流量補償公式匯總
在熱工測量中,某些參數的測量受其它參數的變化影響較大時,應考慮對測量信號進行校正。需要考慮校正的測量信號主要有:給水系統中的汽包水位、給水流量、主汽流量;汽溫系統中的減溫水流量;制粉系統中的磨一次風量;送風系統中的冷風量和熱風量。
主要單位換算: 1kgf/cm2=9.80665*10**4Pa
1bar=10**5Pa
1ata=9.80665*10**4Pa (工程大氣壓)
1atm=1.01325*10**5Pa
1. 用差壓變送器測量的汽包水位信號壓力校正
汽包水位測量的取樣裝置有單室平衡容器和雙室平衡容器之分。
1.1 雙室平衡容器補償
我國鍋爐一般配套雙室平衡容器,測量裝置示意圖如圖1所示,采用飽和蒸汽加熱正壓頭水柱,使之處于飽和蒸汽。
由圖可推得如下公式:
ΔP=P+-P-
=ρw*g*L-ρs *g*(L-(h0+h))-ρw *g*(h+h0)
即:
h=(L-h0)-ΔP/((ρw- ρs)*g)
式中: h——水位(單位:m)
ΔP——差壓(單位:Pa)
ρw——飽和水密度(單位:kg/m3)
ρS——飽和蒸汽密度(單位:kg/m3)
g——重力加速度
補償公式SAMA圖如圖2所示。圖中:汽包壓力按表壓計算;汽包水位按差壓(Pa)值計算,若原為mmH2O,則換算關系為:1mmH2O=9.8Pa≈10Pa。折線函數1為(ρw- ρs);除法器2的系數為:G1=1、B1=0、G2=9.80665、B2=0;常數C為(L-h0);減法器3的系數為:G1=G2=1000。
(ρw- ρs)是汽包壓力P的函數,可通過查《飽和水與飽和蒸汽表》經運算得出。下表給出石景山2#(200MW)機組汽包水位雙室平衡容器補償(ρw- ρs)的折線函數。
汽包壓力(Mpa)
0
0.4
1.4
2.9
4.9
11.9
14.9
16.9
ρw- ρs(kg/m3)
957.8
912.4
859.0
807.2
752.4
585.0
506.5
445.6
注:
1 《飽和水與飽和蒸汽表》中的壓力為絕對壓力,實際計算時所用為表壓。二者之間的關系為:表壓+1標準大氣壓=絕對壓力(1標準大氣壓=1bar)。因此,在查表時,應將所查壓力值+1。如:查0.4Mpa時的(ρw- ρs),應查5bar時的值,即(1/0.0010928-1/0.37481=912.4),而不是4bar時的值,即(1/0.0010839-1/0.46242=920.4)。
2 上述公式適用于汽包0位與平衡容器0位一致的情況。
1.2 單室平衡容器補償
測量裝置示意圖如圖3所示。
由圖可推得如下公式:
ΔP=P+-P-
=ρ凝*g*L-ρs *g*(L-(h0+h))-ρw *g*(h0+h)
即:
h=((ρ凝-ρS)*g*L-ΔP)/(ρW-ρS)*g
式中: h——水位(單位:m)
ΔP——差壓(單位:Pa)
ρw——飽和水密度(單位:kg/m3)
ρS——飽和蒸汽密度(單位:kg/m3)
ρ凝——汽包外水柱密度(單位:kg/m3)
g——重力加速度
補償公式SAMA圖如圖4所示。圖中:汽包壓力按表壓計算;汽包水位按差壓(Pa)值計算,若原為mmH2O,則換算關系為:1mmH2O=9.8Pa≈10Pa。折線函數1為(ρ凝- ρs);折線函數3為(ρW- ρs)
注:
1 采用單室平衡容器構成校正回路時,通常按50℃確定ρ凝,沒有考慮ρ凝隨溫度變化帶來的影響,在使用中平衡容器水柱溫度變化較大時,將產生較大的誤差。因此,采用這種方式時,要注意避免平衡容器水柱溫度的過大變化,例如采用一定的防護或保溫措施。
2(ρ凝- ρs)、(ρW- ρs)是汽包壓力P的函數,因此上述校正回路可表示為:
h=(F(P)-Δp)/f(P)
在較大壓力范圍內(如0~200公斤/厘米3),(ρ凝- ρs)*g*L=F(P)可用直線方程近似:(ρ凝- ρs)*g*L=K3-K4*P,因此,校正回路可變為:
h=(K3-K4*P-Δp)/f(P)
(ρ凝- ρs)*g =K3-K4*P=1000.9-7.410*P在冷水溫度為50℃,汽壓為0.10~18.63Mpa范圍內,計算誤差小于±1.3%。
(ρ凝- ρs)*g =673.84+2.9043*P+21.3791*SQR(225.56-10.197*P)取冷水溫度為40℃,汽壓在0.1~20.2Mpa范圍內,計算誤差不超過±0.3%。
在汽包壓力為30~130公斤/厘米3范圍內時,f(P)也可用直線近似:(ρW- ρs)*g=K1-K2*P,因此,校正回路可變為:
h=(K3-K4*P-Δp)/(K1-K2*P)
(ρW- ρs)*g=908.8-27.685*P在冷水溫度為50℃,汽壓為0.39~18.63Mpa范圍內,計算結果與實際值的誤差小于±2.5%。
(ρW- ρs)*g=942.36-50.418*P+2.8855*P*P-0.09627*P**3在冷水溫度為40℃,汽壓為2.94~20.59Mpa范圍內,計算結果與實際值的誤差小于±1.0%。
還有將誤差看成汽包壓力的函數進行校正的方案,h=Δp*K*f(P)這種方式只對正常水位有較好的校正作用,水位偏離正常值時誤差較大。
2. 過熱蒸汽流量的壓力溫度校正
電廠中過熱蒸汽流量的測量一般采用標準節流元件。這種節流裝置在設計參數下運行時,測量精度較高,而參數偏離設計值時誤差較大。為了在壓力和溫度變化時,仍能保持一定的精度,可對測量信號進行壓力和溫度校正。
蒸汽的重度隨壓力和溫度的變化而變化(重度:即重力密度,Υ=ρ*g),過熱蒸汽在壓力為10~160公斤/厘米3,溫度為300~555℃的范圍內,重度Υ與壓力P、溫度t的關系可用經驗公式:
Υ=1.82*P/(t/100+1.66-0.55*P/100)
此時,過熱蒸汽流量 G可表示為:
G=K*SQR(Υ*Δp)=K*SQE((1.82*P/(t/100+1.66-0.55*P/100))*Δp)
式中, G——過熱蒸汽流量(kg/h)
Υ——過熱蒸汽重度(kgf/m3)
Δp——變送器測量差壓(kg/cm2)
P——過熱蒸汽壓力(kg/cm2)
t——過熱蒸汽溫度(℃)
K——系數
校正回路SAMA圖如圖5所示。
另:北京電力試驗研究所提出,在壓力為5~140公斤力/厘米2,溫度為200~550℃范圍內,過熱蒸汽的密度可表示為:
ρ=K*P/T
式中, ρ——過熱蒸汽密度(公斤/米2)
T——過熱蒸汽絕對溫度(K)
K——系數,根據校正范圍不同取不同的值。
過熱蒸汽質量流量的校正方程為:
M=C*SQE(Δp)*SQE(ρ/ρ額定)=C’*SQE(Δp*P/T)
式中, M——蒸汽質量流量(公斤/小時)
C’=C*SQE(K/ρ額定)——系數,其中C為常數,ρ額定是節流元件設計參數下蒸汽的密度。
3. 給水流量補償(溫度補償)
校正回路SAMA圖如右圖所示:
所需參數:給水流量(0-100kPa,0-800t/h)、給水溫度(0-300℃)
以石景山電廠2#機組(200MW)為例,額定壓力:17.64MPa(180*0.098665);額定溫度:249.4℃。給水溫度,即高加出口溫度,當高加投入時,為250℃,當高加不投時,為150℃。
y=f(x)為給水溫度的修正系數,修正曲線如下:
額定壓力17.64MPa為表壓,表壓+0.1=絕對壓力,即絕對壓力為:17.74MPa=177.4bar,根據絕對壓力查水蒸氣性質表(水蒸氣性質表中的壓力為絕對壓力),求得17.74MPa下,不同溫度所對應的不同比容V(單位:m3/kg),見下表:
溫度(℃)
V1
(175bar)
V2
(180bar)
V=V1+(177.4-175)*(V2-V1)/(180-175)(177.4bar)
V設/V
120
0.00105086
1.1687
150
0.00107936
1.1379
180
0.00111376
1.
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