淺談渦街流量計的應用及在TPS 系統上溫壓補償

【摘要】本文主要介紹了為提高壓縮空氣測量準確性，應用渦街流量計測量壓縮空氣流量，并在霍尼韋爾TPS 系統中，采用溫壓補償功能，對氣體介質的工作狀態偏離設計狀態時，流量值產生的誤差進行修正，提高測量精度。

1 前言
        本裝置是采用德國NEUMAG 公司的工藝技術及設備，熔體經過聚酯裝置進入短絲車間的總管線，流經三通閥、增壓泵、冷卻器到達紡絲箱體，在紡絲箱體通過計量泵加壓到孔板，從孔板流出縷縷絲束。絲束經過側吹風系統，到達二樓卷繞，經過上油，路經牽引機、喂入機到達好下方的橫動系統的盛絲桶里。短絲裝置分為前后方兩大區域，前面介紹的為前紡，后紡的工藝為將盛絲桶里的絲束經過導絲機、牽伸機、緊張熱定型、卷曲機對絲束進行張力及含油量的調整，再經過松弛吹干定型，經過切斷將絲束切成短段，好后到打包打成成品包。

短絲的前紡系統由霍尼韋爾公司的TPS 作為自動化控制系統。短絲的壓空系統由三個大型壓空罐組成，分別為0． 6MPA 儀表壓空，0.6MPA 工藝壓空和0． 9MPA 工藝壓空。由于短絲裝置的特殊性，當前方出現繞滾或停車時，紡絲二樓的吸絲器和吸絲槍要全部啟動，需要大量0． 9MPA 的工藝壓空，所以工藝要求對0. 9MPA 的流量計量要進行準確的記錄。而對于0．6MPA 的儀表壓空在平時也需要大量應用，根據工藝要求對這兩種氣體進行流量的精確統計，由于氣體的壓縮性，它的流量測量就意味著比液體等要復雜多變，隨著氣體的壓力與溫度的變化，氣體的密度也會隨之變化，這就需要根據氣體實際情況進行溫度與壓力的補償。

2 流量計選型
流量計的安裝地點在短絲裝置外壓縮空氣罐處的管廊直管段處，一般符合管徑小于200mm，且滿足前10d 后5d 的直管要求，所以選擇渦街是比較理想的，兩個流量測量表采用SCLGUB渦街流量計。

渦街流量計是一種基于流體振蕩原理的新型速度式流量儀表。它的輸出信號是與流量成正比的脈沖頻率信號或標準電流信號，可遠距離傳輸，它具有量程比寬，結構簡單，無運動件，檢測元件不接觸被測流體，具有測量精度高、應用范圍廣、使用壽命長等特點。然而傳統渦街流量計的傳感器維護成本很高，并且需要設計安裝儀表旁通來執行渦街傳感器維護。而三暢SCLUGB渦街流量計中的渦街傳感器與介質隔離，可以實現在線維護，因此顯著增加了過程可用性，可確保維護人員在對三暢SCLUGB渦街流量計執行在線維護和故障排除時不會接觸到過程液體，因此進一步提高了安全性。

( 1) 相比于文丘里和孔板等標準節流元件，無需安裝導壓管和三閥組等取壓設備，解決了因凍凝等原因造成的導壓管堵塞問題，并且大大減少了泄漏點。( 2) 相比于質量流量計來說，大大降低了成本，擁有很高的性價比優勢，并且無需外部電源供電。( 3)好特的隔離傳感器設計允許在不破壞過程密封的情況下進行更換。( 4) 傳感器內無可動部件，構造簡單而結實，壓損小、維擴量小、運用壽命長。

3 測點安裝
( 1) 按照要求，壓力變送器一般安裝在渦街流量計下游3D －5D 距離處，溫度測點一般安裝在渦街流量計下游6D － 8D 距離處。
( 2) 渦街流量計對機械振動比較敏感，計量結果易受干擾，盡量原理機械設備，選擇振動較小的地方安裝，并對流量計前后管道作可靠的支撐設計。
( 3) 傳感器前后要保留夠足夠的直管段，對于渦街流量計前后安裝直管段要求分別約為10D 和5D。如果上下游直管段不足，則會導致流體未充分發展，存在旋渦和流速分布剖面畸變。流速剖面畸變通常由管道局部阻礙( 如閥門) 或彎管所造成，而旋渦普遍是由兩個或兩個以上空間( 立體) 彎管所引起的。
( 4) 安裝過程中要注意渦街的中線應該和管線的中線一致，并且在安裝過程中若是法蘭連接應該單好焊接法蘭，冷卻后再安裝渦街，不能渦街焊接法蘭，同時安裝法蘭墊片時要注意不要凸出管內徑。
( 5) 安裝過程中要特別注意接地線的安裝。在實際安裝調試過程中我們曾碰見由于接地不好50Hz 的頻率干擾消除不掉的現象，可用60CM 長的鋼筋打入地下，按說明書要求接上儀表接地線。

4 溫壓補償的組態
本裝置DCS 系統使用的是霍尼韋爾的TPS 系統，系統中有固定的溫壓補償模塊，Ｒegulatory PV 中溫壓補償算法有固定的計算公式，PVCALC = C* C1 /C2* F* COMPTEＲM，F 是未補償的流量，C為刻度，C1 與C2 是修正值，COMPTEＲM 為補償值，COMPTEＲM 有五種形式，對于短絲裝置增加的壓空性質來說，對應的氣體計算公式:

P = 實際測得的壓力( PIT0001、PIT0002)
T = 實際測得的溫度( TIＲ0001、TIＲ0002)
ＲP = 設計參考的絕對壓力( 14． 7PSI = 0． 101379MPA)
ＲT = 設計參考的絕對溫度( 77F = 298． 15K)
T0 = 絕對溫度零度( 273． 15K)
P0 = 本地大氣壓( 一般為0． 101325Mpa)
本算法在進行計算時需使用絕對壓力和絕對溫度，如果測量壓力為表壓，參數P0必須設置為當地大氣壓值，以便與表壓相加得到絕對壓力。如果測量壓力為絕壓，P0必須設為0 值，如果測量的溫度是相對值，T0必須設為273． 15。

在DCS 中的組態內容為:
TF = 0． 000
PVEQN = EQB( B 公式即上述公式)
PVCHAＲ = LINEＲ ( 當選用差壓測量方式測流量時，選為
SQＲT，由于渦街流量計無需開方，所以選用線性的格式)
C = 1． 000( 刻度，缺省值為1)
C1 = 1． 00000，C2 = 1． 00000( 修正值)
COMPHILM = 10． 000( 流量補償項的高限)
COMPLOLM = 1． 0000( 流量補償項的低限) 當流量補償項高
于COMPHILM 時，流量補償項被鉗制在COMPHILM。同樣的
COMPLOLM 表示流量補償項的低限。當流量補償項低于
COMPLOLM 時，流量補償項被鉗制在COMPLOLM。
ＲP = 0． 101379Mpa
ＲT = 298． 15K
P0 = 0． 101325Mpa
T0 = 273． 1500K
PISＲC1 = FIT0001． PV/FIT0002． PV
PISＲC2 = PIＲ0001． PV /PIT0002． PV
PISＲC3 = TIＲ0001． PV /TIＲ0002． PV

5 結語
綜上所述，在本裝置的壓縮空氣總管路上采取渦街流量計的選用，并通過TPS 系統進行溫壓補償組態后，使裝置的壓縮空氣流量得以準確地記錄，準確的流量累計也可以為工藝分析提供更好更準確的數字基礎。

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