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威力巴的二次表的设定与温压补偿
发布时间:2016-03-28   点击次数:1806次

威力巴流量探头的二次仪表设定与温压补偿

威力巴是一种差压式的流量探头,其计算模型 和其它差压式流量计是相同的(如孔板)。计算模型中:

:质量流量  K:流量常数  :介质密度   :传感器测得差压

差压的准确测量不应只限选用一台高精度的差压变送器,实际上差压变送器能否接受到真实的差压还取决于一系列因数,其中探头及引压管的正确制造、安装及使用,是保证获得真实差压值的关键。这些影响因素很多是难以定量或定性确定的,只有加强制造及安装的规范化工作才能达到目的。

从计算模型中可见,在方程中同处于同等地位,就是说当追求差压变送器高精度等级时,绝不要忘记的测量精度与之相匹配,否则精度的提高将会被的降低所抵消。介质一般难以直接测得,通常是通过温度、压力、组分计算求得。因此在现场变化较大的场合,要进行在线温压补偿。是差压式流量测量系统中的重要组成部分。

下面我们结合威力巴流量计算软件来说明二次仪表的设定及的正确补偿。

一、 液体测量

    威力巴流量计算软件在液体测量中常用的公式有用差压计算质量流量,用差压计算工况体积流量。以差压计算质量流量来举例说明:

某测点;介质:水  管径:219×6mm  压力:300KpaG  温度:20

        刻度流量:200000 kg/H   密度:1000kg/M

              威力巴选用10#探头,计算单见下图

计算软件流量计算公式为:

qm:质量流量(后面我们用Qm来表示),单位kg/H

流量常数,有多个常数组成,无量纲数。该测点中=127338.7

hw:差压(后面我们用来表示),单位Kpa 

:单位换算常数,由软件自动给出,无量纲数。该测点中N=0.12643

:威力巴的K系数,由软件自动给出,无量纲数。该测点中K=0.7433

:管道内径,单位mm。该测点中D=207

 

:介质工况密度(后面我们用来表示),单位kg/M3该测点中=1000

    由计算单中得知,200000 kg/H对应差压为2.46683Kpa。因液体的密度受温度压力影响较小,在一定的温度压力范围内,密度的变化小于测量精度的要求,因此通常液体的测量无需进行密度补偿,即液体的测量无温压补偿。

二次仪表设定说明:

    1.流量积算仪:以上润流量积算仪为例说明。

差压变送器设定:4mA ~ 0Kpa   20mA ~ 2.46683Kpa,输出信号未开方。

选择积算仪公式模型: 输入型号为差压,未开方,无温度、压力补偿。

M:质量流量,单位kg/H

设定一级参数K  

                 =4026.8

                 =1000 kg/M3

设定流量输入上限:CAH=2.46683 Kpa  

设定流量输入下限:CAL=0 Kpa

其余设定参见积算仪操作手册,注意各个单位的设定,完成即可。

2.DCS系统的设定

差压变送器设定:4mA ~ 0Kpa   20mA ~ 2.46683Kpa,输出信号未开方。

从计算单中得知计算公式

Qm:质量流量,单位kg/H   =127338.7

所以

上限2.46683Kpa对应20mA

下限0Kpa对应4mA

DCS系统中的差压上下限的设定要与变送器保持一致,并要注意各个量的单位使用。(例如:当压力单位变为公斤时,就不再等于127338.7

二.气体测量

    威力巴流量计算软件常用的公式有用差压计算标况体积流量,用差压计算工况体积流量,用差压计算质量流量。下面我们用差压计算标况体积流量来举例说明。

某测点;介质:空气  管径:219×6mm  压力:5KpaG  温度:20

        刻度流量:3000 NM3/H   标况密度:1.293kg/M3(标况:0℃ 101.32Kpa 

        当地大气压:100 Kpa  威力巴选用10#探头,计算单见下图

计算软件流量计算公式为:

                        

Qv:标况体积流量,单位NM3/H

hw:差压(后面我们用来表示),单位Kpa 

Pfa:工作状态绝压,单位Kpa。该测点中Pfa=5+100=105

Tfa:工作状态下温度,单位K。该测点中Tfa=20+273.15=293.15

Zf:工作状态下该气体的压缩系数,无量纲数。该测点中Zf=1

流量常数,有多个常数组成,无量纲数。该测点中=5812.354

:单位换算常数,由软件自动给出,无量纲数。该测点中N=0.06775

:威力巴的K系数,由软件自动给出,无量纲数。该测点中K=0.7433

Yv:气体膨胀系数,由软件自动给出,无量纲数。该测点中Yv =0.9991

:管道内径,单位mm。该测点中D=207

Tba标准状态下温度,单位K。该测点中Tfap=0+273.15=273.15

Zb标准状态下该气体的压缩系数,无量纲数。该测点中Zf=1

Pb标准状态绝压,单位Kpa。该测点中Pfa=0+100=100

Gi:介质标况下相对密度,无量纲数该测点中Gi=1

    由计算单中得知,3000NM3/H流量对应差为0.74377Kpa,因气体的密度受温度、压力影响较大,因此在温度、压力变化较大的场合,要加上温压补偿才能使得测量准确,甚至在某些场合还要对气体压缩系数Zf进行补偿。下面我们分别对二次仪表不加温压补偿,只加压力补偿,只加温度补偿,加温压补偿的情况进行说明。

二次仪表设定说明:

1.流量积算仪:以上润流量积算仪为例说明。

⑴不进行温压补偿

差压变送器设定:4mA ~ 0Kpa   20mA ~ 0.74377Kpa,输出信号未开方。

选择积算仪公式模型: 

                    输入信号为差压,未开方,无温度、压力补偿。

Qv:标况体积流量,单位NM3/H

设定一级参数

:介质标况密度,单位kg/M3=1.293

:介质工况密度,单位kg/M3。在不考虑压缩系数Z的情况下,

      

K:系数,无量纲值  

                 =4025.3622

设定流量输入上限:CAH=0.74377 Kpa  

设定流量输入下限:CAL=0 Kpa

其余设定参见积算仪操作手册,注意各个单位的设定,完成即可。

⑵只进行温度补偿,补偿范围0~90℃,压力固定在5KpaG

差压变送器设定:4mA ~ 0Kpa   20mA ~ 0.74377Kpa,输出信号未开方。

选择积算仪公式模型:   

                    输入信号为差压,未开方,温度补偿T、无压力补偿。

Qv:标况体积流量,单位NM3/H

设定一级参数

    :介质标况密度,单位kg/M3=1.293

    A1A2:用于通过温度补偿介质密度的系数,无量纲数。因压力或温度和密度的关系在很窄的范围内,基本上是线性的。因此,只要取两组压力或温度和密度的对应关系,组成一组二元一次方程,就可求出A1A2值。一般来说,采用此种补偿方式,精度不高。

                 A1+A2T1=

                 A1+A2T2=

查表得知5 KpaG下空气0℃时密度为1.34 kg/M390℃时密度为1.0079 kg/M3,将T1=0=1.34T2=90=1.0079带如上面方程解得A1=1.34A2= -0.0037

设定温度下限TL=0℃;温度上限:TH=90

K:系数,无量纲值 

                 =3997.4855

设定流量输入上限:CAH=0.74377 Kpa  

设定流量输入下限:CAL=0 Kpa

其余设定参见积算仪操作手册,注意各个单位的设定,完成即可。

⑶只进行压力补偿,补偿范围0 KpaG~101.32 KpaG,温度固定在20

差压变送器设定:4mA ~ 0Kpa   20mA ~ 0.74377Kpa,输出信号未开方。

选择积算仪公式模型:   

                    输入信号为差压,未开方,无温度补偿、压力补偿P

Qv:标况体积流量,单位NM3/H

设定一级参数

    :介质标况密度,单位kg/M3=1.293

    A1A2:用于通过温度补偿介质密度的系数,无量纲数。因压力或温度和密度的关系在很窄的范围内,基本上是线性的。因此,只要取两组压力或温度和密度的对应关系,组成一组二元一次方程,就可求出A1A2值。一般来说,采用此种补偿方式,精度不高。

                 A1+A2P1=

                 A1+A2P2=

查表得知空气20 0℃时0KpaG下密度为1.2046 kg/M3101.32KpaG时密度为2.4092 kg/M3,将P1=0=1.2046P2=101.32=2.4092带如上面方程解得A1=1.2046A2= 0.0119

设定压力下限PL=0 KpaG;压力上限:PH=101.32KpaG

K:系数,无量纲值 

                 =4000.4579

设定流量输入上限:CAH=0.74377 Kpa  

设定流量输入下限:CAL=0 Kpa

其余设定参见积算仪操作手册,注意各个单位的设定,完成即可。

⑷同时进行温度、压力补偿,温度补偿范围0~90℃,压力补偿范围0KpaG~101.32 KpaG

差压变送器设定:4mA ~ 0Kpa   20mA ~ 0.74377Kpa,输出信号未开方。

选择积算仪公式模型: 

                    输入信号为差压,未开方,温度补偿T、压力补偿P

Qv:标况体积流量,单位NM3/HT0=273.15K P0=101.32Kpa  

设定一级参数

:介质标况密度,单位kg/M3=1.293

PA:当地大气压,单位KpaPA =100Kpa

    K:系数,无量纲值

 

=4025.36

设定流量输入上限:CAH=0.74377 Kpa  

设定流量输入下限:CAL=0 Kpa

设定压力下限PL=0 KpaG;压力上限:PH=101.32KpaG

设定温度下限TL=0℃;温度上限:TH=90

其余设定参见积算仪操作手册,注意各个单位的设定,完成即可。

2.DCS系统的设定

差压变送器设定:4mA ~ 0Kpa   20mA ~ 0.74377 Kpa,输出信号未开方。

从计算单中得知计算公式:

Qv:标况体积流量,单位NM3/H

hw:差压(后面我们用来表示),单位Kpa 

Pfa:工作状态绝压,单位Kpa

Tfa:工作状态下温度,单位K

Zf:工作状态下该气体的压缩系数,无量纲数。该测点中Zf=1

流量常数,有多个常数组成,无量纲数。该测点中=5812.354

所以,DCS系统中流量计算公式为:

                    

上限0.74377 Kpa对应20mA

下限0Kpa对应4mA

⑴不进行温压补偿

不加温压补偿,只需将工况压力(5KpaG)换成绝压(105KpaA)代入Pfa,工况温度(20℃)换成温度(293.15K)代入Tfa。流量公式变为:

                 

⑵只进行温度补偿,补偿范围0~90℃。

    设定温度补偿T(单位℃)的范围0~90℃,将压力(5KpaG)换成绝压(105KpaA) 代入Pfa,流量公式变为:

                 

⑶只进行压力补偿,补偿范围0 KpaG~101.32 KpaG

    设定压力补偿P(单位Kpa)的范围0 KpaG~101.32 KpaG,将温度(20℃)换成温度(293.15K)代入Tfa,流量公式变为:

            

⑷同时进行温度、压力补偿,温度补偿范围0~90℃,压力补偿范围0KpaG~101.32 KpaG

    设定温度补偿T(单位℃)的范围0~90℃,设定压力补偿P(单位Kpa)的范围0 KpaG~101.32 KpaG,流量公式变为:

          

注意DCS系统中的差压、温度、压力值的上下限的设定要与各个变送器保持一致,并要注意各个量的单位使用。

三.过热蒸汽测量

    威力巴流量计算软件常用的公式有用差压计算质量流量。下面我们用差压计算质量流量来举例说明。

某测点;介质:过热蒸汽  管径:219×6mm  压力:200KpaG  温度:150

刻度流量:10000Kg/H 当地大气压:100 Kpa  威力巴选用10#探头,计算单见下图

计算软件流量计算公式为:

qm:质量流量(后面我们用Qm来表示),单位kg/H

流量常数,有多个常数组成,无量纲数。

hw:差压(后面我们用来表示),单位Kpa 

:单位换算常数,由软件自动给出,无量纲数。该测点中N=0.12643

:威力巴的K系数,由软件自动给出,无量纲数。该测点中K=0.7433

Yv:气体膨胀系数,由软件自动给出,无量纲数。该测点中Yv =0.9984

:管道内径,单位mm。该测点中D=207

:介质工况密度(后面我们用来表示),单位kg/M3

由计算单中得知,10000 kg/H对应差压为3.92113Kpa。因过热蒸汽的密度受温度、压力影响较大,因此要加上温压补偿才能使得测量准确,下面我们分别对二次仪加温压补偿的情况进行说明。

二次仪表设定说明:

1.流量积算仪:以上润流量积算仪为例说明。

差压变送器设定:4mA ~ 0Kpa   20mA ~ 3.92113Kpa,输出信号未开方。

    积算仪要选择过热蒸汽带温压补偿的型号。该种型号积算仪内置蒸汽密度表,其可以通过输入的温度和压力自动查表找到对应的蒸汽密度。

选择积算仪公式模型: 输入型号为差压,未开方,温度补偿T、压力补偿P

M:质量流量,单位kg/H

200KpaG150℃时查表知蒸汽的密度为: =1.57789 kg/M3

设定一级参数K  

                 =4020.28

设定流量输入上限:CAH=3.92113Kpa 

设定流量输入下限:CAL=0 Kpa

设定温度输入上限:TH=200℃;设定温度输入下限:TL=0

设定压力输入上限:PH=400KpaG;设定压力输入下限:PL=0KpaG

其余设定参见积算仪操作手册,注意各个单位的设定,完成即可。

2.DCS系统的设定

差压变送器设定:4mA ~ 0Kpa   20mA ~ 3.92113Kpa,输出信号未开方。

从计算单中得知计算公式

qm:质量流量,单位kg/H   

所以流量公式变为:

    上限3.92113Kpa对应20mA

    下限0Kpa对应4mA

:蒸汽工况密度。过热蒸汽不同与理想气体,不能通过理想气体方程来表达

    其密度,只能用以温度和压力为函数的近似公式来表达其密度。下面公式是

    过热蒸汽密度表达式之一。

    

         :密度,单位kg/M3T:工况温度,单位KP:工况压力,单位0.1MpaG

    注:该公式摘自《流量测量节流装置设计手册》P41页,精度较好。

注意DCS系统中的差压、温度、压力值的上下限的设定要与各个变送器保持一致,并要注意各个量的单位使用。

四.饱和蒸汽测量

    威力巴流量计算软件常用的公式有用差压计算质量流量。下面我们用差压计算质量流量来举例说明。

某测点;介质:饱和蒸汽  管径:219×6mm  压力:200KpaG  

刻度流量:10000Kg/H 当地大气压:100 Kpa  威力巴选用10#探头,计算单见下图

计算软件流量计算公式为:

qm:质量流量(后面我们用Qm来表示),单位kg/H

流量常数,有多个常数组成,无量纲数。

hw:差压(后面我们用来表示),单位Kpa 

:单位换算常数,由软件自动给出,无量纲数。该测点中N=0.12643

:威力巴的K系数,由软件自动给出,无量纲数。该测点中K=0.7433

Yv:气体膨胀系数,由软件自动给出,无量纲数。该测点中Yv =0.9985

:管道内径,单位mm。该测点中D=207

:介质工况密度(后面我们用来表示),单位kg/M3

由计算单中得知,10000 kg/H对应差压为3.74625Kpa。因饱和蒸汽的密度与温度、压力的关系为一一对应,因此温度压力补偿任选其一,不可以同时补偿。因温度存在滞后性,以及测量精度不如压力。因此饱和蒸汽多采用压力补偿,下面我们分别对二次仪表及DCS系统加压力补偿的情况进行说明。

二次仪表设定说明:

1.流量积算仪:以上润流量积算仪为例说明。

差压变送器设定:4mA ~ 0Kpa   20mA ~ 3.74625Kpa,输出信号未开方。

    积算仪要选择饱和蒸汽带压力补偿的型号。该种型号积算仪内置饱和蒸汽密度表,其可以通过输入的压力自动查表找到对应的蒸汽密度。

选择积算仪公式模型: 输入型号为差压,未开方,压力补偿P

M:质量流量,单位kg/H

200KpaG时查表知饱和蒸汽的密度为: =1.65131 kg/M3

设定一级参数K  

                 =4020.58

设定流量输入上限:CAH=3.74625Kpa  

设定流量输入下限:CAL=0 Kpa

设定压力输入上限:PH=400KpaG;设定压力输入下限:PL=0KpaG

其余设定参见积算仪操作手册,注意各个单位的设定,完成即可。

2.DCS系统的设定

差压变送器设定:4mA ~ 0Kpa   20mA ~ 3.74625Kpa,输出信号未开方。

从计算单中得知计算公式

qm:质量流量,单位kg/H;   

所以流量公式变为:

    上限3.74625Kpa对应20mA

    下限0Kpa对应4mA

:蒸汽工况密度。饱和蒸汽不同与理想气体,不能通过简单的气体方程来表

    达其密度,只能用以温度或压力为函数的近似公式来表达其密度。下面公式

    是以压力为函数的饱和蒸汽密度表达式。

压力范围(单位MpaA

密度表达式,(单位kg/M3

0.10~0.32

5.2353P+0.0816

0.32~0.70

=5.0221P+0.1517

0.70~1.00

=4.9283P+0.2173

1.00~2.00

=4.9008P+0.2465

2.00~2.60

=4.9262P+0.1992

         P:工况压力,单位MpaA

    注:该公式摘自《流量测量节流装置设计手册》P40页,在合适使用范围内精度较好。

注意DCS系统中的差压、温度、压力值的上下限的设定要与各个变送器保持一致,并要注意各个量的单位使用。

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