流量測量

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流量測量范文第1篇

關(guān)鍵詞 自動化；儀表 ；流量；測量；原則

中圖分類號TH86 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2012）73-0069-02

1 流量測量儀表的類型和特點

流量測量儀表是用來測量管道或者明溝內(nèi)部液體、氣體、蒸汽等流體流量的工業(yè)化自動儀表，又稱之為流量計。流量測量是一項極其復(fù)雜的工作，在進行流體流量測量的時候，我們通常需要考慮流體的溫度范圍、流體的壓力范圍、流體范圍、粘度范圍和流態(tài)范圍流量測量的方法根據(jù)具體情況可以分為三種：速度式流量測量方法、容積式流量測量方法和直接或間接測量的方法。速度式流量測量方法能夠直接測出管道內(nèi)流體的流速，以此作為流量測量的依據(jù)；容積式流量測量方法通過測量單位時間內(nèi)經(jīng)過流量儀表排出的流體的固定容積的數(shù)目來實現(xiàn)；直接或間接的方法通過測量單位時間內(nèi)流過管道截面的流體質(zhì)量數(shù)來測量流量。工業(yè)上常用的流量計，按其測量原理分為以下四類：

1）差壓式流量計：主要利用管內(nèi)流體通過節(jié)流裝置時，其流量與節(jié)流裝置前后的壓差有一定的關(guān)系。屬于這類流量計的有標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置、巴式流量計、平衡流量計等；

2）速度式流量計：主要利用管內(nèi)流體的速度來推動葉輪旋轉(zhuǎn)，葉輪的轉(zhuǎn)速和流體的流速成正比。屬于這類流量計的有葉輪式水表和渦輪式流量計等；

3）容積式流量計：主要利用流體連續(xù)通過一定容積之后進行流量累積的原理。屬于這類流量計的有橢圓齒輪流量計和腰輪流量計；4）其它類型流量計：如基于電磁感應(yīng)原理的電磁流量計、渦街流量計等。

2 流量測量儀表檢定方式的比較

流量測量儀表的檢定方式，根據(jù)具體的條件可以分為實流檢定和干式檢定兩種方式。一般來說，對于用來計量液體流量的儀表大都采用實流檢定的方式，，例如，測量水和原油流量的儀表；而對于用來計量氣體流量的儀表大都采用的是干式檢定的方式，例如，測量天然氣流量的差壓式流量儀表，還有極少數(shù)的流量測量儀表采用的是在線實流檢定或者離線檢定。幾種檢定方式之間是存在差異的，首先，在檢定的結(jié)論上存在不同，實流檢定一般情況下是最符合準(zhǔn)確性、溯源性、實驗性和一致性的，還能夠?qū)α髁繙y量儀表進行真正意義上的校準(zhǔn)和復(fù)制，確保了量值傳遞或者溯源性的連續(xù)和封閉。而采用組合測量方法對流量儀表進行干式檢定，往往會存在一些不確定性，這與其有關(guān)參數(shù)的測量結(jié)果的確定性是有關(guān)的，而且這些流量測量計不能夠給出具體的誤差值，只能夠通過做多次試驗的經(jīng)驗和標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)要求來保證流量計量的一致性和試驗性。流量儀表的離線檢定更是需要根據(jù)具體的檢定環(huán)境來決定其流量檢定的結(jié)果，同樣存在許多的不確定性，采用這種方式檢定流量儀表的時候，檢定人員本身對于測量結(jié)果的準(zhǔn)確性要求就不是很高，允許一些小誤差的存在。所以，在檢定的結(jié)論上，各種檢定方式之間存在差異。其次，幾種檢定方式對物性參數(shù)影響的修正程度也不盡相同。我們知道，幾乎所有通過流量儀表得到的測量結(jié)果都會受到被測介質(zhì)有關(guān)物性參數(shù)的影響，只是影響的程度不一樣而已。對于大多數(shù)的流量測量儀表來說，物性參數(shù)對其計量性能的影響是很難用數(shù)學(xué)公式準(zhǔn)確表達(dá)出來的，所以這就對如何消除物性參數(shù)影響造成了一定的困難。還有一點就是，幾種流量檢定方式對操作條件影響的修正程度也存在區(qū)別，流量儀表的操作環(huán)境會直接影響其計量性能，因為操作環(huán)境的變化會使流量儀表的計量腔體發(fā)生變化，同時，操作環(huán)境還會影響被測介質(zhì)的黏度和密度等物理性質(zhì)，降低了測量時候的準(zhǔn)確性。計量腔體的變化，對于容積式流量計來說，會使其測量的基準(zhǔn)容積發(fā)生改變，產(chǎn)生誤差，影響測量的結(jié)果；對于速度式流量計來說，會使其流通面積發(fā)生變化，影響測量的結(jié)果。

3 流量儀表選型的基本原則

流量儀表根據(jù)其自身的特性和相關(guān)作用，在測量流量的時候，每種流量儀表之間都存在適應(yīng)性，目前還沒有研發(fā)出能夠適應(yīng)各種環(huán)境的萬能流量計。所以，在選擇流量儀表的時候，一定要搞清楚被測介質(zhì)的具體性質(zhì)，測量時候的環(huán)境等因素，不能盲目的去選擇流量儀表，這樣的話，非但不能得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果，可能還會造成流量儀表的損壞。首先，要熟悉被測介質(zhì)和測量環(huán)境，例如，了解被測介質(zhì)的物理性質(zhì)以及相關(guān)特性，明白測量時候的溫度、壓力、流體的流態(tài)、黏度等因素；其次，要合理的選用流量儀表，這個時候就要求技術(shù)人員對各種流量儀表的工作原理、性能、結(jié)構(gòu)有充分地了解，還要判斷其在安裝的時候是否需要特殊的安裝環(huán)境。這樣的話，才能夠確保流量計能夠正常的工作，發(fā)揮其作用，滿足工藝生產(chǎn)的需要。在選擇流量測量儀表的時候，既要考慮流量測量儀表的適用性，還要根據(jù)對測量結(jié)果的要求程度考慮流量測量儀表的準(zhǔn)確度，流量儀表的誤差應(yīng)該控制在一定的范圍之內(nèi)，超出了這個范圍就要重新選擇了，流量儀表測量的準(zhǔn)確度越高，測量的結(jié)果就越可靠，測得的數(shù)據(jù)才會對技術(shù)人員做出正確判斷有幫助，提高整體的工作效益和經(jīng)濟效益。

4 自動化流量測量的發(fā)展趨勢

自動化流量測量儀表的發(fā)展趨勢，大致可以歸納為以下幾點：

1）逐漸提高流量測量的可靠性和準(zhǔn)確性。這需要研發(fā)人員在進行流量儀表設(shè)計的時候，在參照以往經(jīng)驗的同時，能夠大膽創(chuàng)新，按照可靠性原理，使用高可靠性的傳感器和電子元器件，盡量減少或者運動部件；

2）要大幅提高流量測量儀表對被測介質(zhì)和所測環(huán)境的適應(yīng)性；

3）運用國內(nèi)外一些先進的技術(shù)，例如，新的信號處理技術(shù)（DSP）、新的信號傳輸技術(shù)（HART、FIELD BUS），這樣就能使得流量測量儀表更加的先進；

4）流量儀表已經(jīng)慢慢趨向智能化的方向，操作更加簡單，性能更加強大。

5 結(jié)論

本文對流量測量儀表的類型和特點進行了分析，比較了幾種流量儀表檢定方式，論述了流量儀表選型的基本原則，并就自動化流量儀表的發(fā)展趨勢進行了描述。總之，雖然流量測量技術(shù)發(fā)展到今天已經(jīng)趨于成熟，市面上也有各種各樣的流量計，流量計的功能和適用范圍也在大幅的提高，但是，對于一些高腐蝕性、高粘性、多相流體等流體的流量測量，還是存在一定的缺陷的，技術(shù)和測量工具都有待提高。

參考文獻(xiàn)

[1]張震，汪斌強，朱珂.流量測量的關(guān)鍵技術(shù)分析與研究[J].計算機應(yīng)用研究，2009(9).

[2]陳濤，李勇進.淺談工業(yè)流量測量儀表的選型[J].科技信息(科學(xué)教研)，2007(16).

流量測量范文第2篇

關(guān)鍵詞：核電站；蒸汽發(fā)生器；蒸汽限流器；文丘利

中圖分類號：TM623 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）10-0141-03

1 研究背景

蒸汽流量參數(shù)對于發(fā)電機組而言非常關(guān)鍵，對機組的運行狀況、過程控制和性能監(jiān)測等有著相當(dāng)重要的作用。對于核電機組，蒸汽發(fā)生器是壓水堆核電站一、二回路的樞紐，一回路反應(yīng)堆冷卻劑與二回路給水在蒸汽發(fā)生器中進行熱交換，主蒸汽流量參數(shù)還直接影響反應(yīng)堆堆芯熱量導(dǎo)出，故還需關(guān)注其特殊的核安全意義。一般電站的蒸汽流量測量方法主要分為直接測量方法和間接計算測量兩種。直接測量方法是利用節(jié)流元件直接獲取蒸汽流量，間接計算測量則是根據(jù)弗留格爾公式間接計算得出主蒸汽流量。

三門核電站采用基于文丘利管束的蒸汽限流器作為節(jié)流元件的直接測量方法測量主蒸汽流量。本文分析了直接測量法在三門核電主蒸汽流量測量中的實現(xiàn)，以及節(jié)流元件對于電站安全的特殊意義。

2 間接法測量主蒸汽流量

采用間接換算法測量主蒸汽流量，其理論依據(jù)為汽輪機理論中著名的弗留格爾公式。因為沒有節(jié)流元件造成蒸汽的壓力損失，間接法測量主蒸汽流量的顯著優(yōu)點為減少汽耗，可靠性和穩(wěn)定性也較高。

基于弗留格爾公式的間接計算測量法，有著明確的條件限制：（1）通流面積不變；（2）機組內(nèi)各級流量相同；（3）級組內(nèi)各級前溫度變化率相同；（4）級組內(nèi)不得串有其他非線性元件。對于條件（1），只要避開調(diào)節(jié)級，一般容易得到滿足。而對于條件（2），則情況較為復(fù)雜。通?；?zé)崾綑C組各級抽汽量在相當(dāng)范圍內(nèi)與機組的進汽量近似成正比，且其量與進汽量相比較小，故間接法測量也能獲得較高的準(zhǔn)確性。但對于再熱機組，由于再熱器的存在和對外供汽等因素條件（2）～（4）均不能得到滿足?，F(xiàn)在工程應(yīng)用上，通常采取將高壓缸全體壓力級作為一個級組，引入加熱器運行修正系數(shù)、使用改進型弗留格爾公式進行蒸汽流量

測量。

3 直接測量法在三門核電主蒸汽流量測量中的實現(xiàn)

3.1 流量測量的基本原理

3.2 理論模型與功率運行流量計算

三門核電1號機，節(jié)流元件為文丘利管束，又稱為蒸汽限流器，布置于蒸發(fā)器蒸汽出口管嘴內(nèi)，如圖1-3所示。中心文丘利管位于蒸汽出口管嘴正中心，其余六個文丘利管環(huán)狀分布于中心文丘利管四周，呈正六邊形。蒸汽限流器有兩種工作模式，蒸汽限流工況和非蒸汽限流工況。非蒸汽限流工況下文丘利管束作為蒸汽流量測量系統(tǒng)的節(jié)流元件。文丘利管組為幾何對稱布置，根據(jù)并聯(lián)管路計算原則，可以近似認(rèn)為通過每個文丘利管的流量相同。下文基于一個文丘利管進行流量計算，計算結(jié)果乘以文丘利管數(shù)量即為蒸汽管嘴出口蒸汽總

流量。

4 節(jié)流元件對電站安全的特殊意義

由上文可知，蒸汽限流器作為節(jié)流元件有兩種工作模式，在非蒸汽限流工況下，文丘利管束作為主蒸汽流量測量系統(tǒng)的節(jié)流元件，產(chǎn)生靜壓差以直接測量主蒸汽流量。在非蒸汽限流工況下，即在蒸汽管道發(fā)生破口事故時，蒸汽發(fā)生器限流器則為臨界文丘利，承擔(dān)限制蒸汽排放的速率，降低蒸發(fā)器從一回路冷卻劑的吸熱速度，留給安全停堆、專設(shè)安全設(shè)施啟動的裕量，從而避免冷卻劑過冷引入的正反應(yīng)性使得堆芯熔毀的功能。

4.1 基本原理

假設(shè)維持蒸汽限流器入口壓力、溫度的情況下，不斷降低出口壓力時，通過文丘利管的流體質(zhì)量流量將會逐漸增加。當(dāng)出口壓力下降達(dá)到某一數(shù)值時，蒸汽限流器喉部流速達(dá)到最大，為當(dāng)?shù)匾羲伲藭r通過限流器的蒸汽流量也達(dá)到最大值。此時蒸汽流量為臨界流量，喉部壓力與入口壓力之比為臨界壓力比。進一步降低出口壓力，限流器喉部的蒸汽流速將處于當(dāng)?shù)芈曀俨辉俑淖儯ㄟ^限流器的蒸汽流量也不再隨著出口壓力的降低而變化。這是因為微小壓力波動是以聲速傳播的，當(dāng)限流器喉部流速達(dá)到當(dāng)?shù)芈曀贂r，出口壓力的波動將傳遞不到限流器喉部。蒸發(fā)器出口限流器正是根據(jù)文丘利式蒸汽限流器這一特性，來限制蒸汽管線破口的時蒸汽排放速度。

4.2 非蒸汽限流工況下數(shù)學(xué)模型

5 與其他主蒸汽流量測量方法的對比

5.1 與主蒸汽流量間接測量法相比

顯然，三門核電主蒸汽直接測量法與主蒸汽流量間接方法相比，最突出的優(yōu)勢在于其節(jié)流元件對核電站的特殊安全意義。在主蒸汽管道破口的事故工況下限制蒸汽泄漏速度，限制最大蒸汽排放量，避免因為一回路冷卻劑過冷所引入的正反應(yīng)性導(dǎo)致偏離泡核沸騰（DNB）。從核安全的角度來講，采用文丘利管束限流功能的安全意義高過于其作為節(jié)流元件的功能。這也是不同于大容量火電機組，核電機組大多采用節(jié)流裝置測量主蒸汽流量的原因之一。此外，基于弗留格爾公式應(yīng)用有著嚴(yán)格的限制條件，對于再熱機組，間接法測量蒸汽流量并不準(zhǔn)確，需要對通流系數(shù)進行復(fù)雜的修正。且需要進行定期的流量試驗，比較主蒸汽流量與給水流量之間的關(guān)系，確定通流面積是否改變。

5.2 與采用孔板作為節(jié)流元件相比

雖然臨界孔板也可實現(xiàn)限流的功能，但在非蒸汽限流工況下，蒸汽流經(jīng)孔板的壓損更高，較高的熱損對機組的熱效益不利。文丘利管束節(jié)流元件，還有便于整體鑄造、降低取壓前后直管段要求，減少成本等優(yōu)勢。

6 結(jié)語

文丘利管壓損小，制造維護簡單等特點優(yōu)于孔板，且其臨界限流特性，對于核安全有著特殊的意義。采用文丘里管束節(jié)流元件在事故工況下固有的安全特性，為保證堆芯安全添加了一道屏障，為后續(xù)的事故緩解爭取了裕量。這樣的設(shè)計也暗合了三代核電機組“非能動”理念。這也是三門核電項目采用基于文丘利管束的蒸汽限流器作為節(jié)流元件的直接測量方法測量主蒸汽流量的優(yōu)勢所在。

參考文獻(xiàn)

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[4] 用安裝在圓形截面管道中的差壓裝置測量滿管流體流量（GB/T2624-2006）[S].

[5] AP1000SteamGeneratorAnalysis：GENFPerformanceModelCalculations，2001.

流量測量范文第3篇

關(guān)鍵詞 流量；測量；流量儀；選擇因素

中圖分類號 TB 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)021-0172-02

相同條件下所選擇使用的儀器儀表可能有多種方案，如果在選擇的時候，只是根據(jù)以往經(jīng)驗或憑借對單一因素的判斷作出決定，就很容易失去選擇最佳方案的機會。要恰當(dāng)?shù)睾陀行У剡x擇流量測量方法和儀表，必須熟悉流量測量儀表和生產(chǎn)過程中流體特性等兩個方面的技術(shù)。另外，還要考慮經(jīng)濟方面的因素，可歸納為五因素，即儀器儀表性能、儀表流體特性、儀表安裝條件、儀表環(huán)境條件和經(jīng)濟因素等。

1 流量測量儀表選擇的步序

要確定管道中的流體是否在輸送流動，或者判斷流體的流量數(shù)據(jù)等，使用流動窺視窗或流動指示儀就能輕易獲取信息，而且不用花費很高的成本。此類儀器結(jié)構(gòu)都比較簡單，往往在其中有一個小活動物體（比如板、球、翼輪等）可以顯示是否在流動。有些還能夠顯示流動快慢的程度，不過精確度偏低，誤差一般出現(xiàn)在20%~30%之間。如果對測量結(jié)果要求比較高，要求誤差控制在2%~10%之間，則需要選擇使用流量儀表。

按照開始選擇確定的方案，收集待測量物品的樣本、技術(shù)數(shù)據(jù)和說明手冊等，充分了解所采用的儀器儀表使用性能；再對儀表性能使用要求和儀表使用規(guī)范、測量流體特性、儀器安裝場所、測量環(huán)境條件和經(jīng)濟條件等五個方面因素進行判斷?？紤]順序一般從“儀表性能使用要求和儀表使用規(guī)范”開始，再如圖1考慮其他因素。如果判斷“經(jīng)濟因素”是主要的考慮因素時，則考慮“性能要求和儀表規(guī)范”等因素時，還要回復(fù)到考慮遷移因素，各因素需交替考慮，如圖2所示。

圖1 分析五方面因素程序

2 測量方法考慮因素分析

2.1 關(guān)于性能要求和儀表規(guī)范使用方面的考慮

測量方法確定后，在性能要求方面選擇儀表考慮的內(nèi)容有：瞬時流量、總量、精確度、重復(fù)性、線性度、流量范圍和范圍度、壓力損失、輸出信號特性和響應(yīng)時間等。不同測量對象有不同的測量目的，在儀表性能方面各有自己的側(cè)重點。例如商貿(mào)核算業(yè)務(wù)和儲運業(yè)務(wù)對精確度方面要求較高；連續(xù)測量過程控制，通常只對可靠性、重復(fù)性、范圍度有要求，而對測量精確度的要求放在次要的地位；批量配比生產(chǎn)方面，則希望儀器儀表有好的精確度。

1）精確度方面。流量儀表說明所定的精確度等級，在某一較寬流量范圍內(nèi)合適，如果限制條件在某一特定流量或限制很小的流量范圍，假如用渦輪流量計進行桶裝分發(fā)，只有在閥門全開情況下啟用，流量基本恒定，或僅在很小范圍內(nèi)變化，這時使用的測量精確度可能比規(guī)定值高。

圖2 五方面因素相互關(guān)系

2）響應(yīng)時間方面。在脈動流動場所使用方面，要注意儀表對流動階躍變化的響應(yīng)。某些使用場所要求儀表輸出跟隨流動變化，而另一些為獲得平均水平，則只要求有較慢響應(yīng)的輸出。瞬態(tài)響應(yīng)通常以時間常數(shù)或響應(yīng)頻率表示，其值前者從幾毫秒到幾秒，后者在數(shù)百赫茲以下，配用顯示儀表延長了響應(yīng)時間。

2.2 關(guān)于流體特性方面

各類流量儀表總會受到流體特性中的某一種或幾種因素的影響，所以流體的性能在很大程度上限制著待選儀表的型式。所選擇測量方法和儀表不僅要適應(yīng)被測流體的性能，還要考慮在測量過程中流體性能某一參量變化的影響。

1）流體溫度和壓力方面。必須認(rèn)真界定流體的工作壓力和工作溫度，特別在測量氣體時，溫度壓力變化造成過大的密度變化，可能會改變測量方法。如溫度或壓力變化造成較大流動特性變化，而影響測量準(zhǔn)確度等性能時，必要進行溫度和壓力修正，而且要確切知道壓力、溫度的最大值和最小值。

2）粘度和性方面。對不同類型流量儀表范圍度的影響，粘度各有不同影響。對大部分容積式儀表，粘度增加范圍度擴大，而渦輪式和渦街式儀表則相反，粘度增加范圍度縮小。通常認(rèn)為高粘度液體有好的性。性對有活動測量元件的儀表非常重要，溶劑性差會縮短儀表軸承壽命。

2.3 關(guān)于安裝方面

采用不同原理的測量方法，對安裝要求差別很大。差壓式儀表和渦輪式儀表需要長的上游直管段，以保證儀表進口端前流動。而容積式儀表和浮子式儀表，則無此要求或要求很低。有些儀表使用說明書沒有做詳細(xì)說明，特別是儀表應(yīng)考慮安裝的位置、流動的方向、維護空間、安裝方向等。

安裝方面需要考慮儀表的安裝的方向、流動的方向、上下游管道狀況、閥門的位置、防護性配件、脈動流影響、振動、電氣的干擾等。

1）管道布置方面。管道布置方向會影響儀表的選擇。有些儀表垂直安裝和安水平裝在性能測量上完全不同。流體垂直向下流動，帶給儀表轉(zhuǎn)動元件額外力，會顯著影響性能，線性或重復(fù)性。安裝方向還取決于流體的特性，如水平管道可能淀沉固體顆粒，因此測量漿液的儀表最好安裝于垂直管道。

2）流動方向方面。有些流量儀表只可以在某一流動方向工作，錯誤安裝成反向安裝會損壞儀表。使用這類儀表還應(yīng)注意在誤操作條件下是否有可能產(chǎn)生反向流動，如有此可能就需要安裝止回閥以保護儀表。能雙向工作的儀表，正向和反向之間測量性能亦可能有些差異，大部分流量儀表殼體標(biāo)有流動方向。

2.4 環(huán)境條件因素

1）環(huán)境溫度方面。儀表的電子部件和儀表流量檢測部分，會受環(huán)境溫度變化影響。儀表尺寸變化，通過儀表殼體傳熱改變流體密度和粘度等；影響到顯示儀表電子元件時，將降低測量性能。有時候采取轉(zhuǎn)換顯示部分和流量傳感器分別裝在不同場所，以保證電子元件免受溫度影響?，F(xiàn)場需要有環(huán)境受控的外罩。如果環(huán)境溫度變化會影響流動特性，管道須包絕熱層。

2）環(huán)境濕度方面。高濕度會加速大氣腐蝕和電解腐蝕，并降低電氣絕緣，低濕度容易感生靜電。環(huán)境溫度或介質(zhì)溫度急劇變化，導(dǎo)致引起濕度方面的問題。應(yīng)預(yù)測可能的變化范圍，核實是否會導(dǎo)致所選擇的儀表運行中產(chǎn)生問題。

3）安全性方面。用于爆炸性危險環(huán)境，按照氣氛適應(yīng)性、爆炸性混合物分級分組、防護電氣設(shè)備類型以及其他安全規(guī)則或標(biāo)準(zhǔn)選擇儀表。有可燃性氣體或可燃性塵粒時應(yīng)采用特殊外殼的儀表，同時不能使用高電平電源。有化學(xué)侵蝕性氣氛，儀表要有外部防腐蝕和外殼具有氣密性。

2.5 經(jīng)濟方面的因素

只考慮儀表的購買成本是不夠的，還應(yīng)調(diào)查其他費用。附件購置費、安裝費、維護和流量檢定費、運行費和備用件費用都是要考慮的

范圍。

1）運行費用方面。流量儀表運行費用主要是工作時能量消耗，包括電動儀表內(nèi)部的電力消耗和氣動儀表的氣源耗能，以及測量過程中推動流體通過儀表所消耗的能量。泵送費用是一個隱蔽性費用，往往被忽視。差壓式儀表差壓裝置產(chǎn)生的壓差，很大一部分不能恢復(fù)，容積式和渦輪式儀表也有相當(dāng)阻力。全通道無阻礙的電磁式和超聲式此項費用可視為零。插入式儀表應(yīng)用與大管徑，由于阻塞比小，壓力損失亦可忽略，超過500 mm的儀表選用低壓損或無壓損儀表。

2）維護費用方面。維護費用是儀表安裝投入使用后，保持測量系統(tǒng)正常工作所需要的費用，含備用件費和維護勞務(wù)。沒有運動部件的儀表需要檢視，有運動零部件的儀表則需要較多維護工作。

3 結(jié)論

綜上所述，流量儀表發(fā)展到今天其種類數(shù)量已經(jīng)豐富至極，但沒有一種適用于任何場合。每種流量儀表都有各自的適用范圍，都有局限性。在選擇儀表時，一定要熟悉儀表和被測對象兩方面，并兼顧其他因素，這樣測量結(jié)果才會準(zhǔn)確。

參考文獻(xiàn)

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流量測量范文第4篇

中圖分類號:TN911-34文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)21-0172-03

Implementation of Boiler Flow Measurement with Honeywell Experion PKS System

NI Wen-xi

(School of Information and Control Engineering, Xi'an University of Architecture and Technology, Xi’an 710055, China)

Abstract: Currently, in thermal power plants, the conventional instruments are usually employed to compensate the temperature difference in the calculation of the flow rate of steam in boiler and air flux in ductwork, but, the results turn out that the accuracy is low and the monitoring to the equipments is not flexible because of the complexity of structure, the difficulty of debugging and maintenance. In order to improve the measurement accuracy of flow rate in dustworks and reduce the error caused by environment, more accurate data should be adopted to control boilers reasonably by process control systems. Therefore, the flow measurement module of configuration programming software in Honeywell PKS is used to calculate the data obtained by flowmeter theoretically, as well as calculate the flow temperature and pressure difference occurred under the condition of environment changing, and then to implement the consistency of theoretical data and actual data even if the environment changes. The module simplifies the logic programming of process control and debugging, improves the accuracy of measurement and control, and enhances the productivity.Keywords: Experion PKS; flow rate; configuration software; FLOWCOMP module

收稿日期:2010-06-24

0 引 言

近年來,隨著生產(chǎn)過程中對自動化程度要求的逐漸提高,作為被控變量的各種采用變送單元直接測出的流量信號,已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前工藝生產(chǎn)的要求。例如在熱電廠中對大口徑管道蒸汽、風(fēng)量的測量中,為提高測量精度,一般需要進行溫度、壓力的補償校正。但由于流量測量裝置的設(shè)計過程中所提供的設(shè)計溫度、壓力與實際運行的工作溫度、壓力存在一定的差異,致使其實際值不能準(zhǔn)確反映運行狀態(tài)下的真實情況。在絕大多數(shù)情況下,流量計只有在流體工況與設(shè)計條件一致的情況下才能保證較高的測量精度。而一些流體如風(fēng)量和蒸汽,其精度受溫度、壓力變化較大。在測量不同介質(zhì)的流體時,其溫度、壓力補償公式選擇的數(shù)學(xué)模型具有差異性。

本文使用最新一代的過程自動化系統(tǒng),Honeywell公司Experion PKS過程知識系統(tǒng),將人員與過程控制、經(jīng)營和資產(chǎn)管理融合在一起,為決策者提供了嵌入式的決策支持和診斷技術(shù),遠(yuǎn)高于集散控制系統(tǒng)的能力。并且通過其安全組件,使得系統(tǒng)的安全環(huán)境獨立于主控系統(tǒng),提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性。

Control Builder控制策略組態(tài)軟件的流量計算模塊是實現(xiàn)的主要方法。它提供了液體、氣體、蒸汽、水蒸氣等不同的質(zhì)量流量和體積流量以及相應(yīng)的溫度壓力補償公式的數(shù)學(xué)模型。同時,它提供參數(shù)修正方法來減小數(shù)學(xué)模型帶來的偏差。通過使用該系統(tǒng)和計算模塊,既能夠降低工程人員對數(shù)學(xué)模型的組態(tài)難度,又可以提高測量的精度和準(zhǔn)度,增加施工和調(diào)試工作的便捷性,最大程度地發(fā)揮平臺功能。

1 鍋爐某一次風(fēng)流量測量

空氣流量的溫壓補償公式如下,參數(shù)見表1。

Q=Kf(ΔP)ΔPP+PhT+273.15

表1 空氣流量溫壓補償參數(shù)表

符號說明單位

Q空氣流量m3/h

P實測流體表壓kPa

T實測流體溫度℃

K流量系數(shù)

ΔP實測流體差壓kPa

f(ΔP)流量修正函數(shù)

Ph當(dāng)?shù)仄骄髿鈮毫Pa

2 Experion PKS Control Builder開發(fā)軟件

Control Builder控制策略組態(tài)軟件是圖形化的面向?qū)ο蠊ぞ?支持Experion PKS的控制器和應(yīng)用控制節(jié)點環(huán)境ACE。在Control Builder中進行控制策略的設(shè)計,生成控制策略的文檔,并可進行在線監(jiān)控。Control Builder提供全面的I/O處理,包括FF現(xiàn)場總線和Profibus,提供功能塊FBs(Function Blocks)的算法庫,支持如連續(xù)的、邏輯的、電機的、順序的、批量的以及先進的控制功能?；裟犴f爾提供的功能塊,用以實現(xiàn)不同的控制功能。每一個功能塊帶有一系列參數(shù),用于直觀顯示該功能塊。功能塊之間可以方便地用“軟接線”進行互聯(lián),以構(gòu)成控制策略或應(yīng)用。功能塊有機的組合構(gòu)成控制模塊CMs(Control Modules),而順序功能塊FBs(Function Blocks)構(gòu)成順序控制模塊SCMs(Sequential Control Modules)。SCMs極大地簡化了批量邏輯的設(shè)計,針對序列化一組設(shè)備,通過一系列特定的步驟執(zhí)行一個或多個任務(wù)。

Control Builder使能自頂向下的實施方式和創(chuàng)建可重用的控制策略,增強了工程生產(chǎn)力。同時,其豐富的標(biāo)準(zhǔn)化特點,SCMs極大地簡化了批量邏輯的實施。Control Builder還支持多用戶控制策略開發(fā)和糾錯環(huán)境。

3 流量計算模塊對鍋爐某風(fēng)量的標(biāo)定

3.1 流量計算模塊

FLOWCOMP Block模塊如圖1所示,基本公式:

PV=CPV*CF1/CF2*F*COMPTERM

模式選擇:Equation B主要用于計算氣體及蒸汽組成部分的質(zhì)量流量:

If PVCHAR = SQUAREROOT, then:

COMPTERM=P+P0RP*RTT+T0

Else: If PVCHAR = NONE, then:

COMPTERM=P+P0RP*RTT*T0

圖1 FLOWCOMP模塊

3.2 AI數(shù)據(jù)模塊及數(shù)據(jù)采集處理模塊

AICHANNEL模塊及數(shù)據(jù)采集處理模塊如圖2所示。

圖2 AICHANNEL模塊及數(shù)據(jù)采集處理模塊

AICHANNEL (PMIO) Block模塊通過I/O卡件將現(xiàn)場儀表采集的4~20 mA模擬量信號送入過程控制系統(tǒng)。DATAACQ (Data Acquisition) Block模塊對采集數(shù)據(jù)進行基本處理,其執(zhí)行過程為,首先對輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為工程單元,對其選擇線性或者開方類型,其次進行小信號切除,最后對量程和報警限位做設(shè)置。

3.3 風(fēng)量測量組態(tài)

3.3.1 Control Builder FLOWCOMP Block風(fēng)量溫壓補償模式選擇

FLOWCOMP Block模式選擇:Equation B,PVCHAR=SQUAREROOT,則根據(jù)FLOWCOMP Block模式選擇,補償公式為:

COMPTERM=P+P0RP*RTT+T0

說明:風(fēng)量修正為標(biāo)態(tài)下的體積流量(標(biāo)態(tài)下的體積流量與質(zhì)量流量成正比),補償系數(shù)在標(biāo)準(zhǔn)工況下等于1(壓力增大,補償項增大;溫度升高,補償項減少)。

FLOWCOMP Block模式選擇及參數(shù)標(biāo)定:根據(jù)鍋爐某一次風(fēng)(FT01B)流量計算書基本參數(shù)表對其進行參數(shù)設(shè)置,設(shè)計運行溫度為:105 ℃,設(shè)計流量范圍為:設(shè)計值_100 000 m3/h;max_100 000 m3/h;norm_75 000 m3/h;min_37 000 m3/h,P0=89.3 kPa(貴陽大氣壓),T0=273.15 ℃(溫度參考零點),RP(絕對壓力)=102 kPa(流量計算書中設(shè)計運行壓力+89.3 kPa),RT=387.15 ℃(流量計算書中設(shè)計運行溫度+273.15 ℃),其他為缺省值。

3.3.2 風(fēng)量測量組態(tài)結(jié)構(gòu)

組態(tài)邏輯結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 組態(tài)邏輯結(jié)構(gòu)

工程組態(tài)畫面如圖4所示。

圖4 工程組態(tài)畫面

4 結(jié) 論

運行狀態(tài)時,鍋爐某一次風(fēng)(FT01B)瞬時狀態(tài)基本狀態(tài)參數(shù)如下:鍋爐某一次風(fēng)(FT01B)在溫度(B1_TE03B)為135.908 7 ℃,壓力(B1_PT02B)為11.548 45 kPa時的瞬時流量為35 567.83 m3/h,偏差為+2.5%左右,經(jīng)┒次參數(shù)修正,可將偏差進一步減小。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)得出結(jié)論:設(shè)備運行良好,各項指標(biāo)均達(dá)到安全生產(chǎn)要求,且經(jīng)過合理的溫壓補償,流量精度較高。

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流量測量范文第5篇

【關(guān)鍵詞】蒸汽流量；測量；孔板流量計

我公司是西北一家以鋅冶煉、有價金屬回收為主的生產(chǎn)企業(yè)，公司有煙氣制酸系統(tǒng)一套，為了對鋅精礦冶煉產(chǎn)生的煙氣余熱充分回收利用及回收煙塵，配備一臺余熱鍋爐，余熱鍋爐是利用沸騰焙燒爐供給的高溫?zé)煔獾臒犰蕘砩a(chǎn)蒸汽。鍋爐通過熱交換產(chǎn)生飽和蒸汽或過熱蒸汽用于生產(chǎn)，以達(dá)到余熱利用的作用。

1 流量計使用現(xiàn)狀

我公司原來安裝流量儀表設(shè)備17臺，其中測量蒸汽用流量計4臺全部為孔板差壓流量計，后全部更換為渦街流量計。

2 存在的問題

我公司蒸汽流量計量，在使用過程中一直存在測量不準(zhǔn)確的問題，由于我車間的余熱蒸汽過量，供給其它地方，在計算能耗，進行能耗分析、成本結(jié)算時一直和其它用氣單位產(chǎn)生糾紛，對方說蒸汽量特別小，而我們這邊計量數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)這么多，老是出現(xiàn)扯皮推諉。

我公司蒸汽流量計在建廠設(shè)計時采用孔板差壓式流量計，孔板差壓流量計本身存有一定的弱點：安裝相對比較復(fù)雜，需要安裝三閥組、差壓變送器、冷凝管、流量積算儀，溫壓補償?shù)男枰惭b溫度、壓力變送器；引壓管容易發(fā)生堵塞、容易跑冒滴漏、冬天還需要保溫等，這些原因造成儀表一次性安裝工程量大，費用高，維修工作量也大；孔板為節(jié)流型結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致壓損大，長期運行消耗的能耗也大；長時間運行過程中孔板外觀幾何尺寸發(fā)生變化變化，容易造成銳角變鈍，甚至變成喇叭口形，影響系統(tǒng)的測量精度；孔板材料銳角會變鈍而造成流出系數(shù)變化，使的測量誤差增大并且無法修復(fù)改善。

3 流量儀表的選型

蒸汽流量測量方法按照工作原理分，可分為直接式質(zhì)量流量計和推導(dǎo)式也稱間接式質(zhì)量流量計兩大類。前者直接測量與質(zhì)量流量成函數(shù)關(guān)系的變量求得質(zhì)量流量；后者用體積和其他變量測量儀表或兩種不同測量原理流量計組合成的儀表計算求得質(zhì)量流量。現(xiàn)在人們使用最多的是推導(dǎo)式的流量計，其中以孔板差壓流量計和渦街流量計為主流。渦街流量計主要用于工業(yè)管道介質(zhì)的流量計量，如液體、氣體、蒸氣等多種介質(zhì)。其特點是壓力損失小，量程范圍大，精度高，在測量工況體積流量時幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響。沒有可動機械零件，因此可靠性高，維護量小。儀表參數(shù)能長期穩(wěn)定。

我們就孔板和渦街做一個對比說明。

共同特點：測量的對象都是蒸汽的體積流量，先進點的設(shè)備都帶溫度和壓力補償，通過變換計算出質(zhì)量流量值。也可以測量液體的流量。精度一般為1.0%-1.5%。

孔板流量計的優(yōu)點：測量范圍可選，比如10-30m3/h，或者30-90m3/h，都可以選擇。抗震動性強?？梢詼y量高溫高壓蒸汽。溫度500°以上，壓力大于40MPa。

缺點：安裝相對其他流量計復(fù)雜：需要安裝三閥組、差壓變送器、冷凝管、流量積算儀，不帶溫度、壓力補償?shù)男枰惭b溫度、壓力變送器；量程比窄：配國產(chǎn)差壓變送器一般為1：3，好的進口變送器為1：6；測量有壓力損失。

渦街流量計的優(yōu)點：量程比寬，智能渦街流量計的量程比一般為1：9、1：10.測量幾乎無壓力損失。安裝簡便：安裝方式為法蘭對夾或者法蘭連接式。

缺點：量程范圍與口徑對應(yīng)比較固定，但是可以采用變徑來測量一些流量偏小的介質(zhì)?？拐鹦阅苋酢y量高溫高壓蒸汽不占優(yōu)勢，一般測量溫度上限350°，壓力4MPa。

由此可見流量計的選型很是重要。

4 投資回報對比

一臺進口渦街大約1～1.5萬元人民幣，國產(chǎn)的1萬元以內(nèi)，而一臺孔板差壓流量計裝置包括差壓變送器、孔板及法蘭、導(dǎo)壓管、閥門、保溫箱等費用肯定超過限度萬元。

渦街流量計安裝非常簡單，只需要保證流量計前后有一定的直管段即可，孔板流量計對直線段、同心度、導(dǎo)壓管等都長期運行測量精度，孔板的設(shè)計由于差壓與流量是非線性關(guān)系，當(dāng)流量低于30%時，誤差增大，氣體更為嚴(yán)重，另一方面，使用介質(zhì)的長期磨損，銳角變鈍，使流量系數(shù)發(fā)生變化，也是影響精度的一個重要原因。而渦街的特殊結(jié)構(gòu)，當(dāng)精度經(jīng)實際確定后精度幾乎是不變的。

渦街流量計除在計量上要求周期性標(biāo)定外，一般不會出現(xiàn)故障，不需要其他的維護保養(yǎng)費用，而孔板流量計就不一樣，跑冒滴漏，定期排污，灌隔離液，更換導(dǎo)壓管、閥門、保溫、清洗孔板等，有一定的維護工作量。還有伴熱系統(tǒng)的投入，這還不包括差壓變送器的更新，孔板更新費用。

有嚴(yán)格的安裝要求、并且這些部件安裝費時費力，所以安裝費用是渦街的數(shù)倍。

還有其他方面渦街流量計優(yōu)勢更加明顯，如可互換性，量程、可靠性方面。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，渦街流量計的性能更加優(yōu)異。

5 結(jié)論

綜上所述，渦街流量計具有管道介質(zhì)壓力損失小，量程比大，測量精度高，在測量工況體積流量時受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響小，沒有可動機械零件，因此可靠性高，維護量小，儀表參數(shù)能長期穩(wěn)定等特點，基于以上討論，針對渦街流量計的優(yōu)點，車間陸續(xù)將不能正常投入生產(chǎn)的三臺差壓流量計更換為渦街流量計，使用過程中無任何問題，并且維護量大大減少，在公司蒸汽流量測量中的成功應(yīng)用確實給流量測量來許多好處。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王真安.蒸汽流量測量若干問題討論[Z].北京博時達(dá)測控科技有限公司.