、SWP-LK流量积算仪操作手册说明不准确容易误导操作

SWP-LK流量积算仪操作手册中有一些计算补偿系数K值的例子有问题,容易误导操作。现举SWP-LK流量积算仪操作手册中一例进行说明。 
例7:孔板测量过热蒸汽,差压输入,带温度、压力补偿。系统有关数据如下:

差压变送器:4-20mA,量程:0-0.06MPa
压力变送器:1-5V,量程:0-5MPa
温度变送器:4-20mA,量程:0-400℃
工作点大气压(PA):0.10133MPa
当补偿压力P=5MPa,补偿温度T=400℃时,最大瞬时流量qm=100t/h。
流量积算仪选型:SWP-LK803-02-ACA-HL-2P
根据公式:P绝压=P表压+PA=5MPa+0.10133MPa=5.10133MPa
当压力P=5.10133MPa,温度T=400℃时,查过热蒸汽密度表得ρ=17.7053kg/m3
根据公式:


上述例子未准确地说明补偿的压力与温度是孔板设计的压力与温度,容易误导操作者认为是压力与温度变送器的量程。实际上孔板的设计压力与温度和压力变送器的量程是不一样的, 若按量程来补偿就不正确了。


例如,武钢第二炼钢厂转炉汽化汽的压力测量变送器的量程是0-2MPa,孔板设计的压力是1.3MPa,设计差压是33.33kPa。

按SWP-LK流量积算仪操作手册例7进行计算,则:

按孔板设计参数计算, 则:

这样当实际工况与设计一致时,流量积算仪的满刻度误差为:

误差相对量程的百分比:(11.85/63)×100%=18.8%


本文从几个方面探讨了SWP-LK80流量积算仪在流量测量中进行温度、压力补偿时应注意的问题。其中关键的还是补偿系数K值的计算问题,K值计算错误就会引起测量误差,而这是完全可以避免的人为因素,因此在实际操作中应特别注意这一点。

作者:胡学文,武钢集团有限公司计控厂

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