壓力補(bǔ)償對(duì)飽和蒸汽流量計(jì)測(cè)量結(jié)果的影響

蒸汽流量計(jì)主要用于各類蒸汽的計(jì)量，是測(cè)量蒸汽累計(jì)質(zhì)量流量的專用儀表，對(duì)于飽和蒸汽來(lái)說(shuō)，可以進(jìn)行溫度補(bǔ)償或者壓力補(bǔ)償。按照測(cè)量原理，我們的流量計(jì)實(shí)際上只能測(cè)量當(dāng)前工況下流體流過(guò)的體積，但我們實(shí)際上使用的時(shí)候，是需要測(cè)量流過(guò)多少質(zhì)量的流體。而蒸汽在不同的壓力和溫度下，密度變化很大，所謂補(bǔ)償，就是根據(jù)流體的溫度和壓力數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算出流體的密度，從而根據(jù)測(cè)量出來(lái)的流體體積，計(jì)算出流體質(zhì)量。下面探討壓力補(bǔ)償對(duì)飽和蒸汽流量計(jì)測(cè)量結(jié)果的影響。

1、壓力變送器精確度等級(jí)、測(cè)量誤差及其影響

壓力測(cè)量誤差同壓力變送器的精確度等級(jí)和量程有關(guān)，例如選用0.2級(jí)精確度、(0~1)MPa測(cè)量范圍的壓力變送器測(cè)量0.7MPa飽和蒸汽壓力，其誤差限為±2kPa。如果用此結(jié)果查蒸汽密度表以進(jìn)行補(bǔ)償，則此誤差限引起的流量補(bǔ)償不確定度約為±0.25%R(渦街流量計(jì))。因此，壓力補(bǔ)償能得到的補(bǔ)償精確度比溫度補(bǔ)償高。

2、壓力補(bǔ)償?shù)膶?shí)例分析與診斷

一工廠的鍋爐供汽壓力為1.0MPa，在蒸汽總管進(jìn)裝置經(jīng)穩(wěn)壓閥減壓。用作進(jìn)入裝置蒸汽計(jì)量的渦街流量計(jì)安裝在減壓閥后。若僅采用溫度補(bǔ)償，未安裝壓力變送器，即根據(jù)蒸汽溫度查飽和蒸汽密度表，得到蒸汽密度。表壓為0.4MPa的飽和蒸汽，其溫度應(yīng)為140℃，而實(shí)際溫度已經(jīng)達(dá)到160℃，此時(shí)對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽密度ρ1=3.260kg/m3 ，而按照160℃和0.4MPa兩個(gè)測(cè)量值更偏向?yàn)檫^(guò)熱狀態(tài)，此時(shí)過(guò)熱蒸汽密度ρ2=2.067kg/m3，所以流量計(jì)算誤差為57.72%。若采用了壓力補(bǔ)償，根據(jù)0.4MPa的信號(hào)查飽和蒸汽表，對(duì)應(yīng)的密度為ρ3=2.185kg/m3 ，則補(bǔ)償誤差為5.70%。

結(jié)論：針對(duì)飽和蒸汽，加裝壓力補(bǔ)償比單溫度補(bǔ)償能極大降低蒸汽相變所帶來(lái)的較大誤差，從而降低計(jì)量誤差，此外也要及時(shí)調(diào)整、分析蒸汽的狀態(tài)，避免發(fā)生相變，達(dá)到準(zhǔn)確計(jì)量。

3、壓力測(cè)量中的問(wèn)題分析

在飽和蒸汽壓力的測(cè)量中，由于引壓管內(nèi)會(huì)經(jīng)常產(chǎn)生凝結(jié)水，在凝結(jié)水的重力作用，會(huì)使壓力變送器測(cè)量到的壓力同蒸汽壓力之間出現(xiàn)一定的差值。因此需要針對(duì)這種情況進(jìn)行分析，校正因取壓不準(zhǔn)確導(dǎo)致的蒸汽計(jì)量誤差。

3.1 引壓管中液柱高度對(duì)壓力測(cè)量的影響

在壓力變送器交裝現(xiàn)場(chǎng)，為了維修的方便，壓力變送器安裝地點(diǎn)與取壓點(diǎn)往往不在同一高度，這樣，引壓管中的凝結(jié)水就會(huì)對(duì)壓力測(cè)量帶來(lái)影響。p2=p1+gρh。

p1為蒸汽壓力;p2為變送器壓力輸入口處實(shí)際壓力;h為取壓點(diǎn)與變送器間的液體高度差，m;g為重力加速度，m/s2;ρ為凝結(jié)水平均密度，kg/m3。 變送器在取壓點(diǎn)下方：如果引壓管中充滿凝結(jié)水，則變送器示值偏高gρh，在高度差為h=6m，g以9.80m/s2 計(jì)，ρ以998.2kg/m3 (假定液溫為20℃)計(jì)，則對(duì)變送器的影響值為gρh=+58.7kPa。變送器在取壓點(diǎn)上方：如果引壓管充分排氣，引壓管中充滿凝結(jié)水，則變送器示值偏低，同理為gρh=-58.7kPa。引壓管中冷凝液高度難以確定：變送器輸出低多少也就難以確定，故不宜采用。

3.2 測(cè)量誤差對(duì)流量示值的影響

在流體的常用壓力等于0.7MPa的飽和蒸汽條件下，壓力測(cè)量偏高58.7kPa，對(duì)于渦街流量計(jì)將引入6.95%R的誤差。因此，引壓管中液柱高度對(duì)壓力測(cè)量影響必須予以校正。

3.3 液柱高度影響的校正

壓力變送器引壓管中冷凝液液柱高度對(duì)壓力測(cè)量的影響通?？捎脙煞N方法校正，即在變送器中校正和在二次表中校正。

(a)在壓力變送器中校正：這種校正方法的實(shí)質(zhì)是對(duì)變送器的零點(diǎn)作遷移。在上面的例子中，如果變送器的測(cè)量范圍為(0~1.0)MPa，零點(diǎn)作-58.7kPa遷移后其測(cè)量范圍就變?yōu)?58.7~1058.7kPa。在現(xiàn)場(chǎng)操作中，就是用手持終端將測(cè)量范圍設(shè)置為58.7~1058.7kPa。對(duì)于非智能型變送器，就是變送器壓力輸入口通大氣的條件下，將輸出遷移到3.0608mA。這種方法需要對(duì)變送器零點(diǎn)作遷移，需要對(duì)設(shè)計(jì)文件和設(shè)備卡片作相應(yīng)的修改，手續(xù)繁瑣。而且，如果遷移量較大，對(duì)于大多數(shù)壓力變送器無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

(b)在二次表中校正：二次表包括普通的流量二次表，也包括DCS、PLC、智能調(diào)節(jié)器等，但校正方法是相同的。以FC6000型智能流量演算器為例，對(duì)上面的情況作校正，就是將菜單的第23條(測(cè)量起始點(diǎn))寫(xiě)入-58.7kPa(或-0.0587MPa)，而將第24條(測(cè)量滿度)寫(xiě)入941.3kPa(或0.9413MPa)即可，此方法操作更為方便快捷。

審核編輯：湯梓紅