眾所周知,采用溫度、壓力和壓縮系數(shù)補(bǔ)償?shù)姆椒ǹ梢杂脕?lái)測(cè)量氣體質(zhì)量流量,但這僅限于組成穩(wěn)定或組成只有很小變化的一般氣體,這時(shí),組成對(duì)流體密度的影響可予忽略,因此對(duì)測(cè)量示值的影響也可忽略。
對(duì)于組成變化較大的氣體,組成對(duì)流體密度的影響就不能忽略了。例如在煉油廠、石化廠,有些石油加工過(guò)程中的石油氣組成變化很大,流體標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度在較大的范圍內(nèi)變化。有的煤氣系統(tǒng)變化范圍可達(dá)0.1554~2.0321kg/Nm3[16],這時(shí),如果仍然將流體標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度當(dāng)作常數(shù)來(lái)處理,最大測(cè)量誤差就將達(dá)到百分之幾十,這是不允許的。
在該系統(tǒng)中,有下面的關(guān)系式[16]。渦街流量傳感器數(shù)學(xué)模型為
qm= (3.59)
式中qm——質(zhì)量流量;
——渦街流量傳感器出口端流體密度;
f——渦街流量傳感器輸出頻率;
Kt——渦街流量傳感器工作狀態(tài)下流量系數(shù)。
孔板式差壓流量計(jì)數(shù)學(xué)模型為
qm=k1 (3.60)
式中 k1——系數(shù);
1——節(jié)流體正端取壓口處流體密度;
p——差壓。
將式(3.60)平方后除以式(3.59)得
qm= (3.61)
由于孔板差壓式流量計(jì)串聯(lián)在渦街流量計(jì)后面,ρ1與ρ 近似相等,即
ρ1=ρ (3.62)
所以式(3.61)可化簡(jiǎn)為
qm= (3.63)
在流量演算器中具體實(shí)現(xiàn)式(3.63)時(shí), p可由式(3.64)求得。
(3.64)
式中 Ai——差壓輸入信號(hào);
——流量測(cè)量上限所對(duì)應(yīng)得差壓。
而k1可由孔板差壓式流量計(jì)得滿度條件求得。
從式(3.60)得
qmmax=k1 (3.65)
式中 qmmax——流量測(cè)量上限;
——設(shè)計(jì)狀態(tài)下孔板正端取壓口流體密度。
所以
k1=qmmax/
因此,將Kt、 、qmmax和 置入演算器,儀表就能從輸入信號(hào)Ai 和f計(jì)算qm。
演算器不僅能計(jì)算和顯示質(zhì)量流量,而且能計(jì)算和顯示密度 。
將式(3.59)、式(3.63)和式(3.62)聯(lián)立解之得
(3.66)
儀表顯示的流體密度值可用成分分析儀器測(cè)得的混合氣體組分值,與經(jīng)下式計(jì)算得到的理論密度進(jìn)行比較,求得示值誤差。
+… (3.67)
式中 ——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)混合氣體密度;
X1…Xm——各組分的含量(V/V);
X1+X2+…+Xm-1+Xm=100%
… n——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)條件下各組分密度。
工作狀態(tài)下混合氣體理論密度 f為
f= (3.68)
求得理論密度后,還可用式(3.59)計(jì)算理論質(zhì)量流量,用以校驗(yàn)儀表的質(zhì)量流量示值。
這一方法尤其適合流體組分變化頻繁、變化幅度大的對(duì)象,但需兩臺(tái)流量計(jì),對(duì)于管徑較大的對(duì)象,投資略大些。所以,對(duì)于組分變化不頻繁、變化幅度也不很大的對(duì)象,例如天然氣流量測(cè)量,可用溫度、壓力補(bǔ)償、再配上組分修正的方法,更可節(jié)約投資。
使用這個(gè)方法進(jìn)行組分補(bǔ)償時(shí),選擇幾個(gè)變化幅度較大的組分定期用儀器進(jìn)行分析,并用人工方法修改流量演算器中相應(yīng)窗口的組分設(shè)置值,用新的分析值取代原有的設(shè)置值。儀表運(yùn)行后就可按式(3.67)和式(3.68)計(jì)算流體密度,進(jìn)而計(jì)算質(zhì)量流量或標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積流量。
智能流量演算器是工業(yè)儀表,采用演算器完成上述演算不僅精確度高,可靠性號(hào),而且安裝使用方便。 |