在我們DCS工程實施中，經(jīng)常會有氣體流量溫壓補償、分子量補償或密度補償計算，目的是為了保證流量測量計量、累積準確，配料合理及控制、有效；經(jīng)常會有把氣體流量的計量單位由體積單位轉(zhuǎn)換成質(zhì)量流量單位。生產(chǎn)過程中由于實際溫度、壓力經(jīng)常的變化與波動而偏離設(shè)計值（基準值），勢必造成實際的瞬時流量測量有誤差，導(dǎo)致累積流量也會有誤差，為了糾正該誤差，在DCS方案設(shè)計時必需考慮對氣體流量測量進行補償計算。在實際工程中，遇到氣體zui多的是天然氣流量補償計算、飽和蒸汽流量補償計算和空氣流量補償計算，下面以工程應(yīng)用實例給予介紹，其它氣體流量補償計算可以參照本實例。
在DCS系統(tǒng)中，一般都有的溫壓補償功能模塊，工程人員完成相關(guān)參數(shù)的設(shè)置和回路連接即可。不論是差壓式流量計（孔板、噴嘴、阿牛巴、文丘里等），還是容積式流量計（旋渦、電磁等），在DCS工程實施中，其流量都可以進行補償計算。
一、 天然氣流量補償計算
在以天然氣為原料的化工裝置中，天然氣流量均需要進行溫壓補償和分子量補償。例如：以長慶油田天然氣為原料的某甲醇廠，在DCS系統(tǒng)控制方案設(shè)計時，我們看看工程對天然氣流量進行溫壓補償和分子量補償?shù)姆桨冈O(shè)計情況。由用戶提供天然氣的組份分析，實際天然氣平均組分：
CH4= 96.37 %，C2H6= 0.77 %，C3H8= 0.06 %，C4H10= 0.0 %，C5H12= 0.0 %，CO2= 2.61 %，N2= 0.15 %，O2= 0.03%，H2= 0.01%。
1、FI400：指示單元，入轉(zhuǎn)化爐天然氣體積流量顯示（孔板設(shè)計為0℃時的天然氣標準體積流量），刻度范圍0.0～50000.0 NM3/H
2、FL0202：數(shù)據(jù)設(shè)定單元，入轉(zhuǎn)化爐天然氣實際平均分子量手動設(shè)定（SP=16.9191），刻度范圍：0.00～20.00。
計算方法：平均分子量M（天）=各氣體組分的分子量*各氣體組分的百分數(shù)相加
實例推算：根據(jù)用戶提供的實際天然氣平均成分，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*0.15%（N2）+32*0.03%（O2）+2*0.01%（H2）=16.9191
3、TI1507：指示單元，入轉(zhuǎn)化爐天然氣溫度顯示， 0.00～200.00℃。
4、PI102：指示單元，入轉(zhuǎn)化爐天然氣壓力顯示，0.00～6.00Mpa。
5、FX203A：溫壓補償運算單元，天然氣流量溫壓補償計算。
l 儀表刻度范圍： 0.0～50000.0 NM3/H
l 補償溫度：TI1507.PV，設(shè)計Tb=132℃
l 補償壓力：PI102.PV，設(shè)計Pb=4.3Mpa（絕壓）
溫壓補償公式：
F-------補償后流量，即FX203A.PV
f-------補償前流量，即FI400.PV
P------測量壓力（表壓），即PI102.PV
Pb-----設(shè)計壓力（基準壓力）（絕壓），設(shè)計Pb=4.3Mpa（絕壓）
T------測量溫度，即TI1507.PV
Tb----設(shè)計溫度（基準溫度），設(shè)計Tb=132℃
P0-----大氣壓，P0=0.101325Mpa
所以：
6、FX203B：計算單元，把0℃天然氣標準體積流量換算成20℃的標準體積流量。
l FX203A儀表刻度范圍： 0.0～50000.0 NM3/H（0℃標準體積流量）
l FX203B儀表刻度范圍： 0.0～50000.0 NM3/H（20℃標準體積流量）
由于：
--------大氣壓，0.101325Mpa
-------0℃時的體積流量，即FX203A.PV
-------0℃時的溫度，273.15K
P-------大氣壓，0.101325Mpa
V------20℃時的體積流量，即FX203B.PV
T------20℃時的溫度，T=293.15K
所以有：
7、FI400A：計算單元，把入轉(zhuǎn)化爐天然氣體積流量換算成質(zhì)量流量，儀表刻度范圍：0.00～42.00 T/H。
1） 1Kgmol=1千克分子=1Kg/M（Kg/分子量）;
2） 1Kgmol=22.4NM3
3） 分子量M天的單位：0.00～20.00 Kg/ Kgmol
質(zhì)量流量（T/H）=[體積流量（NM3/H）*平均分子量M天]/（1000*22.4）
計算方法：
質(zhì)量流量（T/H）= FI400A.PV
體積流量（NM3/H）= FX203A.PV （標準狀態(tài)0℃，0.101325Mpa）
平均分子量M（天）= FL0202.SP
即： FI400A.PV=4.4643*10-5 *FX203A.PV*FL0202.SP
8、FX0203：計算單元，入轉(zhuǎn)化爐天然氣質(zhì)量流量進行分子量補償計算（0.00～42.00 T/H）。
計算方法：
A、體積流量分子量補償公式：補償后體積流量=補償前體積流量
B、質(zhì)量流量分子量或密度補償公式：
補償后質(zhì)量流量=補償前質(zhì)量流量（或）
分子量補償后質(zhì)量流量（T/H）= FX0203.PV
分子量補償前質(zhì)量流量（T/H）= FI400A.PV
M天= FL0202.SP（實際平均分子量）
M設(shè)= 17（FT400孔板設(shè)計平均分子量）
采用上面公式B，得：
9、FRCA1：PID調(diào)節(jié)單元，入轉(zhuǎn)化爐天然氣流量調(diào)節(jié)器。
l 儀表刻度范圍：0.00～42.00 T/H
l 反作用
l 比例帶：P=300%，積分：I=50秒，微分：D=0秒
l FCV1為FC閥（氣開閥）
二、 蒸汽流量補償計算
在絕大多數(shù)工廠都有蒸汽，一般對主要蒸汽、計量蒸汽和控制蒸汽均需要進行流量溫壓補償。例如：某廠的中壓蒸汽流量控制，在DCS系統(tǒng)控制方案設(shè)計時，我們看看工程對中壓蒸汽流量進行溫壓補償?shù)姆桨冈O(shè)計情況。
1、FI0002：指示單元，入轉(zhuǎn)化爐中壓蒸汽流量顯示，刻度范圍0.00～150.00T/H。
2、TI0002：指示單元，進轉(zhuǎn)化爐中壓蒸汽溫度顯示，刻度范圍0.00～600.00℃。
3、PI0013：指示單元，進101-B中壓蒸汽壓力顯示，刻度范圍0.00～6.00Mpa。
4、FX0208：溫壓補償運算單元，進轉(zhuǎn)化爐中壓蒸汽流量溫壓補償計算。
l 儀表刻度范圍： 0.00～150.00T/H
l 補償溫度：TI0002.PV，設(shè)計Tb=320℃
l 補償壓力：PI0013.PV，設(shè)計Pb=4.0Mpa（絕壓）
溫壓補償公式：
F-------補償后流量，即FX0208.PV
f-------補償前流量，即FI0002.PV
P------測量壓力（表壓Mpa），即PI0013.PV
Pb-----設(shè)計壓力（基準壓力）（絕壓），設(shè)計Pb=4.0Mpa
T------測量溫度，即TI0002.PV
Tb----設(shè)計溫度（基準溫度），設(shè)計Tb=320℃
P0-----大氣壓，P0=0.101325Mpa
所以：
5、FRCA2：PID調(diào)節(jié)單元，入轉(zhuǎn)化爐中壓蒸汽流量調(diào)節(jié)器。
l 儀表刻度范圍：0.00～150.00 T/H
l 反作用
l 比例帶：P=500%，積分：I=25秒，微分：D=0秒
l FCV2為FO閥（氣關(guān)閥）
調(diào)節(jié)器的輸出OP增加，閥門開打；反之，閥門關(guān)小。
6、XC0002：FRCA2調(diào)節(jié)器的輸出經(jīng)過反相器再到調(diào)節(jié)閥（0.00～100.00 %）。
XC0002.OP=100.00 - FRCA2.OP
三、 空氣流量補償計算
空氣是zui常見的氣體之一，許多場合需要對空氣進行流量溫壓補償。例如：某廠的工藝空氣流量控制，在DCS系統(tǒng)控制方案設(shè)計時，我們看看工程對工藝空氣流量進行溫壓補償?shù)姆桨冈O(shè)計情況。
1、FI0003：指示單元，進入二段爐的工藝空氣流量顯示，刻度范圍：0.0～70000.0 NM3/H。
2、TI003A：指示單元，入二段爐空氣溫度顯示，刻度范圍0.00～260.00℃。
3、PI003A：指示單元，入二段爐空氣壓力顯示，刻度范圍0.00～6.00Mpa。
4、FX0402：溫壓補償運算單元，二段爐空氣流量溫壓補償計算，并把0℃標準體積流量換算成質(zhì)量流量（空氣密度=1.2931KG/ NM3）。
l 儀表刻度范圍： 0.0～90.00 T/H
l 補償溫度：TI003A.PV，設(shè)計Tb=181℃
l 補償壓力：PI003A.PV，設(shè)計Pb=3.6Mpa（絕壓）
溫壓補償公式：
F-------補償后流量，即FX0402.PV
f-------補償前流量，即FI0003.PV
P------測量壓力（表壓），即PI003A.PV
Pb-----設(shè)計壓力（基準壓力）（絕壓），設(shè)計Pb=3.6Mpa（絕壓）
T------測量溫度，即TI003A.PV
Tb----設(shè)計溫度（基準溫度），設(shè)計Tb=181℃
P0-----大氣壓，P0=0.101325Mpa
所以：
5、FIC003：PID調(diào)節(jié)單元，工藝空氣流量調(diào)節(jié)器。
l 儀表刻度范圍：0.0～90.00 T/H
l 反作用
l 比例帶：P=200%，積分：I=90秒，微分：D=0秒
l FCV3為FO閥（氣關(guān)閥）
6、XC0003：FIC003調(diào)節(jié)器的輸出經(jīng)過反相器再到調(diào)節(jié)閥（0.00～100.00 %）。
XC0003.OP=100.00 – FIC003.OP
四、 由DCS軟件組態(tài)實現(xiàn)的安全措施：
為了保證DCS控制方案設(shè)計科學(xué)合理，根據(jù)實際經(jīng)驗，在DCS軟件組態(tài)時，對參加溫壓補償計算的一次儀表均要設(shè)置正常工藝操作上下限報警值（HI、LO）、變化率報警值VL、輸入斷線報警值IOP，對PID調(diào)節(jié)器均要設(shè)置偏差報警值DV，目的是對一次儀表和主要調(diào)節(jié)器的故障和錯誤信息進行判斷、識別，采取相應(yīng)的安全保護措施，如輸入開路、測量變化率大、輸入信號越限、偏差報警等現(xiàn)象發(fā)生時，調(diào)節(jié)系統(tǒng)切回手動狀態(tài)，并報警提醒操作人員。例如：
a） 當(dāng)FI400、TI1507、PI102之一IOP（輸入開路）時，F(xiàn)RCA1變?yōu)槭謩樱?/span>
b） 當(dāng)FI400、TI1507、PI102之一HI，或LO、或VL報警時，F(xiàn)RCA1變?yōu)槭謩樱?/span>
c） 當(dāng)FRCA1偏差±DV報警時，F(xiàn)RCA1變?yōu)镸AN（手動）；
d） FRCA1在手動MAN時，相應(yīng)的調(diào)節(jié)器會自動跟蹤，即：FRCA1.SP= FRCA1.PV；
e） 對天然氣的流量溫壓補償，為了避免一次儀表故障導(dǎo)致流量測量錯誤，通過設(shè)計邏輯控制策略，采取間斷性溫壓補償方式，即：當(dāng)參與校正的溫度、壓力測量值正常時，5秒鐘一刷新；異常（HI、或LO、或VL、或IOP）時，保持上一周期的數(shù)據(jù)，停止數(shù)據(jù)采集，流量校正采用前一次采集的數(shù)據(jù)進行校正，當(dāng)該儀表正常后，又恢復(fù)5秒鐘采集一次。采用此方法進行校正的目的是防止參與的儀表失靈造成整個控制系統(tǒng)誤動作而造成事故。
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