蒸汽流量溫壓補償時(shí)需要注意的事項
蒸汽流量計的補償主要有下面3種
◆ 壓力補償
將壓力設定為規定值進(jìn)行的自動(dòng)控制叫做壓力補償。大多數流體(尤其是氣體)的密度會(huì )隨著(zhù)工況條件的變化而變化，所以流體的密度要進(jìn)行壓力補償.
◆ 溫度補償
電子元器件通常都有一定的溫度系數，其輸出信號會(huì )隨溫度變化而漂移，稱(chēng)為“溫漂”，為了減小溫漂，采用一些補償措施在一定程度上抵消或減小其輸出的溫漂，這就是溫度補償。
◆ 差壓補償
將差壓等被測工藝參數轉換成相應的電氣統一標準信號，然后將此信號送至其他單元以實(shí)現對上述工藝參數的自動(dòng)檢測或自動(dòng)調節，叫做差壓補償。
測量蒸汽流量時(shí)為什么要進(jìn)行溫度或壓力補償？
按照測量原理來(lái)說(shuō)，我們的流量計實(shí)際上只能測量當前工況下流體流過(guò)的體積，所以這個(gè)情況對我們不適用。我們實(shí)際上使用的時(shí)候，是想測量流過(guò)多少質(zhì)量的流體。而蒸汽在不同的壓力和溫度下，密度變化很大，所以就要在測量蒸汽流過(guò)多少體積的同時(shí)要測量壓力和溫度。只有時(shí)刻了解蒸汽的密度才可以，準確測量出蒸汽的質(zhì)量。
所謂補償，就是根據流體的溫度和壓力數據來(lái)計算出流體的密度，從而根據測量出來(lái)的流體體積，計算出流體質(zhì)量。至于蒸汽流量補償，如果蒸汽是飽和蒸汽就要進(jìn)行壓力或者溫度補償(溫度補償和壓力補償可選其一，但壓力補償效果更好，請參閱飽和蒸汽流量測量壓力補償比溫度補償精度高)。如果是過(guò)熱蒸汽則要同時(shí)進(jìn)行溫度補償和壓力補償同時(shí)進(jìn)行。
注意一點(diǎn)，在水蒸汽的分類(lèi)中，飽和蒸汽和過(guò)熱蒸汽，千萬(wàn)不能弄錯，因為飽和蒸汽的密度是高于過(guò)熱蒸汽的，在流量積算儀的選擇和設置時(shí)一定要注意。一旦在這個(gè)地方搞錯，會(huì )造成嚴重的經(jīng)濟損失。當然也有一些渦街流量計，除了接測量流量的裝置外，同時(shí)也接有測量溫度和壓力的裝置。
1、溫壓補償的實(shí)質(zhì)
蒸汽的溫度和壓力改變時(shí)，蒸汽的密度就會(huì )跟著(zhù)變化，導致蒸汽流量計產(chǎn)生測量誤差。為減少誤差，可以采取溫壓補償方式來(lái)減少測量誤差。溫壓補償的實(shí)質(zhì)就是被測蒸汽的溫度、壓力與設計時(shí)采用的數值不符時(shí)，而采取的蒸汽密度修正措施。密度修正措施既可人工進(jìn)行，也可用流量積算儀或DCS自動(dòng)進(jìn)行。
2、溫壓補償的前提
現引用孔板測蒸汽流量為例進(jìn)行說(shuō)明。當被測蒸汽流量的實(shí)際參數(溫度、壓力)與設計的參數不一致時(shí)，其流出系數C、流束線(xiàn)脹系數ε、孔徑d等值都會(huì )改變。但當蒸汽的溫度、壓力波動(dòng)不大，即工況參數偏離設計參數不太多，對測量影響較小時(shí)，采用溫壓補償措施才能達到理想的測量精度。其補償公式大多為經(jīng)驗公式，在流量積算儀說(shuō)明書(shū)上都有介紹，可直接選用。但當工況參數偏離設計值太多或工況參數波動(dòng)頻繁且太大時(shí)，即使有了溫壓補償措施，仍難達到測量精度要求，此時(shí)對于特定的孔板而言，只能重新計算差壓與流量之間的關(guān)系。但目前已可引入較完善的補償、修正措施了，即通過(guò)流量積算儀或DCS對流出系數C,流束線(xiàn)脹系數ε、密度ρ進(jìn)行全面修正，但其測量精度取決于算法。要做到全補償還是有一定的難度。
3、溫壓補償措施對兩相流無(wú)能為力
在蒸汽流量計量中，當蒸汽壓力增大時(shí)其密度增加，蒸汽的工況壓力大于設計壓力時(shí)將出現負誤差，否則將出現正誤差。溫度升高時(shí)其密度減小，即壓力、溫度的變化對蒸汽密度的影響是相反的，其同相變化時(shí)還可以對誤差有所互補。
通常認為過(guò)熱蒸汽在管道中流動(dòng)時(shí)屬于單相流，過(guò)熱蒸汽的密度由蒸汽的溫度、壓力兩個(gè)參數決定，有時(shí)還需要考慮對線(xiàn)脹系數ε的補償。特別要指出的是在溫度、壓力波動(dòng)范圍較大及保溫效果不好的場(chǎng)合，過(guò)熱蒸汽常會(huì )轉變?yōu)轱柡驼羝?，這時(shí)就又成了氣液兩相流，即使有了補償措施也難于準確測出質(zhì)量流量來(lái)。
飽和蒸汽的溫度是壓力的單值函數，因此可將密度的溫壓補償簡(jiǎn)化為壓力補償。但應看到，設計時(shí)通常都把飽和蒸汽當作干度X=1，把它作為單相流來(lái)處理，但實(shí)際情況是飽和蒸汽大多數都是濕蒸汽，它的干度X＜1，此時(shí)飽和蒸汽在管道中流動(dòng)時(shí)屬于兩相流體，就是有了壓力補償措施也難以準確測出質(zhì)量流量來(lái)。
4、溫壓補償要從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)
采用溫壓補償要綜合考慮，如計量要求、流量計用途、溫度、壓力變送器的成本等因素。對于計量用的一定要采用溫壓補償措施，并應選好、選對經(jīng)驗公式及配套的溫度、壓力變送器的精度，并進(jìn)行正確、合理、認真地設置和調校。對于流量積算儀應從生產(chǎn)要求的實(shí)際出發(fā)，該補償的就要補償，不用和不能補償的場(chǎng)合就不補償。該補償的場(chǎng)合不采取補償措施是不對的，但夸大溫壓補償的作用也是不妥的。對于被測蒸汽流量的實(shí)際參數(溫度、壓力)與設計的參數相差不大時(shí)，可用下式進(jìn)行密度修正。
5、蒸汽流量測量中正確對待情況
有的廠(chǎng)商夸大了溫壓補償的作用，舉工藝參數的情況來(lái)說(shuō)明誤差。對于用戶(hù)而言，一定要對實(shí)際工況波動(dòng)頻繁及波動(dòng)很大的場(chǎng)合持慎重態(tài)度。否則單靠溫壓補償仍難達到測量精度要求。自控人員應建議工藝人員查找工況參數波動(dòng)大及波動(dòng)頻繁的原因，從工藝或設備上進(jìn)行改進(jìn)才是上策。假設某流程生產(chǎn)、設計要求蒸汽壓力為1.2MPa，溫度為220℃向后工段供汽。但供汽壓力經(jīng)常只有0.5MPa，而溫度卻到300℃，這樣的供汽質(zhì)量，后工序能正常生產(chǎn)嗎？這時(shí)應該從生產(chǎn)管理或設備上找原因，并解決問(wèn)題才行，因為這也超出了計量的范疇，工藝參數大大偏離了設計值，僅依靠溫壓補償顯然是不行的，再者，連后工序的生產(chǎn)都難以保證了，計量也沒(méi)有什么實(shí)際意義了。
6、要避免出現新的誤差
采用溫壓補償時(shí)都要用到壓力變送器，這時(shí)應考慮：大氣壓及液柱靜壓力的影響，以免出現新的誤差。分述如下。
大氣壓力引起的誤差，由于溫壓補償的經(jīng)驗公式中，都包含有蒸汽壓力這一參數，而一般做法是用壓力變送器，把檢測出來(lái)的蒸汽表壓力加上當地大氣壓來(lái)表示壓力，因此在建立數學(xué)模型時(shí)，應根據當地大氣壓來(lái)計算，不能不加區別采用近似等于0.1MPa來(lái)代替大氣壓，尤其是海拔較高的地區及所測蒸汽壓力較低時(shí)，更應引起注意。如果選用壓力變送器則不會(huì )產(chǎn)生上述影響。
液柱靜壓力引起的誤差，由于各種壓力變送器的取壓口與變送器本體大多不可能處于同一高度，因此冷凝水的靜壓力對變送器的輸出會(huì )造成影響，而產(chǎn)生附加誤差。取壓口與變送器的垂直距離越大則影響越大，這一影響對普通壓力變送器、壓力變送器都存在影響。這時(shí)可采取零點(diǎn)遷移和加修正值的方法來(lái)調整壓力變送器，以消除影響。