孟妮：大气压对真空测量的影响及校正 |
| 2012-10-31 10:41 作者：孟 妮 来源：硅谷网-《硅谷》杂志 HV： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网10月31日讯】据《硅谷》杂志2012年第16期刊文称，凝汽器真空是非常重要的，是电厂节能降耗的一个重要指标。降低凝汽器绝对压力会使系统循环热效率得到明显的提高。分析大气压对差压式和绝对压力式变送器测量凝汽器真空引入的误差，将大大提高凝汽器真空测量的准确性。
1概述
莱城电厂为4台300MW凝气式火力发电机组，四台机真空经常进行比较。运行人员反映#3、#4机真空波动大，冬天真空高，夏天低，并且根据排气温度查表所得的真空与测量真空值差值较大。热工人员检查真空测量回路正常，变送器合格。检修人员检漏没漏点。多年以来每逢夏天，真空变送器和排汽温度元件会被反复校验调整。本文通过分析解决了这一长期困扰的问题。
实际应用中的一般压力表是测量表压力，是被测对象的压力与测量地点大气压的差值，常态下（处于大气中不加压），表的初始值为零。当被测对象的压力增加时，仪表示值从0开始增加。当测量真空时，仪表示值从0到-101.325KPa变化。莱城电厂凝气器真空量程为（-100，0）KPa，DCS显示为负压PC，PC＜0。根据差压式测量的物理意义，表压力、绝对压力、大气压的换算公式如下：
PG=Pabs-PA（Pabs＞0、PA＞0、PG包含正负号）---------------公式（1）
PA大气压力；Pabs绝对压力以完全真空作为零标准表示的压力；PG表压力以大气压力作零标准表示的压力，（抽真空时PG＜0称负压）。
2实际应用及现场分析
2.1差压变送器测真空存在的问题
莱城电厂#3、#4机组凝汽器真空采用的是横河川仪公司生产的EJA110A-DMS4A-92NN型差压变送器。应用在现场测真空时，高压侧连接取样管，低压侧对空气，测量的是凝汽器真空和大气压力之差。仪表的显示数值是表压力。即PC=Pabs-PA，--------公式（2）
式中Pabs为凝汽器中的绝对压力；PC为DCS上凝气器真空显示值；PA为环境大气压；
从式（2）可以看出，假设PA不变，则PC和Pabs是一一对应关系，PC能够反应凝汽器绝对压力的大小和变化。PA变化时，PC与Pabs不是直接对应关系，PC还会受到大气压PA变化的影响。
大气压是地球表面大气自重所产生的压力，受海拔高度、环境温度湿度及天气季节等诸多因素的影响而变化。2010年莱城电厂在电缆夹层新装一块大气压力变送器。显示夏天时莱城电厂大气压最低在97KPa左右，冬天气压最高在101.28KPa左右，并且波动非常频繁，振幅最大4KPa为一个标准大气压的4%。
由式（2）PC=Pabs-PA，#3、#4机凝汽器真空显示PC是一个表压值，是凝汽器绝对压力减去了一个大气压的差值，大气压波动引起凝汽器真空波动。同样的凝汽器绝对压力大气压作用的结果会使冬天|PC|比夏天|PC|显示偏高最大达4KPa。因此差压式仪表不能反应凝汽器内绝对压力值和变化。
由于差压变送器测量真空具有较大的误差，按公式（2）得出Pabs=PA+PC把大气压力计算在内，则可以计算出准确的凝气器绝对压力。在测真空的差压变送器附件新加一台大气压变送器，在DCS组态中把大气压变送器数值和凝汽器真空负压PC求和，做一个凝汽器绝对压力显示的点。
2.2绝对压力变送器在使用中出现的问题
由于差压式变送器受大气压变化的影响，不能真实反映凝汽器真空。国际真空行业通用最科学的是绝对压力标识（完全绝对真空是不存在的），在工程中真空要求比较高的系统越来越多的采用绝对压力变送器。经检查莱城电厂#1、#2机组真空变送器采用的EJA310A-DMS5A-92NN型绝对压力变送器，绝对压力变送器制造出厂时低压侧被封闭，始终保持一个近似绝对真空的恒定的参考压力，使高压侧不受大气压变化的影响，测量绝对压力。所以#1、#2机组在运行中真空显示变化平稳，能够准确反映凝汽器真空的绝对压力和变化。
#1、#2机组绝对压力变送器在使用过程中发现，校验时均不合格。电流输出经常超过允许基本误差±0.08mA几倍的情况，大小修校验时需做较大调整。#3、4机组不会出现这个情况。因为校验差压变送器时，校验的是差压和电流输出关系。低压侧对大气，只在高压侧连接标准表和压力源，对高压侧加压力，该压力差以校验时的环境大气压为基准，校验过程时间短，所处实验室环境的大气压变化很小，可以忽略不计。若在不同时段，大气压虽然变了，校验时以当时大气压为基准，标准表先清零，所抽差压值不变。校验不受大气压影响。
#1、#2机组绝压变送器测量范围为绝对压力（0～100）KPa，量程设为负压为（-100，0）KPa表示，相对应电流输出为（4～20）mA，该电流输出在DCS中再转化为（-100，0）KPa显示（即PC）。此时的表压力0KPa，对应绝对压力的100KPa，若是此时环境大气压不是100KPa，校验就会引入系统误差。误差的大小与大气压的数值有直接关系设ΔP=PA-100。参考莱城电厂的大气压范围为PA为（96.7～101.1）KPa，ΔP（-3.3～1.1）KPa，当ΔP＞0时，校验带来的系统误差导致DCS显示的绝对压力值会偏低（0～1.1）%，即偏低（0～1.1）KPa；当ΔP＜0时，校验带来的系统误差导致DCS显示的绝对压力值会偏高（0～3.3）%，即偏高（0～3.3）KPa；是0.5级的压力变送器允许误差的0～6倍之多。
由于莱城电厂实验室条件的限制，标准表都是采用普通标准压力表（测表压），常压下显示为0不为零时可以清零。在校验绝对压力变送器过程中，如果把大气压的变化量ΔP，补偿进去，使绝对压力变送器测量范围为（0～100）KPa，校正标准表表压表的示值，就可以消除由于环境大气压的变化给校验绝对压力变送器带来的系统误差。从而使变送器的校验不受大气压影响。这需要在实验室装一块准确度等级高的大气压表。由公式Pabs=PA+PG，ΔP=PA-100；方法如下：
用表压表校验绝对压力变送器。首先把标准表清零，在校验时使每个标定压力点为0-ΔP、-25-ΔP、-50-ΔP、-75-ΔP、-95-ΔP，由公式Pabs=100+ΔP+PG，对应的绝对压力为100KPa、75KPa、50KPa、25KPa、5KPa，依次对应电流输出为20mA、16mA、12mA、8mA、4.8mA。
3实例应用及注意问题
凝汽器真空是影响汽轮机组热经济性的重要指标，运行人员和节能人员往往采用排气温度查饱和温度与饱和压力对照表所得真空值和实际凝汽器真空进行比较，表中用绝对压力和Ｐ0-Pabs（标准大气压Ｐ0＝101.325KPa）表示。凝汽器真空表示方式众多，建议在机组运行中采用统一真空表示方式。可采用绝对压力Pabs，或负压或采用Ｐ0-Pabs。或着把大气压近似为100KPa，统一采用Pabs-100表示，并对真空显示的含义进行说明，以便运行和节能等有关人员采用正确的数据和计算方法。
4结束语
1）凝汽器真空对电厂节能降耗尤为重要。通过减小大气压对差压式和绝压式测量真空产生的系统误差，大大提高了凝汽器真空测量的准确性。
2）莱城电厂凝汽器真空采用不同方式测量真空所出现的影响，对很多有类似凝汽器真空测量产生质疑的电厂将有广泛的参考意义。
作者简介：
孟妮（1980-），女，主要从事电厂热工自动化控制和热工计量工作。
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