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1、DCS 工程 实施中的流量补偿计 算张洪垠在 我 们 DCS 工 程 实 施 中 ， 经 常 会 有 气 体 流 量 温 压 补 偿 、 分 子 量 补 偿 或 密 度 补 偿计算，目 的是为了保证流量测量计量、累积准确，配料合理及控制精确、有 效 经常会有把气体流量的计量单位由体积单位转换成质量流量单位。生产过程中由 于 实 际 温 度 、压 力 经 常 的 变 化 与 波 动 而 偏 离 设 计 值（ 基 准 值 ），势 必 造 成 实 际 的 瞬 时 流 量 测 量 有 误 差 ， 导 致 累 积 流 量 也 会 有 误 差 ， 为 了 纠 正 该 误 差 ， 在 DCS 方 案 设 计
2、时必需考虑对气体流量测量进行补偿计算。在实际工程中，遇到气体最多的是 天然气流量补偿计算、饱和蒸汽流量补偿计算和空气流量补偿计算，下面以工程 应用实例给予介绍，其它气体流量补偿计算可以参照本实例。在 DCS 系 统 中 ， 一 般 都 有 专 用 的 温 压 补 偿 功 能 模 块 ， 工 程 人 员 完 成 相 关 参 数 的 设 置 和 回 路 连 接 即 可 。不 论 是 差 压 式 流 量 计（ 孔 板 、喷 嘴 、阿 牛 巴 、文 丘 里 等 ） 还 是 容积 式 流量 计（ 旋 涡、电磁 等 ），在 DCS 工 程 实施 中，其流量 都 可以 进 行补 偿 计算。温压补偿运算功能模
3、块天然气流量补偿计算在以天然气为原料的化工装置中，天然气流量均需要进行温压补偿和分子量 补偿。例如：以长庆油田天然气为原料的某甲 醇厂，在 DCS 系统控制方案设计时， 我们看看工程对天然气流量进行温压补偿和分子量补偿的方案设计情况。由用户 提供天然气的组份分析，实际天然气平均组分：CH = 96.37 % ， CH= 0.77 % ， CH= 0.06 % ， CH = 0.0 % ，CH = 0.0 % ， CO = 4 2 6 3 8 4 10 5 12 22.61 % ， N= 0.15 % ， O= 0.03% ， H= 0.01% 。2 2 2分子量补偿1、FI400 :指示单元，
4、入转化炉天然气体积流量显示(孔板设计为0 C时的天然 气标准体积流量)，刻度范围0.050000.0 NM 3/H2、FL0202 :数据设定单元，入转化炉天然气实际平均分子量手动设定 (SP=16一9191 刻度范围：0.00 20.00。计算方法：平.均.分.子.量.M (天.)“.=.各气体组分.的,分子.量.*各.气.体.组分.的.百.分.数.相.加.实例推算：根据用户提供的实际天然气平均成分，得：M天=16.04*96.37%+30.07*0.77%+44.097*0.06%+58.124*0.00%+72.151*0.00%+44.01*2.61% ( CO2 ) +28. 013
5、*0.15%( N2 ) +32*0.03%( 02 ) +2*0.01% ( H2 ) =16.91913、TI1507 :指示单元，入转化炉天然气温度显示，0.00200.00 C。4、PI102 :指示单元，入转化炉天然气压力显示，0.006.00Mpa。5、FX203A :温压补偿运算单元，天然气流量温压补偿计算。 仪表刻度范围： 0.050000.0 NM 3/H 补偿温度：TI1507.PV，设计 Tb=132 C 补偿压力：PI102.PV ，设计Pb=4.3Mpa(绝压)温压补偿公式:F = f* Tb + 273.15* P + 帀Pb T + 273.15F补偿后流量，即F
6、X203A.PV补偿前流量，即FI400.PV测量压力（表压）,即PI102.PVPb设计压力（基准压力）（绝压），设计Pb=4.3Mpa（绝压）T测量温度，即TI1507.PVTb设计温度（基准温度），设计Tb=132 CP大气压，P=0.101325Mpa0 0所以：FX203A.PV = MV*.1327315* 刃102刊 + l325 4.3TI1507.PV + 273.15PI102.PV + 0.101325FX203A.PV = 9.7067 * FI400.PV* 一.TI1507.PV + 273.156、FX203B :计算单元，把0 C天然气标准体积流量换算成20 C
7、的标准体积流量。FX203A 仪表刻度范围：0.050000.0 NM 3/H （ 0 C标准体积流量）FX203B 仪表刻度范围：0.050000.0 NM 3/H （ 20 C标准体积流量）由于：P0P0V0 = PVT0T大气压,0.101325MpaV00C时的体积流量，即FX203A.PVT00C时的温度，273.15K大气压,0.101325Mpa20C时的体积流量，即FX203B.PV 20C 时的温度,T=293.15KT所以有:V =* V 00丄0293 15FX203B.PV =*V0 = 1.0732* FX203A273.1507、FI400A :计算单元，把入转化炉
8、天然气体积流量换算成质量流量，仪表刻度范 围：0.00 42.00 T/H 。1)2)lKgmol=22.4NM 31Kgmol=1千克分子=1Kg/M （ Kg/分子量）；3)分子量M 的单位：0.0020.00 Kg/ Kgmol.天质量流量（T/H ）=体积流量（NM3/H ） *平均分子量M天/（1000*22.4） 质量流量（Kg / H）=体积流量NM3/H*分子量+ 22.4NM3Kgmol Kgmol质量流量（T / H）=（体积流量NM3/H*分子量- 22.4NM3 -1000 Kgmol Kgmol计算方法：质量流量（T/H ） = FI400A.PV体积流量（NM3/H
9、 ） = FX203A.PV （标准状态 0C , 0.101325Mpa）平均分子量M （天）=FL0202.SP即：FI400A.PV=4.4643*10-5 *FX203A.PV*FL0202.SP8、FX0203 :计算单元，入转化炉天然气质量流量进行分子量补偿计算（0.0042.00T/H ）。计算方法：A、体积流量分子量补偿公式：补偿后体积流量=补偿前体积流量* JM设/M天B、质量流量分子量或密度补偿公式：补偿后质量流量=补偿前质量流量*天/M设（或tG实/G设）分子量补偿后质量流量（T/H ） = FX0203.PV分子量补偿前质量流量（T/H ） = FI400A.PVM =
10、 FL0202.SP （实际平均分子量）天M 一设一=一 .17. （FT4Q0孔板设计平一均分 一子量丄一.设采用上面公式B，得：FX0203.PV = FI400A.PV* ，FL0202.S P179、FRCA1 : PID调节单元，入转化炉天然气流量调节器。 仪表刻度范围：0.0042.00 T/H 反作用 比例带：P=300% ,积分：1=50秒，微分：D=0秒 FCV1为FC阀（气开阀）二、 蒸汽流量补偿计算在绝大多数工厂都有蒸汽，一般对主要蒸汽、计量蒸汽和控制蒸汽均需要进 行流量温压补偿。例如：某厂的中压蒸汽流量控制，在DCS系统控制方案设计时, 我们看看工程对中压蒸汽流量进行温
11、压补偿的方案设计情况。1、FI0002 :指示单元，入转化炉中压蒸汽流量显示，刻度范围0.00150.00T/H。2、TI0002 :指示单元，进转化炉中压蒸汽温度显示，刻度范围0.00600.00 C。3、PI0013 :指示单元，进101-B中压蒸汽压力显示，刻度范围0.006.00Mpa。4、FX0208 :温压补偿运算单元，进转化炉中压蒸汽流量温压补偿计算。 仪表刻度范围： 0.00150.00T/H 补偿温度：TI0002.PV，设计 Tb=320 C 补偿压力：PI0013.PV，设计Pb=4.0Mpa （绝压）温压补偿公式:T + 273.15* P + P0I PB T + 2
12、73.15F补偿后流量，即FX0208.PVf补偿前流量，即FI0002.PVP测量压力（表压Mpa）,即PI0013.PVPb设计压力（基准压力）（绝压），设计Pb=4.0MpaT测量温度，即TI0002.PVTb设计温度（基准温度），设计Tb=320 CP大气压，P=0.101325Mpa0 0FX0208.PV二 FI0002.PV*320+273.15* PI013 + OJ。1325 i1 4.0TI0002.PV + 273.15FX0208pv = 12.1773*FI0002.pv 常胆囂55、FRCA2 : PID调节单元，入转化炉中压蒸汽流量调节器。 仪表刻度范围：0.00
13、150.00 T/H 反 作 用 比 例 带： P=500% ， 积 分 ： I=25 秒 ， 微 分： D=0 秒 FCV2 为 FO 阀 （ 气 关 阀 ）调 节 器 的 输 出 OP 增 加 ， 阀 门 开 打 ； 反 之 ， 阀 门 关 小 。6、XC0002 ： FRCA2 调节器的输出经过反相器再到调节阀（ 0.00 100.00 % ）。XC0002.OP=100.00- FRCA2.OP三、空 气 流 量 补 偿 计 算空气是最常见的气体之一， 许多场合需要对空气进行流量温压补偿。 例如：某厂的工艺空气流量控制，在 DCS 系统控制方案设计时，我们看看工程对工艺空气流量进行温压
14、补偿的方案设计情况。PVPV指示单元|指示单兀|LO. 一L0 PV指示单元/LO卡 FI0003:工艺空气OPIC八防喘振控制器 TI003A十 FX0402计算单元温压补偿PV1、FI0003 :指示单元，进入二段炉的工艺空气流量显示，刻度范围：0.070000.0 NM3/H。2、TI003A :指示单元，入二段炉空气温度显示，刻度范围0.00260.00 C。3、PI003A ： 指示单元， 入二段炉空气压力显示， 刻度范围 0.00 6.00Mpa 。4、FX0402 ： 温压补偿运算单元， 二段炉空气流量温压补偿计算， 并把 0C 标准体 积流量换算成质量流量（空气密度=1.293
15、1KG/ NM 3）。 仪表刻度范围： 0.090.00 T/H 补偿温度：TI003A.PV ，设计 Tb=181 C 补偿压力：PI003A.PV ,设计Pb=3.6Mpa （绝压）温压补偿公式:F 二 1.2931*0.001*f *:Tb + 273.15* P + P0! Pb T + 273.15F补偿后流量，即FX0402.PVf补偿前流量，即FI0003.PVP测量压力（表压），即PI003A.PVPb设计压力（基准压力）（绝压），设计Pb=3.6Mpa （绝压）T测量温度，即TI003A.PVTb设计温度（基准温度），设计Tb=181 CP大气压，P=0.101325Mpa0 0所以：FX04
