过热水蒸汽流量温压补偿的数学模型及实现.doc

过热水蒸汽流量温压补偿的数学模型及实现梁涌( 北京燕化石油化工设计院,北京 102500)摘 要: 针对过热蒸汽的流量计量问题, 论述了温度压力补偿原理, 提出了温压全补偿的观点, 并对目前常用的几种实 现过热水蒸汽流量温压补偿的方法做了比较。关键词: 过热蒸汽; 温压补偿; 流量2) 孔径比。的值在节流件制造完成 后 为 常数, 不随温度压力的变化而改变。3) 流束膨胀系数。的值根据不同的节流 装 置, 有不同的理论公式、经验公式或表格。中图分类号: tp942文献标识码: ap2 或 p=f ( , ,( 3)p1p1节流流量计是过热蒸汽计量常用的流量计。在运行过程中, 当温度、 压 力 等 状 态 值 偏 离 设 计 值 时, 相同流量通过时差压值会不相同, 如果不经过式中: 为定熵指数, 可根据流体的种类、压力和温度查手册。当流体和节流装置设定后, 的值受 到 p 和 p1 变化的影响。可根据公式通过实时计算 进行实时校正。4) 流出系数。流出系数 c 是在一定的 和 p下, 实测的流量值与理论计算的流量值之比, 由于温度、压力补偿, 反映的流量就不一样,准确, 必须进行温压补偿。1温度压力补偿原理为了计量节流装置的质量流量计算公式节流装置的质量流量计算公式为:1.1实际上总有损失等偏离理论计算的情况,故 c 值总是小于 1。c 值的求取可查表格或用经验公式计算。2 !2$1pcd2qm=( 1)c=f ( , re)4( 4)!1- 45) 节流装置上游取压口处流体的密度。根据文献1数据绘出过热水蒸汽比容曲线图, 如图 1 所 示。每条曲线描述的都是相同温度、不同压力下所 得到的 过 热 水 蒸 汽 比 容 。 提 供 数 据 的 范 围 为 温 度310600 , 绝对压力 110 mpa 下的过热蒸汽比容 值。从图中可以看出, 温度、压力的变化对过热水式中:qm 为质量流量; c 为流出系数; 为流束膨胀系数; 为孔径比; d 为管道内径; 1 为节流装置上游取压口处流体的密度; p 为节流装置前后 差压值。流量公式分析1.2从式( 1) 可看出,与质量流量有关的几个参蒸汽密度的影响较大。为此,进行温度、压力补偿。在计量过程中有必要数为:, , d, 1, p,下面逐一对各个参数c,进行分析:1) 管道内径。d 的值随流体温度的变化而改 变, 它与温度存在下列的关系:d=dt0 1+d ( t- t0) ( 2)式中 : dt 0 为 操 作 状 态 下 的 管 径 尺 寸 , t0 为 操 作 温度,d 是节流装置的线膨胀系数,该系数与节流装置的材质和温度有关, 当温度变化不大时, 可将其视为常数。收稿日期: 2007- 01- 24; 修回日期: 2007- 04- 29作者简介: 梁 涌( 1973- ) , 女, 山西孝义人。1997 年 7 月毕 业于太原工业大学, 工程师。对 过 热 水 蒸 汽 的 密 度 进 行 温 压 补 偿 的 方 法 很多, 总的来讲可分为 3 种: 一是理想气体方程, 把过热蒸汽假设为一种理想气体2,程推导, 可得: ! = t0 p 根据理想气体方式中: 为比容, m3/kg; t 为温度, ; p 为绝对压力,pa。在本工程中共有 4 台差压式流量计需要温压补 其基本工况如表 1 所示。表 1 节流装置的基本工况( 5)!0tp0偿,根据式计算出的密度与实际密度相差较( 5)大。不能把过热蒸汽当成理想气体。二是查表法,主要原理是根据水和水蒸汽热力性质表中给出的数 据, 采用回归和插值等数学方法, 算出过热蒸汽的位号fe201fe202fe203fe252标准角接 取压孔板节流件形式长径喷嘴标准喷嘴标准喷嘴操作温度/ 操作压力/ mpa(g)540470390360比容 , 从 而 根 据 式来 求 出 过 热 蒸 汽 的 流 量 。( 1)8.9004.9071.9651.800三是经验公式法,水蒸汽的密度有水和水蒸汽热力性质表可查, 也有一些经验公式,汽的一个半理论公式:例如高压过热水蒸假设温度的波动范围为操作温度50 ,的波动范围为操作压力1 mpa。实际情况下,范围 要 小 于 本 假 设 。 经 过 计 算 可 得 出 运 用 式压力波动( 6)353712 !t+300 1 000 t+3001=-( 6)- 4和式( 7) 所得出的密度与实际密度间的相对误差,22.3310 p如表 2 所示。表 2 计算出的密度与实际密度的最大相对误差 ( % )式中: 为比容,力, pa。m3/kg; t 为温度, ; p 为绝对压根据式计算出的数据与水和水蒸汽热力( 6)310440 420520 490590 工作范围 13 mpa(a) 46 mpa(a) 810 mpa(a) 性质表中的数据进行对比, 发现计算精度很高。在最大相对误差式 ( 6)最大相对误差 式 ( 7)300600 , 110 mpa 的区域里,计算出的密度与0.842 6600.099 8240.095 596实际密度的最大相对误差为 0.842 66% ,而且大部3.787 3500.250 8480.386 300分计算出的密度的相对误差均在 00.200 00% 的范围内。2过热水蒸汽流量的温压全补偿的实现要在最广泛的测量范围内得到最高的差压流量 测量精度, 不仅要进行密度的温度、压力补偿, 同通 过 对 表 2 中 的 数 据 进 行 比 较 ,可 以 发 现 式的精度比式( 6) 的精度低, 而且在温度、压( 7)力较低的情况下, 误差较大。建议在不影响运算速度的情况下, 采用式作为密度温压补偿的数( 6)学模型, 以得到较高的准确度。在节流件前后差压值不变的条件下,时也 要 对 流 量 式( 1) 中 别 的 参 数 进 行 实 时 计 算 ,以产生密也就是进行所谓全补偿。基本思路是建立一个物理特性数据库。这个数据库包含了 110 余种流体 ( 包 含蒸汽) , 可以动态地计算密度或压缩比、粘度及 相应的流体数据, 然后利用公式计算经过全补偿后 的流量。中石化燕山分公司某厂自备电站新 上 1 台 25mw 抽背式汽轮发电机组, 采用 dcs 控制系统对机 组进行控制。考虑到 dcs 有强大的编程及运算能 力, 在蒸汽流量测量中采用了这种全补偿的思路。 所采 用 的 基 本 公 式 为 前 一 部 分 讨 论 中 所 提 及 的 公 式。 在 过 热 蒸 汽 温 度 、 压 力 变 化 范 围 不 大 的 情 况 下, 通常仅进行密度的温压补偿即可。3方案比较该 工 程 中 , dcs 厂 商 针 对 过 热 蒸 汽 流 量 的 温度误差最大的工作点:t=310 , p=1 mpa ( a)分别运用式和式( 7) 进行补偿,计算补偿后质( 6)量流量的最大误差分别为 0.420% 和 1.876% 。未进行温压补偿时的误差为 33.200%。可见,蒸汽进行计量时温压补偿十分必要。4结束语在对过热对过热蒸汽采用节流式流量测量是一种经典的流量测量方法, 使用简便可靠, 应用广泛。但这种方法精度不高, 通过温度、压力补偿,的准确性, 具有实际应用价值。参考文献:可提高计量1庞麓鸣,陈军健. 水和水蒸汽热力性质图和简表m. 北京:高等教育出版社,1982.陈广超. 温度压力补偿在生产计量中的应用 j. 石油化工 自动化,2001(1):67- 70.2度、压力补偿提出了一个数学模型,主要进行了密度的温压补偿:这个数学模型( 责任编辑张璇)= t - 5.61 166 1 857p1 857 + 1 857p( 7)( 英文部分下转第 70 页)的表面清理、强化, 使之获得一定粗糙度的光洁表面, 增加涂膜结合力, 提高工件防腐蚀效果。当工 件进入抛丸室后, 由电动机带动的抛丸器离心抛出 高速弹丸, 强力冲击工件表面的铁锈、氧化皮。工本的 35% 40% 。输送系统对于工程机械部件 ( 结构件) 来说, 采用自行 电动葫芦是一种行之有效的方法。自 行 电 动 葫 芦 输 送 系 统 由 门 架 立 柱 、 承 载 轨 道、滑导电轨及集电器、载物车、电动葫芦、 pc 控制的中央控制柜组成。该系统融合了机械、电子、计算机、自动控制4 大技术精髓, 集中了仓储、运输、装卸、工艺操2.4件做匀速运动或若干次自转后即清理干净,量即可达到 sa2.0 sa2.5 级标准。表面质水旋喷漆室水旋喷漆室又叫液力旋压式喷漆室,2.2采用气体层流压抑方式防止漆雾扩散, 用液力旋压管过滤漆雾, 是目前技术上较完备的喷漆室。水旋喷漆室由室体、电动门、漆雾过滤装置、作 4 大物流环节,不仅能按预设程序连续或步进输送 工 件 ,尤 其 在 有 人 工 操 作 的 地 方( 如 上 、 下 件空调送风装置和排风装置组成;照明装置安装在室处) , 喷漆室内均可实现自动或手动自由升降。体内两侧, 室内设可燃气体浓度检测、报警装置;漆雾过滤装置由洗涤板、液力旋压器、地下水槽和3涂料特性工程机械涂料应具备以下特征: 一是对水、氧排气装置组成,漆雾去除率98% ;空调送风装置气及腐蚀介质的渗透性极小; 二是与底材的附着力强而持久; 三是有较好的防锈、装饰性能; 四是具是使气体形成层流状的主要部件, 送入供气室的空气经过过滤, 加 热 后 ,内, 使室内风速均匀,均 匀 地 由 给 气 顶 棚 送 向 室无工件时垂直风速可达 0.35有特殊性能 , 如绝缘、导电、隔热性等;五是具有适当的涂装配套体系。目前,国内工程机械采用的0.40 ms- 1;排风装置是用风机将室体内的含漆雾涂料一般为环氧酯类底漆和聚氨酯类面漆,锈性能好, 后者具有较好的装饰性能。前者防气体经液力旋压 管 过 滤 ,出。从 水 槽 与 洗 涤 板 之 间 排随着工业节能和环境保护的需要, 在保证上述性能的条件下, 涂料还应具有低温快干、环保节能 等性能, 特别是要适合生产批量不大的工程机械零热风烘干室烘干方式为热风循环对流方式, 其优点为烘烤 均匀, 尤其适合热容量较大的工程机械零部件。加2.3部件和整机的涂装。( 责任编辑 王雅利)summar y of rustpr oof and coating technology of engineer ing machiner yhu boabstr act:ten major kinds of rustproof and coating technology of engineering machinery have been introduced and theperformance of main containing equipment has analysed. moreover the paper has proposed that the domestic coating adaptingto engineering machinery at present should also have the characteristics such as quick-drying at low temperature , environmental protection , energy-conservation , etc.keywor ds: engineering machinery; rustproof; coating technology( 上接第 68 页)mathematical model and realization of temper atur e- pr essur e compensationin super heated steam flow measur ementliang yongabstr act: aimed at the flow measurement of superheated steam, the principle of temperature- pressure compensa