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流量補償公式匯總
在熱流量補償公式匯總工測量中，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(tǒng)中的汽包水位、給水流量、主汽流量；汽溫系統(tǒng)中的減溫水流量；制粉系統(tǒng)中的磨一次風量；送風系統(tǒng)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?yōu)椋?/P>
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?yōu)椋?/P>
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(jié)流元件。這種節(jié)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(jié)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 |
1.1027 |
|
200 |
|
|
0.00114076 |
1.0766 |
|
220 |
|
|
0.00118901 |
1.0482 |
|
230 |
|
|
0.00118901 |
1.0329 |
|
240 |
|
|
0.001207764 |
1.0169 |
|
250 |
|
|
0.00122816 |
1 |
|
260 |
|
|
0.00125047 |
0.9822 |
|
270 |
|
|
0.00127502 |
0.9632 |
|
300 |
|
|
0.00136818 |
0.8977 |
其中基準為噴嘴的設計比容(V設)，即17.74MPa、250℃時的比容，即0.00122816m3/kg。修正系數y=f（x）即為C=V設/V。（注：若y=f（x）在開方器（SQE3）外，則修正系數應為C1=SQE（V設/V））。
乘法器2的修正系數整定方法如下：當溫度為250℃，有D = SQE（kΔp），其中，當差壓變送器Δp=100KPa時，給水流量D=800t/h，由此，求得k=6400，即乘法器2的修正系數為6400。
當公式計算得出的流量值與實際有偏差時，可通過乘法器4進行修正。
另：
當給水溫度t在120~280℃，壓力P在1.96~22.56Mpa時的密度由下式計算：
V=0.89486*10**（-3）+0.21447*10**（-5）*t-0.97324*10**（-8）*t*t+0.27813*10**（-10）*t**3
4． 減溫水流量補償公式
5． 風量的溫度校正
氣體介質的重量流量測量信號受溫度、壓力的影響，需考慮對測量信號進行溫度、壓力校正。當壓力變化不大時，可只進行溫度校正。
常用測量裝置有對稱機翼形和復式文丘里管，需經過標定。送風流量一般只用溫度進行校正。
 5.1 冷風風量校正
補償公式SAMA圖如右圖所示：
所需參數：冷風風量（0-100mmH2O，0-16946 m3/h）、冷風溫度（0-50℃）
以石景山電廠2#機組（200MW）為例，采用機翼測量裝置，設計參數為： 截面：φ720*3
風壓：550mmH20
溫度：30℃
流量：16946*2=33892m3/h
差壓：100 mmH20
設計工作溫度為30℃，送風再循環(huán)壞時，工作溫度為0℃，送風再循環(huán)正常時，工作溫度為30℃。
y=f（x）為冷風溫度的修正系數，即y=f（x）=Kc=(273+30)/T=303/T，見下表：
|
冷風溫度 |
KC |
熱風溫度 |
KT |
|
0 |
1.1099 |
0 |
2.1245 |
|
5 |
1.0899 |
30 |
1.9142 |
|
10 |
1.0707 |
50 |
1.7957 |
|
15 |
1.0521 |
100 |
1.5550 |
|
20 |
1.0341 |
200 |
1.2262 |
|
25 |
1.0168 |
280 |
1.0488 |
|
30 |
1.0000 |
300 |
1.0122 |
|
35 |
0.9838 |
307 |
1.0000 |
|
40 |
0.9681 |
320 |
0.9781 |
|
45 |
0.9528 |
330 |
0.9619 |
|
50 |
0.9381 |
350 |
0.9310 |
 乘法器2的修正系數整定方法如下：當溫度為30℃，有D = SQE（kΔp），其中，當差壓變送器Δp=100mmH2O時，給水流量D=16.946km3/h，由此，求得k=2.87166916，即乘法器2的修正系數為2.87166916。
5.2 熱風風量校正
補償公式SAMA圖如右圖所示：
所需參數：熱風風量（0-100mmH2O，0-725000m3/h）、冷風溫度（0-350℃）
以石景山電廠2#機組（200MW）為例，采用機翼測量裝置，設計參數為： 截面：φ2.6*3.6m2=9.36m2
風壓：437mmH20
溫度：307℃
流量：725000*2=1450000m3/h
差壓：100 mmH20
設計工作溫度為307℃。
y=f（x）為熱風溫度的修正系數，即y=f（x）=Kc=(273+307)/T=580/T，見上表。
乘法器2的修正系數整定方法如下：當溫度為307℃，有D = SQE（kΔp），其中，當差壓變送器Δp=100mmH2O時，給水流量D=725km3/h，由此，求得k=2.87166916，即乘法器2的修正系數為2.87166916。
 5.3 總風量補償公式
補償公式SAMA圖如右圖所示：
總風量為冷、熱風風量的總和，因冷、熱風風量是在各自不同的工作溫度下的風量，必須將其轉化為同一溫度下的風量后才能相加求和。
以石景山電廠2#機組（200MW）為例，總風量為307℃（即熱風溫度）時的總風量。
有關系如下：PC*VC**2/TC=PCH*VCH**2/TCH，P=風壓+1標準大氣壓，P1≈P2，可不考慮；T=273+t。
VCH=SQE（TCH/ TC）* VC=1.383543 VC。
因此，加法器4的系數1為1，系數2為1.383543。
另：
根據風量測量裝置所測得的差壓值Δp，可求得風量Fα：
Fα=α*SQE（ρ*g*Δp）
式中，流量系數α，對非標準測量裝置，需通過試驗標定。因空氣密度ρ隨熱力學溫T（K）成反比，故需對所測差壓值進行溫度校正。
Fα=α*SQE（（t0+273）/（t+273）*ρ0*g*Δp）=K* SQE（（t0+273）/（t+273）*Δp）
式中， α——流量系數（m2）
ρ——空氣密度（kg/m3）
ρ0——額定工況下空氣密度（t=t0時）（kg/m3）
g——重力加速度（m/s2）
t——空氣溫度（℃）
Fα——空氣流量（kg/s）
K=α* SQE（ρ0*g）——系數（MSQE（kg）/s）
Δp——變送器輸出的差壓（kgf/m2）
另：當壓力、溫度均有較大變化時，要考慮壓力、溫度校正。氣體重量流量的表達式為：
G=K*SQE（Δp*P/T）
式中， G——氣體重量流量（公斤/小時）
Δp——節(jié)流元件前后差壓（公斤/厘米2）
P——介質的絕對壓力（公斤/厘米2）
T——介質的絕對溫度（K）
K——常數。
6． 磨一次風量補償公式
以石景山電廠2#機組（200MW）為例，設計參數：
風量：10萬m3/h
風管尺寸：1200*700*5mm（畢托管從1200mm方向插入）
溫度：320℃ 608F
風管截面積：1.19*0.69=0.8211m2
風速：100000/0.8211/60/60=33.83m/s
計算出動壓：PV=393.87Pa=40.2mmH2O=40mmH2O
因無一次風溫測點，故補償公式中的溫度采用定值240℃；量程：0-120000m3/h；差壓變送器量程為0-500Pa。
補償公式F=0.07*SQE（Δp*（t+273））*3600*0.7*1.2/1000
其中：0.07*SQE（Δp*（t+273））為風速（m/s）；0.7*1.2為截面積（m2）。
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