流量累积算法在火电厂DCS系统中的实现

　　火力发电厂不但生产工艺复杂，工作介质( 水、气、油和煤等) 种类繁多，形态各异，测量工质瞬时流量所采用的流量测量原理、方法较多，而且火电厂指标计算和耗差分析等应用系统需要调用工质累积流量实时数据，客观上要求根据流量计的不同原理采用不同的累积流量计算方法并在机组 DCS 系统中实现。

　　笔者在分析火电厂各种典型流量测量应用的基础上，提出了在机组 DCS 系统中实现累积流量的计算算法，并详细叙述了各种流量累积算法在TCS-3000 DCS 系统中的实现方法，实践证明这些算法实现简单、精度较高，解决了机组 DCS 系统精确计算累积流量的难题。

　　1 时间间隔法

　　火力发电厂锅炉主给水流量测量元件一般采用长径喷嘴，其采用 ISO5167-1 和 GB/T2624-2006 标准进行计算、设计、制造和验收，流出系数不确定度不大于 ±1%，具有测量精度高、压力损失小及寿命长等特点，其测量原理如图 1 所示。

　　通过差压变送器测量喷嘴上、下游一定位置处的压力差，可得到流体瞬时质量流量 qm[1]:

　　对瞬时质量流量进行时间积分运算就可以得到累积流量值，在 DCS 系统中实现积分运算可以采用两种方法: 在数据处理单元( Data Process U-nit，DPU) 中定义定时中断任务，每隔 1s 计算一次流量累积值变化量 ΔQ，则总流量 Qn= Qn - 1+ΔQ，其中 Qn - 1为截止到上一秒时刻的流量累积值，Qn为截止到当前一秒的累积值，最后令 Qn - 1= Qn重复进行增量累加运算。对于本身不具备定义定时中断任务功能的 DCS 系统( 如 TCS-3000DCS 系统) 可在 DPU 连续任务中增加流量累积算法，其流量累积算法的工作原理与前一种方法类似，所不同的是系统实时时钟须由 DCS 系统提供，且需要按照查询方式判断程序两次扫描之间的时间间隔，并根据时间间隔计算流量累积值变化量，由于是查询方式，时间间隔不是固定值，在TCS-3000 DCS 系统中用 FBD 功能块实现的累积算法逻辑如图 2 所示。

　　图 2 中，“MoxGetTime”为系统时间功能块，其可以在程序连续扫描过程中提供 DPU 模块内的实时时钟值，“MS”输出表示当前毫秒值，其数据类型为整型，取值范围为 0 ～999，当新的 1s 开始后，归零并重新计数; “ANY TO REAL”为数据类型转换功能块，其可将整数转换为单精度浮点数; “TP”为脉冲发生器功能块，当运行人员需要手动将流量累积值清零时，可点击“复位”按钮( 复位按钮与变量 MZH10DP101 R 相关联) ，“TP”功能块将产生脉宽为 1s 脉冲; “ST TTL”功能块完成某一时间间隔内的流量累积变化量计　　算。