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氣體流量計(jì)量，對(duì)其溫度、壓力補(bǔ)償進(jìn)行了分析。計(jì)算機(jī)環(huán)節(jié)的加入，實(shí)現(xiàn)了帶溫、壓補(bǔ)償?shù)牧髁繖z測(cè)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助分析和計(jì)算，進(jìn)一步消除了系統(tǒng)誤差，從而將計(jì)量精度提高到一個(gè)新水平。
關(guān)鍵詞： 蒸汽流量 溫、壓補(bǔ)償 密度計(jì)算 微機(jī)全參數(shù)補(bǔ)償
1. 引言 隨著成本意識(shí)的不斷增強(qiáng)，對(duì)能源計(jì)量的準(zhǔn)確性提出了更高的要求，流量測(cè)量的溫度、壓力補(bǔ)償逐漸被提到了重要位置。由于流量測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)過(guò)程中，提供的設(shè)計(jì)溫度、壓力與實(shí)際運(yùn)行的工作溫度、壓力有一定的差異或者由于工藝造成流體溫度、壓力波動(dòng)較大，致使測(cè)出的流量不能真實(shí)反映其工作狀態(tài)下的實(shí)際流量。絕大多數(shù)流量計(jì)，只有在流體工況與設(shè)計(jì)條件一致的情況下才能保證較高的測(cè)量精度，有些流體如氣體、蒸汽，流體工況變化對(duì)測(cè)量精度的影響特別大，必須進(jìn)行補(bǔ)償。當(dāng)今流量?jī)x表新產(chǎn)品層出不窮，各種新型智能流量演算器不斷涌現(xiàn)儀表市場(chǎng)，這些儀表各自有其技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，所采用的補(bǔ)償數(shù)學(xué)模型也不盡相同，我們應(yīng)該歡迎在流量領(lǐng)域里推陳出新，推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步，但是亦應(yīng)看到，新型流量計(jì)并非都是成熟的，有的僅在實(shí)驗(yàn)室中通過(guò)少量試驗(yàn)，并無(wú)在各種現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜條件下進(jìn)行足夠的檢驗(yàn)，以致在使用中出現(xiàn)許多未知因素，造成計(jì)量的誤差。因此，應(yīng)從加強(qiáng)管理，建立健全法制制度入手，使該領(lǐng)域的產(chǎn)品的工業(yè)化試驗(yàn)、補(bǔ)償技術(shù)的完善走向正規(guī)化。 2. 過(guò)熱蒸汽計(jì)量的補(bǔ)償 在蒸汽的計(jì)量上，密度雖然也是溫度、壓力的函數(shù)，但不再遵循理想氣體狀態(tài)方程，且在不同壓力、溫度區(qū)間，函數(shù)關(guān)系不同，很難用一個(gè)簡(jiǎn)單的函數(shù)關(guān)系式表示，因此著重論述一下常用水蒸氣密度的確定方法 2.1. 密度的確定： 工程上應(yīng)用的水蒸氣大多處于剛剛脫離液態(tài)或離液態(tài)較近，它的性質(zhì)與理想氣體大不相同，應(yīng)視為實(shí)際氣體。水蒸氣的物理性質(zhì)較理想氣體要復(fù)雜的多，故不能用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)式加以描述；所以，在以往的工程計(jì)算中，凡涉及水蒸氣的狀態(tài)參數(shù)數(shù)值，大都從水蒸氣表中查出。把水蒸汽狀態(tài)參數(shù)表裝入儀表內(nèi)存中，數(shù)據(jù)量很大。 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)（或單片機(jī)）已廣泛應(yīng)用于流量測(cè)量?jī)x表中，其存儲(chǔ)能力、快速計(jì)算能力為準(zhǔn)確、快速的確定水蒸氣的密度提供了有力的手段。 現(xiàn)在介紹在二次儀表中常用的水蒸氣密度的確定方法。 2.1.1. 查表法：把水蒸氣密度表裝入計(jì)算機(jī)中，根據(jù)工況的溫度、壓力，從表中查出相應(yīng)的密度值。 2.1.2. 計(jì)算法：
◆ 自己擬合公式（或者出版物給出的公式） ◆ 烏卡諾維奇公式 ◆ IFC1967公式 而目前，我們?cè)谟玫臄M合公式為： （1） 式中： t－溫度，℃； P－表壓，Mpa； 蒸汽實(shí)際工況條件為： 工作壓力變化范圍：0.1～1.1MPa 工作溫度變化范圍：160～410℃ 取特殊點(diǎn)對(duì)公式（1）驗(yàn)證 1） p=0.2 MPa、t=160℃ 查表得ρ＝1.01626kg/m3 2） p=0.5Mpa、t=200℃ 查表得ρ＝2.35294kg/m3 3） p=0.8 MPa、t=250℃ 查表得ρ＝3.41064kg/m3 4） p=1.1 MPa、t=400℃ 查表得ρ＝3.59454kg/m3
通過(guò)以上計(jì)算，我們目前采用的密度補(bǔ)償公式的計(jì)算誤差太大，不能滿(mǎn)足計(jì)量?jī)x表的要求。如果在計(jì)算過(guò)程中將溫度單位按熱力學(xué)溫度K來(lái)計(jì)算，就無(wú)從談起其精度了。我部的能源計(jì)量絕大部分已進(jìn)入微機(jī)網(wǎng)絡(luò)，因此，理想的是采用“IFC1967公式”（見(jiàn)附錄）。 2.1.3. 比較 查表法：根據(jù)“IFC1967公式”制定的數(shù)表，考慮了各個(gè)不同區(qū)域的特性，它是zui完整的、zui全面的。但它數(shù)據(jù)量大，占了大量的空間，應(yīng)用數(shù)表要首先判斷是飽和蒸汽還是過(guò)熱蒸汽，再查不同的數(shù)表，另外數(shù)表的變量是有一定步長(zhǎng)的非連續(xù)量，對(duì)于兩點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)，需經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)內(nèi)插處理獲得。 應(yīng)用公式計(jì)算；不需占用大量的內(nèi)存空間，便于智能儀表應(yīng)用，至于使用哪一個(gè)公式，根據(jù)不同場(chǎng)所，不同需要，選用不同公式。采用“IFC1967公式”雖然公式繁雜一些，但在壓力為0～16.65MPa范圍內(nèi)，計(jì)算的過(guò)熱蒸汽及飽和蒸汽密度值*符合標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用公式只需安裝有溫度、壓力變送器不需要判斷是飽和狀態(tài)或過(guò)熱狀態(tài)就可以準(zhǔn)確測(cè)量。對(duì)于確定是飽和蒸汽的場(chǎng)合，只需要將公式稍做變動(dòng)，只用測(cè)溫或測(cè)壓，也可準(zhǔn)確計(jì)算飽和蒸汽密度。 2.2. 流量公式的確定: 在蒸汽計(jì)量中用節(jié)流元件作為傳感元件時(shí)用計(jì)算法進(jìn)行補(bǔ)償，其流量公式為： （2） 式中： qm－質(zhì)量流量，kg/s； c－流出系數(shù)； d－節(jié)流件開(kāi)孔直徑，m； ε－可膨脹性系數(shù)； ρ－被測(cè)流體密度，kg/m3； β－節(jié)流件孔徑與直管段內(nèi)徑之比，β＝d/D； Δp－差壓，Pa； 而用渦街流量計(jì)計(jì)量時(shí)，它的輸出脈沖信號(hào)不受流體組分變化的影響，即儀表系數(shù)在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)僅與漩渦發(fā)生體及管道的尺寸有關(guān)，但是作為流量計(jì)在物料平衡及能源計(jì)量中需檢測(cè)質(zhì)量流量，這時(shí)流量的輸出信號(hào)應(yīng)同時(shí)檢測(cè)體積流量和流體密度，流體組份對(duì)流量計(jì)還是存在直接影響的，其流量公式為： （3） 式中： qv－體積流量，m3/h； Sr－斯特勞哈爾系數(shù)； m－漩渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面面積之比； d－漩渦發(fā)生體硬面寬度,m； D－表體通經(jīng)，m；
f－漩渦的發(fā)生頻率，Hz/s； （4） 式中： qv－體積流量，m3/h； qm－質(zhì)量流量，Kg/s； ρ－被測(cè)流體密度，kg/m3； 由流量公式（2）、（4）可知，流量與密度的關(guān)系分別為與 和ρ成正比，如果用錯(cuò)將造成很大的計(jì)算誤差，同時(shí)，溫度（℃）與熱力學(xué)溫度（K）的代入也應(yīng)正確處理。 考慮上述原因，有必要對(duì)補(bǔ)償軟件和智能流量計(jì)算儀進(jìn)行測(cè)試和校準(zhǔn)。方法為：由《LG節(jié)流裝置設(shè)計(jì)及管理軟件》計(jì)算出對(duì)應(yīng)點(diǎn)補(bǔ)償流量的理論值，再對(duì)流量計(jì)輸入相同工況參數(shù)得到相應(yīng)的顯示值，這時(shí)將流量計(jì)的顯示值與理論值進(jìn)行比較即可達(dá)到校準(zhǔn)的目的。歷來(lái)流量校準(zhǔn)與設(shè)備和流量?jī)x表兩大主題是研究的中心，流量?jī)x表標(biāo)準(zhǔn)和檢定規(guī)程是流量準(zhǔn)確計(jì)量的保證，針對(duì)目前國(guó)內(nèi)智能流量演算器和相關(guān)計(jì)算機(jī)軟件的現(xiàn)狀，建議國(guó)家有關(guān)部門(mén)應(yīng)出臺(tái)一部相應(yīng)的檢定校準(zhǔn)規(guī)程，以便于技術(shù)監(jiān)督和管理，即依法治理。 3. 微機(jī)的全參數(shù)補(bǔ)償 根據(jù) （5） 對(duì)氣體介質(zhì)進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，在低壓范圍內(nèi)，可以利用理想氣體狀態(tài)方程來(lái)進(jìn)行溫度、壓力補(bǔ)償．但在高壓時(shí)，則必須考慮氣體壓縮系數(shù)的影響．對(duì)于過(guò)熱蒸氣，必須作實(shí)際氣體處理。對(duì)于大部分氣體，在低壓區(qū)（如小于1MPa）的壓縮系數(shù)都接近于l。在該區(qū)域內(nèi)，只要溫度不是太低，即使不對(duì)壓縮系數(shù)進(jìn)行修正，也不會(huì)引起明顯的誤差，*可以滿(mǎn)足工程上的要求。但在高壓區(qū)，則必須考慮壓縮系數(shù)的影響，否則將會(huì)造成明顯的誤差。像常規(guī)方法那樣將K看成常數(shù)，將會(huì)造成不可忽視的測(cè)量誤差。分析計(jì)算表明，當(dāng)溫度和壓力在設(shè)計(jì)值T。和P。的基礎(chǔ)上變化20％，ReD變化60％時(shí)，如果我們只補(bǔ)償密度變化的影響，那么，即使密度變化可能引入的誤差為零，即認(rèn)為已實(shí)現(xiàn)了對(duì)密度的*補(bǔ)償，其它各余留參數(shù)變化累加后的zui大誤差仍可達(dá)6％左右。其中，ε引入的誤差zui為明顯。對(duì)于常規(guī)儀表來(lái)說(shuō)，這些余留誤差沒(méi)有可能得到補(bǔ)償。而對(duì)于微機(jī)補(bǔ)償系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，補(bǔ)償這些余留參數(shù)的變化已成為可能。所以，一般來(lái)說(shuō)，微機(jī)補(bǔ)償系統(tǒng)除補(bǔ)償密度外，還應(yīng)考慮整個(gè)補(bǔ)償方程中其它參數(shù)變化的補(bǔ)償問(wèn)題，即全參數(shù)補(bǔ)償。 4. 結(jié)語(yǔ) 總而言之，選擇合適的溫度、壓力補(bǔ)償公式，就必須全面地了解流量測(cè)量的方式。在測(cè)量介質(zhì)，測(cè)量裝置，流體工況，流量單位均不同的場(chǎng)合，采用正確地溫度、壓力補(bǔ)償方式，才能獲得準(zhǔn)確的流量。此外，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用也堪稱(chēng)檢測(cè)技術(shù)中的一場(chǎng)革命，它使各類(lèi)過(guò)程參數(shù)的檢測(cè)由常規(guī)儀表時(shí)代進(jìn)入了高科技的計(jì)算機(jī)時(shí)代，同時(shí)也使企業(yè)綜合自動(dòng)化和生產(chǎn)過(guò)程的*控制得以實(shí)現(xiàn)，是今后檢測(cè)與控制系統(tǒng)發(fā)展的必然方向。
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楊建國(guó)：儀表工程師 1961.11 單位：河南省安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司計(jì)控部 地址：河南省安陽(yáng)市殷都區(qū) ：455004 ：
馬建忠：電氣工程師 1958.8 單位：河南省安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司計(jì)控部 地址：河南省安陽(yáng)市殷都區(qū) ：455004 ：
呂書(shū)安：儀表工程師 1963.1 單位：河南省安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司計(jì)控部 地址：河南省安陽(yáng)市殷都區(qū) ：455004 ： 附錄: 1967IFC公式 下述公式是IFC公式的一部分（第2區(qū)，包括飽和蒸汽和過(guò)熱蒸汽，壓力 P=0～16055MPa）,它是工業(yè)上zui常用的區(qū)域。

壓力變送器:http://
電磁流量計(jì):http://
投入式液位變送器:http://
橢圓齒輪流量計(jì):http://
雷達(dá)液位計(jì):http://
便攜式超聲波流量計(jì):http://
高溫壓力變送器:http://