GAS流量温压补偿在DCS中的设计与应用

第23卷第2期机电产品开发与创新Vol 23, No. 22010年3月opment Innovation of Machinery Electrical ProductsMar 2010文章编号:1002-6673(2010)02-159-02GAs流量温压补偿在DCS中的设计与应用范金玲(苏州工业职业技术学院,江苏苏州215104)要;GAS流量的温度压力补偿是工业流量检测中经常遇到的冋题。本文着重阐述了GAS流量测量在横河DCS系统中的应用及其流量温压补偿的计算校正与设计。关鍵词:GAS;流量测量;DCS;温压补偿中图分类号:TP27文献标识码:Ado:10.3969/jisn.1002-6673201002.067Design and Application on GAs Flow with Temperature and Pressure Compensation in DCSFAN Jin-Ling(Suzhou Institute of industrial Technology, Suzhou Jiangsu 215104Abstract: The gas flow measurement with temperature and pressure compensation is frequently encountered in industrial flow measuring.This paper focuses on application of gas flow measurement in the Yokogawa DCS system and design on flow correction and compensationKey words: GAS: flow Measurement; DCS; temperature and pressure compensation考虑到环境条件发生改变时,流量的测量受温度和压力的0引言变化影响较大时,应考虑对测量信号进行校正,计算中进由于气体的可压缩性较强,因此对于流量的测量,行一定的温度和压力补偿,保证GAS流量的精确测量。气体要比液体困难得多。若要求气体计量达到相当高的(1)P&ID( Piping& nstrument Diagram)中的回路设精度,则计量仪表的经济投入必然巨大。因此,合理选计见图1、2择测量方法及功能、特性、经济适用的流量计是非常必(2)计算公式:流量温压补偿实际是根据理想气体要的。对于规模生产及精准测量,必然涉及设备仪表及!方程推导出来的,而GAS的性质近似于理想气体,可用相关控制系统。在丁业生产过程控制系统中,集散控制1同样的的补偿公式进行计算:系统(DCS)是利用计算机技术对生产过程进行集中监Fo=Fi*SQRT((P+1.01325*100)/(Pb+1.01325*100)*视、操作、管理和分散控制的一种新型控制系统,本文(Th+27315(+35)主要介绍GAS流量测量的温度压力补偿在横河DCS中参数:Tb-设计温度(C);P-设计压力(KPa);的应用与实现。P一实际测量压力(KPa);T一实际测量温度(°C);Fi一未这里所讲的GAS是指氮气(N)、氧气(O)、压缩|补偿前流量(Keh);Fo一补偿校正后的流量(Kgh)空气(AR)等T业中常用的干燥气体,压力不高于1MPa温度不低于0°C,不包括饱和蒸汽、过饱和蒸汽、天然气和煤气。天然气、煤气等属于多组分气体,牵涉到多组分等问题,其流量补偿仅靠温压补偿是不够的。而饱和蒸汽和过饱和蒸汽亦有其不同的温压补偿计算方法。1控制原理的设计与计算““手在实际的工业自动化生产中,GAS流量补偿就是在图1中国煤化工通压补儒报制块收稿日期:2010-02-09Fig-1二 ntrol module for for作者简介:范金玲(1972-),女,江苏苏州人,讲师。主要|nowHCNMH Gh temperature and从事机电一体化、自动控制方面的研究工作pressure compensationpressure compensation测试与控制If(Pres Bado>l and NOT(PCAL)then2DCS应用程序综合设计1=R(1)流量温压补偿DCS回路设计。所谓一般气体流Else if (Pres Bad) then量测量时的温度压力补偿,就是将传感器所检测到的流CPV1 P04量数据,根据被测气体当时的工况温度、工况压力,通End if过一定的公式和方法得到具有计量结算意义的标准体积If (Temp Bado>l and NOT (TCAL))thenCPV2=RV2流量的过程。依据设计院提供的P&ID的回路设计(图1)Else if (Temp Bad) then及控制要求,在DCS中采用相应的功能块(描述参考CPV2= P03表1)实现其补偿计算及显示功能,如图2所示表1温压补偿回路功能块概要05=(P1+273.15)CPV2+273.15)*(CPV+Tab 1 Function block summary for temperature and101325)/(P2+101,325)!计算补偿因子pressure compensation loopPO5= SQRT (POS)描述位号功能块P08=dmax (P07, POS)未补偿流量FTo0PV(未补偿流量显示)L测量温度」T10pPv(测量温度显示)CPV3=dmin(P06, PO8)测量压力PI001PV(测量压力显示)补偿计算FY01CALCU(计算)CPV=CPV3·Rv实际流量F00PⅥI(实际流量显示)(2)控制计算设计。从DCS控制回路可以看出,温3技术特点说明度压力及未补偿流量可组态在DCS上显示,并将过程值送入 CALCU功能块完成补偿计算,计算校正后的流(1)除了流程图画面可监视测量温度、测量压力量结果输出至实际流量显示仪表模块H001或在其相未补偿前流量及校正后的流量外, CALCU模块的调整关的工艺流程图中,通过组态显示其流量数据。本部分画面也可监视上述相关的几个变量主要介绍 CALCU功能块内部的详细补偿计算,其中计(2)计算过程中,若温压测量出现故障或者温度或算程序中所涉及数据项的说明如表2所示,其中-压力仪表维护时,为不影响其正常使用,则可由cP08为 CALCU功能块的调整参数,通常作为缓存用于:CU的调整画面预先定义一个默认值,如P03、PO4,具参与计算的数据设定。有相对的灵活性和选择性。表2 CALCU计算程序中的变量)根据经验,可在 CALCU的调整画面Tab 2 Variables in calculation program直接对应数据项输入计算补偿因子的变化范数据项描述数据项数据项描述围,如TempBad温度测量故障P设计温度计算值缓存压力测量故障P2设计压力c|收正后的量值4结束语Rv未补偿流量值P05计算补偿因子cPV1压力测量正常值在测量介质,测量装置,流体工况,流Rvl测量温度值P06补偿因子高限设定cPV2温度测量正常值量单位均不同的场合,采用正确地温度、压RV2测量压力值P补偿因子低限设定cP3|允许的补偿因子力补偿方式,才能获得准确的流量。文中针F3如果温度输入故障或者超限则取缺省值P3,由工程师设定(经验值)如果压力输人故障或者超限则取缺省值PD4由工程师设定经验对工业生产中常用的GAS的流量测量,使用横河集散控制应用系统中运算功能块实现GAS通过 CALCU功能块的属性编辑键可进入其自定义流量的温压补偿,并对应用实例给出了详细的控制回路补偿计算程序的编辑界面图连接、运算块程序设计和技术特点等。工况条件下通补偿计算程序过温度压力补偿的方式实现GAS流量的精确测量对工alias Temp Bad (110FY1001 RVI=BADI业生产具有一定的指导意义ias Pres Bad (110FY 1001 RV2=BAD)alias PCAL{P00lPV=CAL!如果压力在检验模式,使用前面的值参考LIE中国煤化工alias TCAL [T11001. PV=CALI如果:任CNMHG流量时的温度压力补偿温度在检验模式,使用前面的值日列化我互,U,0