PDF《气体测量中的温压补偿应用》

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chuandong.com 中石化济南分公司? 何龙摘要:由于气体具有可压缩性,其物理性质随着温度和压力的变化而变 化,给气体的准确计量带来难度.所以气体的流量测量普遍存在温压补 偿问题.本文重点介绍了气体测量中不同仪表的温压补偿方式,并分析 了气体测量中各种仪表的优缺点. 文章编号:150507 气体测量中的温压补偿应用 Application of Gas Measurement Temperature and Pressure Compensation

1 引言 气体流量常用气体体积流量来表征.气体体 积流量是指单位时间内流经管道的气体体积量. 众所周知,气体体积是随温度和压力的变化而变 化的,所以气体的体积流量随工艺操作温度和压 力的不同而不同.生产过程中,操作温度及压力 常常发生变化,因而不同操作状态下的体积流量 大小没有可比性.为此,实际生产过程中,常用 设计工况下的体积流量或标准状态(基准状态) 下的体积流量来表征.所谓气体流量测量的温度 及压力补偿,其作用之一就是将操作状态下的体 积流量换算成设计状态或标准状态的体积流量. 由于流量计是按设计状态工艺条件进行设计制造 或标定的,因此当操作工况偏离设计工况时,流 量测量将产生偏差.气体体积流量的温度和压力 补偿的另一个作用,就是修正由于流量计工作条 件偏离设计工艺条件所带来的测量误差. 就是由于气体的可压缩性,决定了它的流 量测量比液体复杂.气体流量计量与被测气体的 密度密切相关,而气体的密度又和温度、压力相 关.所以,气体的流量测量必须经过温压补偿, 才能准确的反应被测气体的流量数值.大部分气 体,可近似地视为理想气体,其密度可用理想气 体状态方程来表示.有的气体,如水蒸气,有别 于理想气体,其密度不宜简单地用理想气体状态 方程来表示. 目前,气体的测量主流仪表有孔板和涡街, 贸易计量采用质量流量计.质量流量计计量准 确,不存在温压补偿问题,但价格昂贵,在气体 测量中使用不多.本文主要介绍孔板和涡街的温 压补偿.

2 孔板测量理想气体的温压补偿 2.1 理想气体方程 理想气体状态方程(又称理想气体定律、普 适气体定律)是描述理想气体在处于平衡态时, 压强、体积、物质的量、温度间关系的状态方 程.它建立在玻意耳-马略特定律、查理定律、 盖-吕萨克定律等经验定律上. pV=nRT 若取标准状态(P0=1.01325*

105、 T0=273.15K) 下的1摩尔(mol)理想气体,由阿伏伽德罗 图1 温度补偿安装方案

90 91 kzcd.chuandong.com 控制系统 CD技术与应用 CONTROL SYSTEM (Avogadro)定律知,气体的摩尔体积为22.4L/ mol.因而,此时常数C取特定值,用R表示: R值称为普适气体常量(universal gas constant). 2.2 理想气体温压补偿公式推导 流量节流装置的国家标准GB/T2624-93中对 标准状态下差压气体流量计的示值修正,在气体 温度和压力改变时给出了气体体积流量计量的补 正公式: 式中,qv为气体体积流量;

p为气体压力;

T为 气体温度,Z为气体压缩系数;

ε为流束膨胀系数. 2.3 孔板测气体温压补偿公式的推导 被测介质的工作状态(温度、压力、粘度) 参数和设计值有所变化时,测量值和实际流量就 存在误差.因此,必须对流量进行在线修正,才 能反应出真实的流量来.即同一质量的气体, 在不同的压力和温度下体积是不同的,所以计 算气体时都以标准状态下的温度t=0℃,压力 P=101.33KPa abs时的体积状态下来计算.在计 算孔板时,操作状态下和标准状态下的体积换算 公式为: Q――操作状态下的的体积流量;