浅谈涡街流量计的应用及在 TPS 系统上温压补偿

本文主要介绍了为提高压缩空气测量准确性，应用涡街流量计测量压缩空气流量，并在霍尼韦尔 TPS 系统中，采用温压补偿功能，对气体介质的工作状态偏离设计状态时，流量值产生的误差进行修正，提高测量精度。

1. 前言

本装置是采用德国 NEUMAG 公司的工艺技术及设备，熔体经过聚酯装置进入短丝车间的总管线，流经三通阀、增压泵、冷却器到达纺丝箱体，在纺丝箱体通过计量泵加压到孔板，从孔板流出缕缕丝束。丝束经过侧吹风系统，到达二楼卷绕，经过上油，路经牵引机、喂入机到达最下方的横动系统的盛丝桶里。短丝装置分为前后方两大区域，前面介绍的为前纺，后纺的工艺为将盛丝桶里的丝束经过导丝机、牵伸机、紧张热定型、卷曲机对丝束进行张力及含油量的调整，再经过松弛吹干定型，经过切断将丝束切成短段，最后到打包打成成品包。

短丝的前纺系统由霍尼韦尔公司的 TPS 作为自动化控制系统。短丝的压空系统由三个大型压空罐组成，分别为 0． 6MPA 仪表压空，0． 6MPA 工艺压空和 0． 9MPA 工艺压空。由于短丝装置的特殊性，当前方出现绕滚或停车时，纺丝二楼的吸丝器和吸丝枪要全部启动，需要大量 0． 9MPA 的工艺压空，所以工艺要求对 0. 9MPA 的流量计量要进行准确的记录。而对于 0． 6MPA 的仪表压空在平时也需要大量应用，根据工艺要求对这两种气体进行流量的精确统计，由于气体的压缩性，它的流量测量就意味着比液体等要复杂多变，随着气体的压力与温度的变化，气体的密度也会随之变化，这就需要根据气体实际情况进行温度与压力的补偿。

2.流量计选型

流量计的安装地点在短丝装置外压缩空气罐处的管廊直管段处，一般符合管径小于 200mm，且满足前 10d 后 5d 的直管要求，所以选择涡街是比较理想的，两个流量测量表采用罗斯蒙特的 8800D 系列涡街流量计。

涡街流量计是一种基于流体振荡原理的新型速度式流量仪表。它的输出信号是与流量成正比的脉冲频率信号或标准电流信号，可远距离传输，它具有量程比宽，结构简单，无运动件，检测元件不接触被测流体，具有测量精度高、应用范围广、使用寿命长等特点。然而传统涡街流量计的传感器维护成本很高，并且需要设计安装仪表旁通来执行涡街传感器维护。而罗斯蒙特 8800D 涡街流量计中的涡街传感器与介质隔离，可以实现在线维护，因此显著增加了过程可用性，可确保维护人员在对罗斯蒙特 8800D 涡街流量计执行在线维护和故障排除时不会接触到过程液体，因此进一步提高了安全性。

( 1) 相比于文丘里和孔板等标准节流元件，无需安装导压管和三阀组等取压设备，解决了因冻凝等原因造成的导压管堵塞问题，并且大大减少了泄漏点。( 2) 相比于质量流量计来说，大大降低了成本，拥有很高的性价比优势，并且无需外部电源供电。( 3) 独特的隔离传感器设计允许在不破坏过程密封的情况下进行更换。( 4) 传感器内无可动部件，构造简单而结实，压损小、维扩量小、运用寿命长。

3 .测点安装

( 1) 按照要求，压力变送器一般安装在涡街流量计下游 3D － 5D 距离处，温度测点一般安装在涡街流量计下游 6D － 8D 距离处。( 2) 涡街流量计对机械振动比较敏感，计量结果易受干扰，尽量原理机械设备，选择振动较小的地方安装，并对流量计前后管道作可靠的支撑设计。( 3) 传感器前后要保留够足够的直管段，对于涡街流量计前后安装直管段要求分别约为 10D 和 5D。如果上下游直管段不足，则会导致流体未充分发展，存在旋涡和流速分布剖面畸变。流速剖面畸变通常由管道局部阻碍( 如阀门) 或弯管所造成，而旋涡普遍是由两个或两个以上空间( 立体) 弯管所引起的。( 4) 安装过程中要注意涡街的中线应该和管线的中线一致，并且在安装过程中若是法兰连接应该单独焊接法兰，冷却后再安装涡街，不能涡街焊接法兰，同时安装法兰垫片时要注意不要凸出管内径。( 5) 安装过程中要特别注意接地线的安装。在实际安装调试过程中我们曾碰见由于接地不好 50Hz 的频率干扰消除不掉的现象，可用 60CM 长的钢筋打入地下，按说明书要求接上仪表接地线。

4 .温压补偿的组态

本装置 DCS 系统使用的是霍尼韦尔的 TPS 系统，系统中有固定的温压补偿模块，Ｒegulatory PV 中温压补偿算法有固定的计算公式，PVCALC = C* C1 /C2* F* COMPTEＲM，F 是未补偿的流量，C为刻度，C1 与 C2 是修正值，COMPTEＲM 为补偿值，COMPTEＲM 有

五种形式，对于短丝装置增加的压空性质来说，对应的气体计算公式:

P = 实际测得的压力( PIT0001、PIT0002)

T = 实际测得的温度( TIＲ0001、TIＲ0002)

ＲP = 设计参考的绝对压力( 14． 7PSI = 0． 101379MPA) ＲT = 设计参考的绝对温度( 77F = 298． 15K)

T0  = 绝对温度零度( 273． 15K)

P0  = 本地大气压( 一般为 0． 101325Mpa)

本算法在进行计算时需使用绝对压力和绝对温度，如果测量压力为表压，参数 P0 必须设置为当地大气压值，以便与表压相加得到绝对压力。如果测量压力为绝压，P0 必须设为 0 值，如果测量的温度是相对值，T0 必须设为 273． 15。

在 DCS 中的组态内容为:

TF = 0． 000

PVEQN = EQB( B 公式即上述公式)

PVCHAＲ = LINEＲ ( 当选用差压测量方式测流量时，选为SQＲT，由于涡街流量计无需开方，所以选用线性的格式)

C = 1． 000( 刻度，缺省值为 1)

C1 = 1． 00000，C2 = 1． 00000( 修正值) COMPHILM = 10． 000( 流量补偿项的高限)

COMPLOLM = 1． 0000( 流量补偿项的低限) 当流量补偿项高于 COMPHILM 时，流量补偿项 被钳制在 COMPHILM。同样的

COMPLOLM 表 示 流 量 补 偿 项 的 低 限。当 流 量 补 偿 项 低 于

COMPLOLM 时，流量补偿项被钳制在 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 .结语

综上所述，在本装置的压缩空气总管路上采取涡街流量计的选用，并通过 TPS 系统进行温压补偿组态后，使装置的压缩空气流量得以准确地记录，准确的流量累计也可以为工艺分析提供更好更准确的数字基础。