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1.初始密度設(shè)置偏差的影響分析
從加氫裂化裝置循環(huán)氫機(jī)組的入口流量指示超量程問題中發(fā)現(xiàn)原設(shè)計(jì)介質(zhì)密度設(shè)置偏離。循環(huán)氫介質(zhì)操作密度從 10.5692 kg/m 3 改為 27.2194 kg/m 3 后,計(jì)算得出變送器zui大量程由原來的 8KPa 改為 16.19KPa,而對(duì)應(yīng)zui大流量350000 Nm 3 /h 的工程量不變。根據(jù)公式:
當(dāng)zui大差壓量程△ P 為 8KPa,對(duì)應(yīng)流量 350000 Nm 3 /h時(shí),求得測(cè)量流量:
當(dāng)zui大差壓量程△ P 為 16.19KPa,對(duì)應(yīng)流量 350000Nm 3 /h 時(shí),求得測(cè)量流量:
則:Q1=1.422 Q 2
由此可見,在孔板測(cè)得同樣差壓的情況下,8KPa 量程所對(duì)應(yīng)流量值指示值是量程為 16.19KPa 所對(duì)應(yīng)流量值指示的 1.422 倍,流量指示偏大。原始介質(zhì)密度設(shè)置的不恰當(dāng)導(dǎo)致流量計(jì)算出現(xiàn)較大誤差,且因變送器量程根據(jù)原始密度選型設(shè)置偏小而不能滿足實(shí)際測(cè)量要求。
2.溫壓補(bǔ)償 C 系數(shù)偏差影響分析
加氫裂化循環(huán)機(jī)機(jī)組入口流量的溫壓補(bǔ)償方式,機(jī)組制造商給出一個(gè)補(bǔ)償系數(shù) C,提供的 C 值為 518138.53,但未給出此系數(shù)來源,推導(dǎo)過程及設(shè)定的邊界條件。因此,上例中差壓量程修改后,流量指示還是存在較大偏差,必須對(duì)系數(shù) C 進(jìn)行調(diào)整,以下為 C 系數(shù)調(diào)整的推算過程。
將zui大流量 Q max :350000Nm 3 /h(滿刻度流量),zui大差壓△P max :16.19KPa,設(shè)計(jì)溫度 T 0 :50℃ ,設(shè)計(jì)壓力 P 0 :15.298 MPa(G) 代入上式:
得到: C=398487.34
將溫壓補(bǔ)償 C 系數(shù)調(diào)整為 398487.34。
溫壓補(bǔ)償 C 系數(shù)與流量呈線性關(guān)系,由于原先 C 值設(shè)置錯(cuò)誤造成的流量誤差達(dá)到 30.0%。
3.介質(zhì)組分波動(dòng)影響分析
采用溫度、壓力補(bǔ)償方法測(cè)量氣體體積流量,是基于介質(zhì)組份穩(wěn)定或組份變化很小的一般氣體,可對(duì)流體密度影響予以忽略,對(duì)測(cè)量示值的影響也即可忽略。但對(duì)于組份波動(dòng)變化較大的氣體,流體密度影響將增大,如仍將某一組分的流體狀態(tài)密度當(dāng)作常數(shù)來處理,zui大測(cè)量誤差就不可忽視。
在加氫裂化循環(huán)氫系統(tǒng)運(yùn)行過程中,循環(huán)氫組分除氫氣外,含有碳化合物、硫化氫等組分,混氫組分發(fā)生著動(dòng)態(tài)變化。表 2 為從混氫組份 50 個(gè)隨機(jī)樣本中選取數(shù)據(jù),通過計(jì)算獲得氫氣百分含量為zui大值、平均值、zui小值時(shí)所對(duì)應(yīng)的密度分別為:19.54 kg/m 3 、26.615 kg/m 3 、34.790 kg/m 3 ,密度存在著較大波動(dòng)。
對(duì) 50 個(gè)樣本數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),結(jié)果為:組分變化造成密度變化曲線如圖 1,圖 2 描述了 ±10% 密度變化的樣本數(shù)為 66%。
從圖 1 可看出,密度在 20 ~ 40 范圍內(nèi)變化。由此引出新的疑惑:盡管對(duì)氣體有溫壓補(bǔ)償糾偏,但氣體組分存在波動(dòng) , 為了量化組分波動(dòng)的影響情況,對(duì)影響的幅度進(jìn)行計(jì)算。
從設(shè)計(jì)提供的孔板計(jì)算用密度為 27.2194 kg/m 3 作為基準(zhǔn),按zui小密度 19.54 kg/m 3 、 zui大密度 34.790 kg/m 3 來計(jì)算流量的誤差情況:
假設(shè)除介質(zhì)密度變化外,K、△ P 都不變
其中 Q 2 為 下的實(shí)際體積流量值,Q 1 為△ P下的設(shè)計(jì)體積流量值。
當(dāng) 實(shí) 際 密 度 ρ 2 為 19.54 kg/m 3 , 設(shè) 計(jì) 密 度 ρ1 為27.2194 kg/m 3 時(shí):
Q 2 =1.18Q 1
同樣,當(dāng)實(shí)際密度 ρ 2 為 34.790 kg/m 3 ,設(shè)計(jì)密度 1 為27.2194 kg/m 3 時(shí):
Q 2 = 0.884Q 1
從圖 2 情況看,組分變化引起密度在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)密度上下 10% 范圍內(nèi)波動(dòng)的情況占 66%,按密度上下變化為 10%計(jì)算,分別是:
Q 2 = 0.954Q 1
和 Q 2 = 1.054Q 1
當(dāng)實(shí)際密度 ρ 2 比設(shè)計(jì)密度 ρ 1 小時(shí),實(shí)際體積流量比指示的流量大。當(dāng)實(shí)際密度 ρ 2 比設(shè)計(jì)密度 ρ 1 大時(shí),實(shí)際體積流量比指示的流量小。
4.各因素影響程度的比較
4.1 影響程度比較
由于采用錯(cuò)誤的介質(zhì)密度,造成流量測(cè)量誤差zui大達(dá) 40%;
按錯(cuò)誤的溫壓補(bǔ)償系數(shù)計(jì)算得到的流量與實(shí)測(cè)值之間的誤差達(dá)到 30%;
調(diào)整校正溫壓補(bǔ)償系數(shù)后,介質(zhì)組分變化可能造成的流量測(cè)量誤差約達(dá) 10%~20%;一般情況下,組份引起的測(cè)量誤差可以控制在 5% 以內(nèi)。
4.2 體會(huì)
現(xiàn)階段要做到在線進(jìn)行密度補(bǔ)償暫時(shí)不具備條件,但相對(duì)于設(shè)置偏離導(dǎo)致的計(jì)量誤差,取平均組份的密度作為計(jì)量基準(zhǔn),可較大幅度降低計(jì)量偏差。
在實(shí)際工作過程中,有必要對(duì)設(shè)計(jì)提供的數(shù)據(jù)的合理性進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)證,類似加氫裂化循環(huán)氫介質(zhì)密度取值錯(cuò)誤導(dǎo)致的流量指示誤差*可以避免,而由于組份變化對(duì)流量測(cè)量的誤差目前沒有合適的解決辦法,當(dāng)組份變化不大時(shí),流量誤差仍屬可控。
在氣體流量測(cè)量系統(tǒng)中,溫壓補(bǔ)償是其中一個(gè)*的環(huán)節(jié),在實(shí)際的生產(chǎn)過程中,往往因設(shè)計(jì)參數(shù)的不確定性,提供的孔板計(jì)算原始參數(shù)與實(shí)際工況存在較大的偏差,學(xué)會(huì)計(jì)算調(diào)整差壓,復(fù)核驗(yàn)證并得到正確的補(bǔ)償系數(shù)在實(shí)際工作非常重要。
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