在热工测量中,某些参数的测量受其它参数的变化影响较大时,应考虑对测量信号进行校正。需要考虑校正的测量信号主要有:给水系统中的汽包水位、给水流量、主汽流量;汽温系统中的减温水流量;制粉系统中的磨一次风量;送风系统中的冷风量和热风量。
主要单位换算: 1kgf/cm2=9.80665*10**4Pa
1bar=10**5Pa
1ata=9.80665*10**4Pa (工程大气压)
1atm=1.01325*10**5Pa
1. 用差压变送器测量的汽包水位信号压力校正
汽包水位测量的取样装置有单室平衡容器和双室平衡容器之分。
1.1 双室平衡容器补偿
我国锅炉一般配套双室平衡容器,测量装置示意图如图1所示,采用饱和蒸汽加热正压头水柱,使之处于饱和蒸汽。
由图可推得如下公式:
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(单位:m)
ΔP——差压(单位:Pa)
ρw——饱和水密度(单位:kg/m3)
ρS——饱和蒸汽密度(单位:kg/m3)
g——重力加速度
补偿公式SAMA图如图2所示。图中:汽包压力按表压计算;汽包水位按差压(Pa)值计算,若原为mmH2O,则换算关系为:1mmH2O=9.8Pa≈10Pa。折线函数1为(ρw- ρs);除法器2的系数为:G1=1、B1=0、G2=9.80665、B2=0;常数C为(L-h0);减法器3的系数为:G1=G2=1000。
(ρw- ρs)是汽包压力P的函数,可通过查《饱和水与饱和蒸汽表》经运算得出。下表给出石景山2#(200MW)机组汽包水位双室平衡容器补偿(ρw- ρs)的折线函数。
汽包压力(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 《饱和水与饱和蒸汽表》中的压力为绝对压力,实际计算时所用为表压。二者之间的关系为:表压+1标准大气压=绝对压力(1标准大气压=1bar)。因此,在查表时,应将所查压力值+1。如:查0.4Mpa时的(ρw- ρs),应查5bar时的值,即(1/0.0010928-1/0.37481=912.4),而不是4bar时的值,即(1/0.0010839-1/0.46242=920.4)。
2 上述公式适用于汽包0位与平衡容器0位一致的情况。
1.2 单室平衡容器补偿
测量装置示意图如图3所示。
由图可推得如下公式:
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(单位:m)
ΔP——差压(单位:Pa)
ρw——饱和水密度(单位:kg/m3)
ρS——饱和蒸汽密度(单位:kg/m3)
ρ凝——汽包外水柱密度(单位:kg/m3)
g——重力加速度
补偿公式SAMA图如图4所示。图中:汽包压力按表压计算;汽包水位按差压(Pa)值计算,若原为mmH2O,则换算关系为:1mmH2O=9.8Pa≈10Pa。折线函数1为(ρ凝- ρs);折线函数3为(ρW- ρs)
注:
1 采用单室平衡容器构成校正回路时,通常按50℃确定ρ凝,没有考虑ρ凝随温度变化带来的影响,在使用中平衡容器水柱温度变化较大时,将产生较大的误差。因此,采用这种方式时,要注意避免平衡容器水柱温度的过大变化,例如采用一定的防护或保温措施。
2(ρ凝- ρs)、(ρW- ρs)是汽包压力P的函数,因此上述校正回路可表示为:
h=(F(P)-Δp)/f(P)
在较大压力范围内(如0~200公斤/厘米3),(ρ凝- ρs)*g*L=F(P)可用直线方程近似:(ρ凝- ρs)*g*L=K3-K4*P,因此,校正回路可变为:
h=(K3-K4*P-Δp)/f(P)
(ρ凝- ρs)*g =K3-K4*P=1000.9-7.410*P在冷水温度为50℃,汽压为0.10~18.63Mpa范围内,计算误差小于±1.3%。
(ρ凝- ρs)*g =673.84+2.9043*P+21.3791*SQR(225.56-10.197*P)取冷水温度为40℃,汽压在0.1~20.2Mpa范围内,计算误差不超过±0.3%。
在汽包压力为30~130公斤/厘米3范围内时,f(P)也可用直线近似:(ρW- ρs)*g=K1-K2*P,因此,校正回路可变为:
h=(K3-K4*P-Δp)/(K1-K2*P)
(ρW- ρs)*g=908.8-27.685*P在冷水温度为50℃,汽压为0.39~18.63Mpa范围内,计算结果与实际值的误差小于±2.5%。
(ρW- ρs)*g=942.36-50.418*P+2.8855*P*P-0.09627*P**3在冷水温度为40℃,汽压为2.94~20.59Mpa范围内,计算结果与实际值的误差小于±1.0%。
还有将误差看成汽包压力的函数进行校正的方案,h=Δp*K*f(P)这种方式只对正常水位有较好的校正作用,水位偏离正常值时误差较大。
2. 过热蒸汽流量的压力温度校正
电厂中过热蒸汽流量的测量一般采用标准节流元件。这种节流装置在设计参数下运行时,测量精度较高,而参数偏离设计值时误差较大。为了在压力和温度变化时,仍能保持一定的精度,可对测量信号进行压力和温度校正。
蒸汽的重度随压力和温度的变化而变化(重度:即重力密度,Υ=ρ*g),过热蒸汽在压力为10~160公斤/厘米3,温度为300~555℃的范围内,重度Υ与压力P、温度t的关系可用经验公式:
Υ=1.82*P/(t/100+1.66-0.55*P/100)
此时,过热蒸汽流量 G可表示为:
G=K*SQR(Υ*Δp)=K*SQE((1.82*P/(t/100+1.66-0.55*P/100))*Δp)
式中, G——过热蒸汽流量(kg/h)
Υ——过热蒸汽重度(kgf/m3)
Δp——变送器测量差压(kg/cm2)
P——过热蒸汽压力(kg/cm2)
t——过热蒸汽温度(℃)
K——系数
校正回路SAMA图如图5所示。
另:北京电力试验研究所提出,在压力为5~140公斤力/厘米2,温度为200~550℃范围内,过热蒸汽的密度可表示为:
ρ=K*P/T
式中, ρ——过热蒸汽密度(公斤/米2)
T——过热蒸汽绝对温度(K)
K——系数,根据校正范围不同取不同的值。
过热蒸汽质量流量的校正方程为:
M=C*SQE(Δp)*SQE(ρ/ρ额定)=C’*SQE(Δp*P/T)
式中, M——蒸汽质量流量(公斤/小时)
C’=C*SQE(K/ρ额定)——系数,其中C为常数,ρ额定是节流元件设计参数下蒸汽的密度。
3. 给水流量补偿(温度补偿)
校正回路SAMA图如右图所示:
所需参数:给水流量(0-100kPa,0-800t/h)、给水温度(0-300℃)
以石景山电厂2#机组(200MW)为例,额定压力:17.64MPa(180*0.098665);额定温度:249.4℃。给水温度,即高加出口温度,当高加投入时,为250℃,当高加不投时,为150℃。
y=f(x)为给水温度的修正系数,修正曲线如下:
额定压力17.64MPa为表压,表压+0.1=绝对压力,即绝对压力为:17.74MPa=177.4bar,根据绝对压力查水蒸气性质表(水蒸气性质表中的压力为绝对压力),求得17.74MPa下,不同温度所对应的不同比容V(单位:m3/kg),见下表:
温度(℃)
V1
(175bar)
V2
(180bar)
V=V1+(177.4-175)*(V2-V1)/(180-175)(177.4bar)
V设/V
120
0.00105086
1.1687
150
0.00107936
1.1379
180
0.00111376
1.