1 概述
宝钢三烧结机头脱硫装置根据工艺和环保要求，共装有4套巍缔巴均速管流量计分别对原烟气入口风量、除雾器出口风量、旁路烟道A风量和旁路烟道B风量进行测量，4个测点均不满足直管段要求，为提高测量精度全部选用满管插入的探头。其中原烟气入口和除雾器出口风量测量更采用2支巍缔巴均速管水平垂直交叉安装，并将2支流量计正压侧出口并联、负压侧出口并联，组成横截面风量测量装置。系统投运后发现监测的风量与烧结工艺明显不匹配：烧结正常生产时主抽风机入口测量风量为1900～2100km3/h（压力－16kPa左右，温度110℃左右），而原烟气入口风量只有1200km3/h，存在明显的差异。经仔细检查分析，流量计厂家基于设计院提供的条件计算出的差压对应的流量是标况的量程，HMI监控中的量程与现场一致，这样就造成了偏差。环保局要求上传的流量是工况下的流量，因此需要将现有的流量折算成工况流量，一种方法是对实测的标况流量进行温压补正，但由于进行温压补正的检测参数不全，因此决定对二次仪表的量程按工况进行修正计算。
2 工艺参数与计算条件
通过查看流量计厂家的计算书和设计院提供的原始工艺参数，4套流量计的详细数据如表1所示。其中旁路烟气流量的量程为0～900km3/h，是基于压力为－100Pa、温度为110℃条件下计算的标况量程；增压风机入口流量的量程为0～1600km3/h，是基于压力为－400Pa、温度为200℃条件下计算的标况量程；除雾器出口流量的量程为0～1600km3/h，是基于压力为300Pa、温度为100℃条件下计算的标况量程。
表1 流量计的设计数据
设计院提供的设计温度与现场实际相差较大，其中增压风机入口、除雾器出口的设计温度是极限温度，不宜用来作为工况温度计算差压、量程。旁路烟道A、B一个是脱硫系，一个是非脱硫系，两者之间的温度有一定差异，计算时全按110℃也不合适。
3 对应工况量程的重新计算
3.1 体积流量计算
任何一种差压式流量计都是遵循伯努利方程的，即可简单的表述为：
（1）
式中 M———质量流量；
K———流量常数；
ρ———介质密度；
ΔP———差压。
由式（1）可得体积流量计算公式
（2）
无温压补偿时工况流量的计算模型如式（3）所示：
（3）
如需要计算标况流量，可参照公式（4）：
（3）
如需要计算标况流量，可参照公式（4）：
（4）
只要从差压变送器里接收到差压，就可以运算出瞬时流量和累积流量。
3.2 理想气体状态方程
根据理想气体状态方程，由于温度压力变化引起的工况密度变化可用下式表示：
（4）
只要从差压变送器里接收到差压，就可以运算出瞬时流量和累积流量。
3.2 理想气体状态方程
根据理想气体状态方程，由于温度压力变化引起的工况密度变化可用下式表示：
（5）
式中 T0=273.15K；
P0=101.33KPa；
P1———工况下表压力；
T1———工况下摄氏温度。
3.3 工况量程的计算
由式（3）和式（4）可得：
（5）
式中 T0=273.15K；
P0=101.33KPa；
P1———工况下表压力；
T1———工况下摄氏温度。
3.3 工况量程的计算
由式（3）和式（4）可得：
所以标况流量量程转换工况流量量程的计算公式如式6所示：
四套流量计工况下的表压力基本在0kPa附近，设计计算所依据的压力与现场是吻合的，而现场工况实际温度与设计依据温度偏差太大，而且两个旁路烟道无温度检测，无法进行温压补正，所以所取的参考温度与实际工况温度越接近越好。增压风机入口和除雾器出口通过在脱硫控制系统收集近半年的温度数据进行计算，入口温度基本在125℃～135℃，取其平均温度130℃为计算所需的工况温度。除雾器出口温度一般为55℃～60℃，取其最高温度60℃作为计算所需的工况温度。两个旁路烟道由于无温度检测，就以各自烟道主轴风机前的烟道检测温度为基准，再加上15℃的风机升温作为实际工况温度，通过在三烧结主控制系统收集半年多的数据，对烧结正常工作时主抽风机前进口烟气温度进行平均，A、B烟道的温度为114℃和103℃，所以旁路烟道A、B的实际工况参考温度为129℃和118℃。各流量计实际工况参数如表2所示，根据表中的数据，应用公式（6）计算各工况流量流程也如表2中所示。
表2 流量计的修正数据
所以标况流量量程转换工况流量量程的计算公式如式6所示：
四套流量计工况下的表压力基本在0kPa附近，设计计算所依据的压力与现场是吻合的，而现场工况实际温度与设计依据温度偏差太大，而且两个旁路烟道无温度检测，无法进行温压补正，所以所取的参考温度与实际工况温度越接近越好。增压风机入口和除雾器出口通过在脱硫控制系统收集近半年的温度数据进行计算，入口温度基本在125℃～135℃，取其平均温度130℃为计算所需的工况温度。除雾器出口温度一般为55℃～60℃，取其最高温度60℃作为计算所需的工况温度。两个旁路烟道由于无温度检测，就以各自烟道主轴风机前的烟道检测温度为基准，再加上15℃的风机升温作为实际工况温度，通过在三烧结主控制系统收集半年多的数据，对烧结正常工作时主抽风机前进口烟气温度进行平均，A、B烟道的温度为114℃和103℃，所以旁路烟道A、B的实际工况参考温度为129℃和118℃。各流量计实际工况参数如表2所示，根据表中的数据，应用公式（6）计算各工况流量流程也如表2中所示。
表2 流量计的修正数据
根据计算结果，修改二次仪表和PLC中对应的量程，并与独立测量的数据进行了比对，实际压力与计算所依据的工况压力非常接近，由于烧结工艺的变化，烟气实际温度是波动的，但其平均值与修正后的参考温度非常接近，实测流量也基本一致。
4 结束语
在充分调查现场工况的基础上，应用理论分析与实测数据，较好地解决了流量计的工况转换，使其给出的测量数据达到了系统要求。
参考文献
［1］薛福连.流量测量中温度、压力补偿数学模型的建立.电气传动自动化，2008，vol.30（1），61－62
［2］芦满涛.气体体积流量测量中温度和压力修正的必要性.冶金自动化，2008，vol.32（4），43－45
［3］董萍等.威力巴流量计的特点及应用.石油化工自动化，2004（5），90－91
