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9.10蒸汽密度求取处理不当引入的误差

用间接式质量流量计测量蒸汽流量时,都需要根据蒸汽的状态由蒸汽的压力或(和)温度求取蒸汽密度。

在微处理器进入流量仪表之前,求取蒸汽密度一般采用数学模型法。数学模型的种类五花八门,有的较复杂,有的较简单,有的精确度高,有的精确度低,有的仅适用于一定工况范围。由于精确度数学模型太复杂,难以在模拟式仪表中实施,所以只能采用简化模型,相应的精确度低一些。

微处理器进入流量仪表后,为在仪表中计算机查表提供了技术手段,将国际蒸汽表写入仪表内存,在CPU的控制下,从蒸汽压力或(和)温度查得密度(一般还需辅之以线性内插),具有人工查表相同的精确度。

不管是人工查表还是计算机自动查表,在用查表法求取蒸汽密度的过程中如果操作不当,都会引入误差。其中最容易发生的处理不当如将表压力当绝对压力处理,从非法定计量单位到法定计量单位的不当换算以及过度简化等。

(1)从表压倒绝压的换算处理不当引入的误差    国际蒸汽表中的自变量压力均以绝压表示,而工程上习惯使用表压力,压力测量采用表压力变送器,成千上万台普通压力表显示的也都是表压力,操作人员习惯用表压力进行操作,因此就产生了从表压力到绝对压力的换算问题。按照原理,一台表压力变送器或一台普通压力表所测压力如果用绝压表示,应为其表压力示值加上仪表周围的大气压,但是此大气压是每时每刻都在变化的,工程上用仪表所在地区的全年平均大气压来代表此周围大气压,这样处理虽对当前值有少许影响,但在一年期间由于影响值有正有负,正负相抵,全年平均影响值近似为零。在此项处理中容易引起误解的有如下几个方面。

①用标准大气压代替当地大气压。在流量二次表出厂校验时,往往因不明了具体的一台仪表最终用户在何处以及某个地区当地全年平均大气压数值,而将当地全年平均大气压设定为标准大气压101.325kPa(A),如果在仪表开表投运时不将此压力值修改为当地全年平均大气压的实际数据,就会因此而引入不少许误差。

②查表时过度简化,用100kPa代表当地大气压。在制作仪表校验单时,需人工查密度表,容易犯的错误是将表压力值简单地加上100kPa即作为绝对压力,然后去查密度表,而被检表中的当地全年平均大气压仍为101.325kPa,因此出现了1.325kPa的计算误差和相应的密度误差,曾经发生过计量检定结构因为简化操作而将本来合格的仪表判为不合格的事情。

按照关系式计算,当被检表为0.2级时,压力在0.55MPa(G)以下的检定点都会因此引起不合格。

检定人员如此查表也有他们的理由,有的出版物上面提供的蒸汽密度表特别强调一句话,即“本表不供精确内插,更不允许外推”。为了不违背作者的忠告,下面的方法可以解决这一矛盾,即检定时将被检表中的当地全年平均大气压也设定为100kPa,这样,计算机查表和人工查表就能得到相同的结果。但应注意,检定证上应标明当地全年平均大气压为100kPa这一检定条件,而且在该二次表投入使用时应当用当地全年平均大气压的实际值代替检定时的“假定值”。

(2)将绝对压力值当作表压力处理引入的误差   在流量二次表中一般具有选择压力计量单位和指定压力属于表压力或绝对压力的能力,由于配套使用的压力变送器一般均为表压力变送器,所以压力输入通道理所当然应指定为“表压力”,但在差压式流量计中,进行压力补偿还得在菜单中填入设计状态压力,一般可从节流装置计算书中查到,遗憾的是有时计算书中并未注明是表压力还是绝对压力,问题往往出在设计计算时,取的是绝对压力,而做流量演算器组态时却将此压力值当作表面压力来处理。

将绝对压力当作表面压力处理(或与之相反,将表面压力当作绝对压力处理)带来的误差是显著的,而且操作压力越低,影响越大。

例如,有一台差压式流量计用来测量饱和蒸汽流量,设计状态压力 绝对值),相应的密度为 3,将此压力当作表压力处理后 表面值),则 3,那么在实际操作压力为0.8MPa(绝对值)时,仪表示值仅为应有值的 ,即94.56%。

如果流量计为模拟输出的涡街流量计,犯这一错误带来的误差更可观,按关系式可知,仪表示值仅为应有值的 倍。

在实际工作中如果碰到此类问题,最有效的办法是从计算书提供的流体密度数据去查对。在上面的例子中,如果计算书中列出的工作状态下流体密度为4.162kg/m3,在查对蒸汽密度表后,毫不费力地就可作出判断。

(3)用非法定计量单位压力代替法定计量单位压力引入的误差    曾经由于这种不当操作引发过一件事。某电厂的一台蒸汽流量计 已使用多年,在一次计量周期检定中发现孔板计算书中的“蒸汽密度”值有2%左右的误差,经向节流装置制造厂追查,原来计算机中装的密度表其压力单位还是kg/cm2,后来由流量显示仪表制造厂根据既定的蒸汽密度反推出设计状态蒸汽压力,并出具计算书,经有关方面确认后,了结了一场风波。

 

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