與FF連接的ABB多變量流量變送器用於造紙工業
紙漿與造紙（P&P）工業使用大量動力和蒸汽進行驅動、幹(gan)燥(zao)和(he)加(jia)熱(re)。二(er)者(zhe)均(jun)由(you)常(chang)常(chang)屬(shu)於(yu)公(gong)司(si)內(nei)部(bu)的(de)發(fa)電(dian)廠(chang)生(sheng)產(chan)，需(xu)要(yao)準(zhun)確(que)測(ce)量(liang)進(jin)入(ru)燃(ran)燒(shao)機(ji)的(de)空(kong)氣(qi)流(liu)量(liang)，以(yi)及(ji)進(jin)入(ru)渦(wo)輪(lun)機(ji)的(de)蒸(zheng)汽(qi)流(liu)量(liang)。在(zai)兩(liang)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia)都(dou)會(hui)遇(yu)到(dao)測(ce)量(liang)方(fang)麵(mian)的(de)挑(tiao)戰(zhan)，而(er)ABB多變量變送器已經在Borregaard所屬的發電廠中克服了這些困難。
ABB提供無與倫比的儀器設備產品和自動化係統，用於紙漿與造紙流程的各個階段。
這一產品組合包括流量、溫度、壓力及差壓變送器，以及集中分析測量裝置和控製解決方案。這種用於P&P工業的多樣化產品組合還包括電動氣動閥門定位器及電執行器。
為了控製發電廠中的燃燒效率，進入燃燒機的氣流必須得到準確測量空氣流經大型管道，使其速度降低，從而造成低達2至3mbar的壓差(dp)。ABB為Borregaard提供了這一應用市場中唯一真正的通風範圍多變量變送器（壓差範圍10mbar）。這確保了出色的性能和效率控製，最終為客戶節省成本。
Borregaard所用的蒸汽溫度超過400°C，從而無法使用哪怕是高溫型號的渦流變送器。如溫度超過400°C和/或靜態壓力超過250巴，能夠準確測量蒸汽的唯一方法是使用一種傳感器（如孔板、噴嘴、文氏管或導管）與壓差、壓力及溫度測量相結合。這些測量是必要的，用於溫度補償流量或質量流量。
1 已安裝的多變量變送器
質量流量的測量
憑借其多傳感器技術，ABB的267/269C多變量變送器能夠同時測量三種不同的流程變量。這樣能動態計算完全補償後的、氣體、蒸汽及液體的質量流速或體積流速。一台已安裝的多變量變送器如1所示。它用一個傳感器測量差壓及絕壓，並用標準100歐姆電阻溫度探測器（RTD）來測量流程溫度。
流量計算包括補償壓力與/或溫度、以及更加複雜的變量，如排放係數、熱膨脹、雷諾數與可壓縮性因子。
267/269C變送器包括用於過熱蒸汽、飽和蒸汽、氣體及液體的流量方程。其補償方式經過改進，精度遠遠優於“老方法”，後者采用三台不同的變送器（壓差、絕壓與溫度）把數值報告給控製係統或流量計算機，並一般在計算機中按照下式考慮溫度及壓力的變化：
267/269C型的動態質量流量補償基於AGA3和EN ISO5167,這是兩種更為先進的質量流量計算標準：
Qm=質量流速
C=排放係數
Ev=接近速度因子
Y1=氣體膨脹因子
d=孔徑
dp=壓差=排放密度
排放係數
排放係數被定義為真實流速除以理論流速。它對速度曲線影響（雷諾數）的理論方程進行校正，其假設是分接頭以及壓力分接位置之間沒有能量損失。它取決於主要流量元件、β比以及雷諾數。雷諾數則取決於流體的粘度、密度和速度，以及管道直徑，並滿足下式：
V=速度
D=管道直徑
ρ=流體密度
v=流體粘度
依靠對排放係數的動態補償實現孔口、文式管及噴嘴的高精度。
氣體膨脹因子
氣(qi)體(ti)膨(peng)脹(zhang)因(yin)子(zi)對(dui)壓(ya)力(li)分(fen)接(jie)點(dian)之(zhi)間(jian)由(you)可(ke)壓(ya)縮(suo)流(liu)體(ti)的(de)膨(peng)脹(zhang)引(yin)起(qi)的(de)密(mi)度(du)差(cha)進(jin)行(xing)校(xiao)正(zheng)。它(ta)不(bu)適(shi)用(yong)於(yu)基(ji)本(ben)不(bu)可(ke)壓(ya)縮(suo)的(de)液(ye)體(ti)。氣(qi)體(ti)膨(peng)脹(zhang)因(yin)子(zi)取(qu)決(jue)於(yu)流(liu)體(ti)的(de)β比、等熵指數、壓差及靜態壓力，並滿足下式：
對於孔板：
對於噴嘴：
β比
dp=壓差
p=靜態壓力
k=等熵指數
接近速度因子
這一因子取決於β比，由下式定義：
而βbizequjueyukongjingheguandaozhijing，erzhejunshiwendudehanshu。liuchengguandaojiliuliangchuanganqidecailiaohuisuiliutizhongsuocewendudebianhuaerpengzhanghuoshousuo。repengzhangxishuqujueyuguandaojiliuliangyuanjiandecailiao，bingyongyujisuanzhijingbianhua。
這確保了在低溫及高溫應用中實現較高的流速精度。
流體密度
密度直接影響流速計算。267/269C變送器會根據溫度與/或壓力的變化而對流體密度進行補償，如下所示：
氣體為P與T的函數，滿足氣體定律
加熱蒸汽為P與T的函數，基於蒸汽表
飽和蒸汽為P的函數，基於蒸汽表
液體為T的函數
為了計算補償流量或質量流量，需要測量三個流程差：
傳感器兩端的壓差
管路中的靜態壓力
所測介質的流程溫度
之前，這是使用三種不同的變送器來實現的：
一台壓差變送器
一台壓力變送器，以及一個溫度傳感器加溫度變送器。
三種測量裝置與執行流量計算的流量計算機連接，或與執行補償流量計算的係統直接連接。
2 概述靈巧測量原理—通過集成實現簡化
直接測量質量流量
一種新穎、巧妙而更為直接的質量流量測量方式是使用多變量變送器：它結合了壓差dp與靜態測量值p,並在同一裝置中提供了溫度變送器。此外，補償流量或質量流量的計算機包括在裝置自身的固件中2，3。
3 靈巧的質量流量計
采用現場總線通信技術，多變量變送器不僅可以測量介質流量，還可單獨測量全部三種流程數據（dp,p,T）。在可行的情況下，所有報警及診斷參數都會被發送給係統。ABB是世界上唯一提供具有HART,PROFIBUS,Foundation Fieldbus與Modbus通信協議的多變量變送器生產廠家。於2000年在全球安裝了首個PROFIBUS多變量應用後，ABB驕傲地實現與Borregaard在2004年合作，實現了首例Foundation Fieldbus應用。
采用多變量變送器的好處在於較少采購費用，因為現場需要的儀器和管線更少，同時還可較少所需I/O卡的數目。通過簡化安裝、減少工程（對於係統）、通信和維護工作，還可進一步顯著削減成本。
Borregaard發現了這些優點，並在其新建的P&P廠中廣泛采用。Borregaard與ABB一起安裝了世界上第一台Foundation Fieldbus多變量變送器。可以確信還會有更多。
Dimitrios Charisiadis
ABB自動產品有限公司
德國Minden
Dimitrios.charisiadis@de.abb.com
Borregaard
Borregaard是世界領先的木材化學品供應商，還在配料、精細化工及能源領域占據優勢地位。出色的創新工作和全球影響力為其客戶提供增值。
來自ABB的多變量變送器在BorregaardAlva中用於空氣及蒸汽測量。“Alva”的主要任務是生產蒸汽，方式是燃燒纖維素及香蘭素生產過程產生的含水有機殘餘物，並以燃油作為後備。