混合煤氣流量測量中的補償算法及實(shí)現

作者：時(shí)間：2013-11-30 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

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3 混合煤氣流量計量的密度補償算法

氣體的測量要比液體復雜，因為氣體是可壓縮的。氣體狀態(tài)的變化會(huì )引起密度的變化，從以上分析可知密度對節流式流量計有很大影響。通過(guò)以上對節流式流量計的誤差分析可知，密度和壓力差對節流式流量計檢測精度的影響都比較大。壓力差的測量精度由節流式流量計本身來(lái)保證。煤氣的密度與溫度、壓力的變化有很大的關(guān)系，因此可通過(guò)密度、溫度、壓力的補償算法來(lái)實(shí)現各支管煤氣流量的在線(xiàn)補償。

3.1 密度補償系統設計方案

采用密度補償算法的思想是在煤氣總管上增加一臺精度非常高的基準流量計用以測量總管的煤氣流量。由于只需在圖1的總管上增加一臺基準流量計即可，所以在這里不再另作圖表示。根據總管上基準流量計所測煤氣流量、總管上節流式流量計所測煤氣流量以及支管上節流式流量計所測煤氣流量可以推導出流過(guò)各支管的煤氣實(shí)時(shí)流量。從而可通過(guò)高精度的基準流量計來(lái)提高各支管煤氣流量的測量精度。高精度的流量計一般情況下市場(chǎng)價(jià)格也會(huì )較高，所以在這里只在總管上增加一臺，以達到即能節約改造成本，又能提高現場(chǎng)流量計檢測精度的目的。

在該設計方案中，基準流量計與節流式流量計都以4～20mA標準信號輸出煤氣流量，計算機系統對這些流量信號進(jìn)行實(shí)時(shí)數據采集，然后采用下文所述的補償算法對各支管的煤氣流量進(jìn)行補償。

3.2 密度補償算法

設總管上節流式流量計所測混合煤氣流量是Q'V，總管增加的基準流量計所測流量是Q''V，當煤氣以密度為ρ1的設計狀態(tài)流過(guò)總管節流式流量計時(shí)，總管上的節流裝置會(huì )產(chǎn)生一個(gè)差力壓（p1-p2）。因為總管和各支管上節流式流量計都是以設計密度ρ1來(lái)計算的，所以總管上節流式流量計所顯示的煤氣總流量Q'V為：

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如果煤氣以密度ρ2流過(guò)節流式流量計時(shí)，總管上的節流裝置產(chǎn)生的差力壓仍然是（p1-p2），這時(shí)，總管上的顯示的流量應該是用下面的公式計算出來(lái)的流量QV。

即

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因為節流式流量計的設計密度是ρ1，，所以總管上的節流式流量計仍以公式（2）來(lái)計算混合煤氣流量，所以儀表顯示的流量還是Q'V。實(shí)際上，此時(shí)總管上的煤氣流量應以公式（3）來(lái)計算，即總管上的實(shí)際流量應該是QV。（3）式比（2）式可得：

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因為我們的設計思想是在總管上增加一臺精度非常高的流量計來(lái)測量混合煤氣總流量，所以可認為總管上基準流量計所測流量即為混合煤氣的實(shí)際流量，

即

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總管在輸送煤氣的過(guò)程中，煤氣的狀態(tài)變化較小，可以認為煤氣從總管輸送到各支管時(shí)煤氣密度不變，所以其余12個(gè)支管內的煤氣密度可認為仍是ρ2。設12只支管上的節流式流量計所測得的混合煤氣流量為q'1，q'2，…q'12，各支管相對應的實(shí)際流量為q1，q2，…q12，下面以支管1為例介紹密度補償算法，其余支管補償方式相同，則根據公式（3）、（4）、（5）可以得到下面的公式：

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變換上式可得：

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公式（7）中，q'1———支管1上節流式流量計所測得的煤氣流量，Q''V-——總管基準流量計所測得的煤氣流量總量，Q'V———總管節流式流量計所測得的煤氣流量總量，q1———支管1經(jīng)密度補償后的煤氣流量。采用公式（7）可以實(shí)現對所有支管上混合煤氣流量的在線(xiàn)密度補償。

3.3 補償算法的實(shí)現

下圖為補償結果圖：

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圖2 補償結果圖

圖中左邊為煤氣總管及1#到6#煤氣支管，右邊為空氣總管及1#到6#空氣支管，下部燃燒室與上部燃燒室類(lèi)似，圖中只截取上部燃燒室畫(huà)面用以說(shuō)明。監控畫(huà)面可實(shí)時(shí)顯示調節閥開(kāi)度及各支管煤氣流量及空氣流量。從圖中可以看出，當總管基準流量計所測煤氣流量為3980m3/h，總管孔板流量計所測煤氣流量為4128m3/h，1#支管上的孔板流量計所測煤氣流量為297m3/h，那么經(jīng)補償后的1#支管的煤氣流量就是287m3/h，而2#支管上的節流式流量計所測煤氣流量是285m3/h，相應的補償后的煤氣流量為275m3/h，其余支管節流式流量計所測流量及補償后的煤氣流量均可從圖2中看出，不再贅述。在現場(chǎng)中，只需將變量與工程中所用總管基準流量計、總管節流式流量計、以及各支管節流式流量計聯(lián)系起來(lái)，就可以實(shí)現對各支管流量的補償，并顯示出補償后的流量。

4 結論

文中未對究竟選用何種流量計作為基準流量計進(jìn)行說(shuō)明，各企業(yè)可根據自己的實(shí)際情況選用合適的儀表。但選用的基準流量計一定要滿(mǎn)足兩個(gè)條件：一是該種流量計一定要適合測混合煤氣的流量。二是所選用的基準流量計精度一定要非常高，可近似認為基準流量計所測混合煤氣流量即為實(shí)際流量，如果用一個(gè)和原來(lái)節流式流量計的精度相差不多的流量計來(lái)進(jìn)行補償是沒(méi)有意義的。本文在分析混合煤氣流量計量誤差產(chǎn)生原因基礎上，提出采用一臺高精度的基準流量計檢測總管煤氣流量以實(shí)現對各支管煤氣流量進(jìn)行密度補償方案，分析并推導出加入基準流量計后混合煤氣流量密度及綜合補償算法，應用補償算法對各個(gè)燃燒室的煤氣流量進(jìn)行補償，以提高混合煤氣流量檢測精度。只在總管上增加一臺高精度的基準流量計可以有效降低系統改造成本。 熱式質(zhì)量流量計相關(guān)文章:熱式質(zhì)量流量計原理
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