PDF《气体测量中的温压补偿应用》

Q0――标准状态下的体积流量;

T――操作温度;

T0――标准温度;

P――操作压力;

P0――标准压力;

Z――压缩系数,5MPa以下气体近似为1,所 以一般可以忽略. 操作状态下的气体密度和标准状态下的气体 密度换算公式为: ρ――操作状态下的气体密度;

ρ 0――标准状态下的气体密度;

孔板的计算公式为: K――流量系数;

Δp――差压;

最终导出公为: 特别要注意: 公式中T设和P设都是标况下的温度和压力.T测和P测是工况下的温度和压力. 可见,当气体的实际工况与设计工况相同 时,流量计的示值与实际值相符(仅与差压有 关),当实际工况偏离设计工况时,实际流量还 会随着温度、压力的变化而变化.例如,压力变 化25%,流量就会相差50%,可见误差极大.因此,气体流量测量必须进行温压补偿. 以下举例对蒸汽流量测量温压补偿进行说明 例:蒸气流量,设计压力p0=0.6MPa,设计温度 T0=240℃,当温度、压力发生变化:即实际压力 p1=0.65MPa,实际温度T1=250℃时,假设未经温 压补偿时其显示的流量为5t/h,那么经温压补偿后 其流量: Q=5*SQRT{(273.15+240)*(0.65+0.1) /(273.15+250)*(0.6+0.1)} 计算得出:Q=5.25t/h 其相对误差Δ=4.8%,可见误差较大.因此 在实际生产中,当要计量的蒸汽流量受温度、压 力的影响很大时,其体积流量的计量必须进行温 压补偿.而通常解决的方法是采用分离式补偿, 即为测量系统增设温度传感器和压力传感器,在 二次表或DCS中通过温压补偿,从而计算出实际 温度、压力下的流量,大大提高了计量的准确性. 2.4 孔板流量计安装 孔板流量计的正确安装是仪表能够准确计量 的前提,节流装置安装时要注意节流件开孔必须 与管道同轴,节流件方向不能装反.管道内部不 得有突出物.孔板流量计必须要有足够的前后直 管段,前后直管段内不能有温度等测量元件或开 设其他测压口,测量气体时,取压口要在管道上 部,为了防止气体中出现带液现象,引压管线要 始终保持一个朝上的角度.如果是蒸汽测量,取压 口最好是90°平行引出,经过冷凝灌后垂直朝下.

3 涡街流量仪表的温压补偿 3.1 涡街流量计介绍 涡街流量计的测量原理不同于孔板,各有 特色.某些说明书特别指出,本流量计不受密度 影响.有些用户可能认为,采用此类流量计不用 进行温压补偿了.其实不然,使用此类流量计测 量气体,同样存在温压补偿问题.例如涡街流量 计,通过检测涡街频率f,根据f与流速v成正比而 求得气体的体积流量.其f与v的关系式为: 式中:d为漩涡发生体迎着流向的宽度;

D为 管道内径;

Sr为斯特劳哈尔常数. 从公式本身看,流体的体积流量与密度无 关.但涡街流量计所检测到的体积流量是工作状 态下的流量q.而仪表的标尺是应与标准状态下的 流量为刻度的.它们之间的换算关系式就是前面 推得的式为: 由此可见,虽然原理表达式中流量与密度无 关,但是刻度的换算公式中却含有密度.因此, 用此类仪表进行气体流量测量时,同样存在温压 补偿问题,只是补偿公式不同而已.否则,仪 表的示值就不能反映真实流量,其误差也是很大 的. 3.2 涡街流量计测量公式推导 根据公式: 可见,涡街流量计的 刻度值和密度相关. 根据气体方程:PV=nRT;

nR=PV/T 对于理想气体n和R是恒定的值 所以: 进而推得: 式中P工是工况下测量的压力,如果气体测量 的测量变送器输出是表压,则需要在测量结果的 基础上加标准大气压1.013*105帕,V工为工况下 的体积流量,一般单位为M3 /h,T标为标况下的温 度,一般0℃(273.15K),T工为工况下的测量温 度,一般是测量值加273.15,单位为K,P标为标 准大气压1.013*105帕. 工业测量是一般使用简化公式: 标况流量=k*工况流量*P*273.15/(t+273.15) 式中k压缩系数,5MPa以下气体近似=1 P为绝对压力,单位公斤力每平方厘米 从公式中可以看出,温度变化1℃影响只有 近300分之一,因此温度变化影响比较小,一般有 些计量可以粗略的简化为: 标况流量=工况流量*(压力+1) 所以涡街流量计在测量时,一般工况流量除 以气体绝对压力,就可以估算出标况下的流量来. 3.3 涡街温压固态补偿 涡街流量计一般很少有自带温度和压力传感 器,实现内部补偿的.但是涡街流量计一般都有 补偿模块,可以把操作压力和操作温度输入仪表 内部,仪表通过计算,输出标立流量.但是这种 补偿是固态的,如果压力和温度不稳........