流量計:蒸汽流量計|污水流量計|明渠式流量計|電磁流量計|靶式流量計|渦街|渦輪|流量積算儀

精信測器

 

3.2.4  間接法測量組分變化氣體的質量流量

眾所周知,采用溫度、壓力和壓縮系數補償的方法可以用來測量氣體質量流量,但這僅限于組成穩定或組成只有很小變化的一般氣體,這時,組成對流體密度的影響可予忽略,因此對測量示值的影響也可忽略。

對于組成變化較大的氣體,組成對流體密度的影響就不能忽略了。例如在煉油廠、石化廠,有些石油加工過程中的石油氣組成變化很大,流體標準狀態密度在較大的范圍內變化。有的煤氣系統變化范圍可達0.1554~2.0321kg/Nm3[16],這時,如果仍然將流體標準狀態密度當作常數來處理,最大測量誤差就將達到百分之幾十,這是不允許的。

采用渦街流量計與孔板差壓式流量計串聯并同流量演算器一起組合而成的測量系統能很好地解決這個問題,其原理框圖如圖3.25所示。

圖3.25 測量組分變化氣體的質量流量框圖

 在該系統中,有下面的關系式[16]。渦街流量傳感器數學模型為

           qm=        (3.59)

      式中qm——質量流量;

          * ——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下流量系數。

          孔板式差壓流量計數學模型為

                      qm=k1                       (3.60)

式中  k1——系數;

             1——節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串聯在渦街流量計后面,ρ1與ρ 近似相等,即

                   ρ1=ρ                        (3.62)

所以式(3.61)可化簡為

                       qm=                 (3.63)

在流量演算器中具體實現式(3.63)時, p可由式(3.64)求得。

                                      (3.64)

 式中  Ai——差壓輸入信號;

        ——流量測量上限所對應得差壓。

而k1可由孔板差壓式流量計得滿度條件求得。

 從式(3.60)得

        qmmax=k1                          (3.65)

式中  qmmax——流量測量上限;

      ——設計狀態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Ai 和f計算qm。

演算器不僅能計算和顯示質量流量,而且能計算和顯示密度 。

將式(3.59)、式(3.63)和式(3.62)聯立解之得

                           (3.66)

儀表顯示的流體密度值可用成分分析儀器測得的混合氣體組分值,與經下式計算得到的理論密度進行比較,求得示值誤差。

    +…             (3.67)

式中 ——標準狀態混合氣體密度;

X1…Xm——各組分的含量(V/V);

            X1+X2+…+Xm-1+Xm=100%

n——標準狀態條件下各組分密度。

工作狀態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)計算理論質量流量,用以校驗儀表的質量流量示值。

這一方法尤其適合流體組分變化頻繁、變化幅度大的對象,但需兩臺流量計,對于管徑較大的對象,投資略大些。所以,對于組分變化不頻繁、變化幅度也不很大的對象,例如天然氣流量測量,可用溫度、壓力補償、再配上組分修正的方法,更可節約投資。

使用這個方法進行組分補償時,選擇幾個變化幅度較大的組分定期用儀器進行分析,并用人工方法修改流量演算器中相應窗口的組分設置值,用新的分析值取代原有的設置值。儀表運行后就可按式(3.67)和式(3.68)計算流體密度,進而計算質量流量或標準狀態體積流量。

智能流量演算器是工業儀表,采用演算器完成上述演算不僅精確度高,可靠性號,而且安裝使用方便。

 

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