多參數(shù)流量計在天然氣熱調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用
一、差壓流量的特點
性能可靠的差壓流量的測量是世界上應(yīng)用最廣泛的流量測量技術(shù),在氣體、液體、蒸汽的測量過程中大量采用。差壓流量測量可以彌補量程比窄和準(zhǔn)確度低的缺點,同時用戶還可以定義小流量信號切除。
二、3095MV多參數(shù)質(zhì)量流量變送器
優(yōu)點:
●為實現(xiàn)更好的過程控制,可將現(xiàn)有的差壓(DP)體積流量測量升級為質(zhì)量流量測量。
●因減少了管線開孔及硬件的數(shù)量,降低了維護(hù)費用,易于安裝且費用低。
●一臺變送器適用于多種測量介質(zhì),各種各樣的測量元件及引壓管,不同的管線尺寸。
●應(yīng)用3095MVEA(工程輔助)軟件易于組態(tài)。
●一臺變送器提供4個測量參數(shù)。
●1%測量準(zhǔn)確度,量程比8:1。
●一體化表頭同時顯示累積流量和瞬時流量。
●333HART信號分配器無需在管線上進(jìn)行任何操作,即可另外提供三路模擬信號給檢測或控制室。HART信號分配器接受3095MV的數(shù)字信號,然后將其轉(zhuǎn)換為三路獨立的模擬信號。
●對流量進(jìn)行全補償:
傳統(tǒng)的差壓(DP)流量補償是用一個簡化的質(zhì)量流量公式在DCS或流量計算機上進(jìn)行。此簡化的公式用一個常數(shù)代表真實流量計算中的許多參數(shù)。
式中:Qm―流體質(zhì)量流量(t/h、kg/h);Qv―流體體積流量(m3/h、Nm3/h);C―系數(shù);γRE―管道粗糙度的修正系數(shù);ε―流束膨脹系數(shù);α0―光管流量系數(shù);d1―工作溫度下的節(jié)流件開孔直徑(mm);△p―差壓(kPa);ρ1―工作狀態(tài)下被測流體密度(kg/m3)。
而通常簡化為:
式中:Qm―流體質(zhì)量流量(t/h、kg/h);K―常數(shù);△p―差壓(kPa);P―介質(zhì)絕對壓力(MPa);T―介質(zhì)絕對溫度(K)。
常數(shù)K包括單位轉(zhuǎn)換系數(shù)、漸近系數(shù)、氣體膨脹系數(shù)和釋放系數(shù)。
事實上,只有單位轉(zhuǎn)換系數(shù)為常數(shù),其他量(像釋放系數(shù)、漸近系數(shù)及氣體膨脹系數(shù))都為過程變量的函數(shù)。簡化的流量公式不能補償這些量的變化,故在計算的流量中產(chǎn)生不可預(yù)見的誤差。
3095MV流量變送器采用動態(tài)流量補償,是將所有的動態(tài)流量狀態(tài)參數(shù)與流量信號組合從而計算真實流量。
式中:Qm―流體質(zhì)量流量(t/h、kg/h);N―單位轉(zhuǎn)換系數(shù);Cd―釋放系數(shù):E―漸近系數(shù);Y1―氣體膨脹系數(shù);d―差壓元件的內(nèi)孔徑;ρ―密度。
3095MV能夠在最廣泛的測量量程內(nèi)提供最好的差壓(DP)測量準(zhǔn)確度,它實時、動態(tài)地計算所有的流量公式內(nèi)的參數(shù),包括釋放系數(shù)、漸近系數(shù)、熱膨脹系數(shù)和密度。此全補償?shù)牧髁抗綔p少了傳統(tǒng)差壓(DP)流量測量的不確定因素,故提供了準(zhǔn)確的流量計算。
三、天然氣熱調(diào)控制中流量信號的作用
1.玻殼池爐分玻屏池爐和玻錐池爐兩類,用于熔制制造玻殼用的特種玻璃。作為玻殼玻璃的供應(yīng)者,窯爐對其爐內(nèi)溫度、壓力的穩(wěn)定性要求特別嚴(yán)格,而天然氣作為玻殼池爐的主要燃料,其熱值的穩(wěn)定性直接關(guān)系到池爐內(nèi)溫度的穩(wěn)定性,最終會影響產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量,因此對天然氣熱值的控制要求準(zhǔn)確度高。
2.熱值調(diào)整是基于能量平衡原理來實現(xiàn)的,天然氣屬于可燃?xì)怏w,燃燒后放出熱量,空氣本身并不燃燒,沒有燃燒熱,空氣和天然氣混合后,熱值將降低,即能量稀釋。
設(shè)原天然氣熱值為QN,天然氣流量為FN,調(diào)后熱值設(shè)定為QS,稀釋用空氣量為FA,實際空氣流量為FP。
QN×FN = QS(FN + FA)
FA=(QN×FN)/QS - FN
根據(jù)上述基本關(guān)系,用兩臺熱量計分別測出原天然氣熱值QN和調(diào)后熱值QP,用流量計測出天然氣流量FN及空氣流量FP并標(biāo)準(zhǔn)化,QN、QS、FN、FP都送入流量控制器進(jìn)行演算,算出FR作為空氣流量控制閥的預(yù)調(diào)信號,通過輸出處理去控制空氣流量控制閥達(dá)一預(yù)置開度,從而使天然氣和空氣以一定比率進(jìn)行混合,通過渦輪發(fā)生器得到一定熱值的混合氣QP。
當(dāng)調(diào)后熱值QP與設(shè)定值QS出現(xiàn)偏差或空氣流量發(fā)生自發(fā)性擾動后,通過流量控制器的PID串級調(diào)節(jié),輸出一控制信號,通過輸出處理來改變空氣流量控制閥的開度加大或減小空氣量,使熱值維持給定值。
3.由熱調(diào)系統(tǒng)工作原理可知,天然氣的流量和空氣的流量信號在熱值控制中起重要作用,因此其準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性直接影響到天然氣熱值的控制準(zhǔn)確度,采用準(zhǔn)確度高的多參數(shù)流量計可以提高天然氣熱值的控制準(zhǔn)確度,從而保證玻殼的穩(wěn)定生產(chǎn)。