内容发布更新时间 : 2024/9/27 7:18:10星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

DCS工程实施中的流量补偿计算

张洪垠

在我们DCS工程实施中，经常会有气体流量温压补偿、分子量补偿或密度补偿计算，目的是为了保证流量测量计量、累积准确，配料合理及控制精确、有效；经常会有把气体流量的计量单位由体积单位转换成质量流量单位。生产过程中由于实际温度、压力经常的变化与波动而偏离设计值（基准值），势必造成实际的瞬时流量测量有误差，导致累积流量也会有误差，为了纠正该误差，在DCS方案设计时必需考虑对气体流量测量进行补偿计算。在实际工程中，遇到气体最多的是天然气流量补偿计算、饱和蒸汽流量补偿计算和空气流量补偿计算，下面以工程应用实例给予介绍，其它气体流量补偿计算可以参照本实例。

在DCS系统中，一般都有专用的温压补偿功能模块，工程人员完成相关参数的设置和回路连接即可。不论是差压式流量计（孔板、喷嘴、阿牛巴、文丘里等），还是容积式流量计（旋涡、电磁等），在DCS工程实施中，其流量都可以进行补偿计算。

温度TE压力PT流量FT(范围：0-Fs)位号：Fxxxxxf流量测量位号压力测量位号(范围：0-Ps)MpaP温度测量位号(范围：0-Ts)℃T温压补偿运算功能模块TPC F?f*Tb?273.15P?P0*PbT?273.15F温压补偿运算结果(范围：0-Fs)设计压力Pb=? Mpa设计温度Tb=? ℃PbTb 一、

天然气流量补偿计算

温压补偿运算功能模块

在以天然气为原料的化工装置中，天然气流量均需要进行温压补偿和分子量补偿。例如：以长庆油田天然气为原料的某甲醇厂，在DCS系统控制方案设计时，我们看看工程对天然气流量进行温压补偿和分子量补偿的方案设计情况。由用户提供天然气的组份分析，实际天然气平均组分：

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%。

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天然气FT400HI/LOFCV1FCTE1507HI/LOPT102HI/LO电/气转换器转化炉蒸汽FI400指示单元TI1507指示单元PI102指示单元PV体积流量PVPVFX203A计算单元0℃时的标准状态体积流量I/P温压补偿FX203B计算单元PV20℃时的标准状态体积流量PV质量流量OPFRCA1PID调节器反作用SPFI400A计算单元SP分子量设定FL0202指示设定SPPVFX0203计算单元

分子量补偿

1、FI400：指示单元，入转化炉天然气体积流量显示（孔板设计为0℃时的天然气标准体积流量），刻度范围0.0～50000.0 NM/H

2、FL0202：数据设定单元，入转化炉天然气实际平均分子量手动设定（SP=16.9191），刻度范围：0.00～20.00。

计算方法：平均分子量M（天）=各气体组分的分子量*各气体组分的百分数相加 实例推算：根据用户提供的实际天然气平均成分，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：指示单元，入转化炉天然气温度显示， 0.00～200.00℃。 4、PI102：指示单元，入转化炉天然气压力显示，0.00～6.00Mpa。 5、FX203A：温压补偿运算单元，天然气流量温压补偿计算。

? 仪表刻度范围： 0.0～50000.0 NM/H ? 补偿温度：TI1507.PV，设计Tb=132℃ ? 补偿压力：PI102.PV，设计Pb=4.3Mpa（绝压）

温压补偿公式： F?f*3

3

Tb?273.15P?P0*

PbT?273.15F-------补偿后流量，即FX203A.PV f-------补偿前流量，即FI400.PV

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P------测量压力（表压），即PI102.PV

Pb-----设计压力（基准压力）（绝压），设计Pb=4.3Mpa（绝压） T------测量温度，即TI1507.PV

Tb----设计温度（基准温度），设计Tb=132℃ P0-----大气压，P0=0.101325Mpa 所以： FX203A.PV?FI400.PV*132?273.15PI102.PV?0.101325*

4.3TI1507.PV?273.15 FX203A.PV?9.7067*FI400.PV*PI102.PV?0.101325

TI1507.PV?273.156、FX203B：计算单元，把0℃天然气标准体积流量换算成20℃的标准体积流量。

? FX203A仪表刻度范围： 0.0～50000.0 NM/H（0℃标准体积流量） ? FX203B仪表刻度范围： 0.0～50000.0 NM/H（20℃标准体积流量）

由于： P0 V0P V? T0T33

P0 --------大气压，0.101325Mpa

V0 -------0℃时的体积流量，即FX203A.PV T0 -------0℃时的温度，273.15K

P-------大气压，0.101325Mpa

V------20℃时的体积流量，即FX203B.PV T------20℃时的温度，T=293.15K

所以有： V?T*V0 T0FX203B.PV?293.15*V0?1.0732*FX203A 273.157、FI400A：计算单元，把入转化炉天然气体积流量换算成质量流量，仪表刻度范围：0.00～42.00 T/H。

1) 1Kgmol=1千克分子=1Kg/M（Kg/分子量）; 2) 1Kgmol=22.4NM 3) 分子量M

天

3

的单位：0.00～20.00 Kg/ Kgmol

3

天

质量流量（T/H）=[体积流量（NM/H）*平均分子量M]/(1000*22.4)

质量流量（Kg/H)?[体积流量 NM3/H*分子量Kg]?22.4NM 3KgmolKgmol第 3 页 共 9 页