摘要(yào)：針對流量(liàng)計 在測量(liàng)氣體和蒸(zheng)汽流量時(shí)需對溫度(du)、壓力補償(chang)的問題，根(gen)📱據👈各流量(liang)計的測量(liàng)原理不同(tóng)，選擇合适(shì)的📞測溫點(dian)和測壓點(dian)位置對測(ce)量的準确(que)性至關重(zhong)要。分析了(le)幾種流量(liàng)計溫度、壓(ya)力補償的(de)目的以及(ji)溫度、壓力(li)參數的測(ce)量🥵要求，提(tí)出😘了測溫(wen)口、測壓口(kǒu)開🏃🏻口位置(zhì)的合🐇理選(xuǎn)擇。提供👈了(le)利用焦耳(ěr)－湯姆遜系(xì)數計算上(shang)下遊溫差(cha)的實例。
不(bu)同原理的(de)流量計,流(liu)體溫度和(hé)壓力的變(bian)化對測量(liang)🔞結果㊙️的影(yǐng)響各不相(xiàng)同,因此在(zai)測得流體(tǐ)的溫度🚶和(hé)壓🏃‍♀️力後,要(yao)按規定的(de)關系式進(jin)行補償。流(liu)體在管道(dao)内流動,由(yóu)于流量傳(chuan)感器、各種(zhǒng)阻流件的(de)影響,在管(guan)道的不同(tóng)部位測得(de)的溫度和(hé)壓力值也(yě)會有很大(dà)差異,因此(cǐ)🔞用作流量(liang)測量溫，度(du)壓力補償(chang)的測量☂️點(dian)的位置也(ye)有明确規(guī)定,不能随(sui)意确定。
下(xià)面以幾種(zhong)典型流量(liang)計爲例，論(lun)述流量測(ce)量中溫度(dù)壓力檢測(ce)點設計中(zhōng)的有關問(wèn)題。
1渦街流(liu)量計溫度(du)壓力測點(dian)的設計
1.1 渦(wō)街流量計(jì) 工作原理(li)
　　在流體流(liú)動的管道(dao)中設置1個(ge)旋渦發生(sheng)體(阻流件(jiàn)),于🎯是在發(fā)㊙️生🌈體下遊(you)就會交替(tì)地産生有(you)規則的旋(xuán)渦,這☔種旋(xuán)渦稱爲卡(kǎ)曼渦街，該(gāi)旋渦的頻(pín)率與流過(guò)發生體的(de)流速成正(zhèng)比關系。由(yóu)✨于旋渦流(liú)量傳感器(qi)🌈的流通截(jié)面積是1個(ge)✏️常數,因此(cǐ)旋渦的頻(pín)率與流過(guo)發生體的(de)流體體積(jī)流量成正(zhèng)比1-2]，如式（1）所(suǒ)示：

　　式中:qvf--旋(xuán)渦發生體(ti)出口的工(gōng)況體積流(liu)量，m3 /h;?--旋渦頻(pin)率,P/s;Kt--工作狀(zhuang)态下📧流量(liàng)系數,1/m3。
1.2溫度(du)壓力補償(cháng)的目的
1.2.1 氣(qi)體流量測(cè)量的溫度(du)壓力補償(cháng)
　　在氣體流(liu)量測量中(zhong),測得工作(zuò)狀态體積(ji)流量不是(shì)最終目的(de)，得⛱️到标準(zhǔn)狀态體積(ji)流量才是(shi)最終目标(biao)。由工作狀(zhuàng)态體積流(liú)💔量到标準(zhun)狀态體積(jī)流量的換(huàn)算，一般在(zai)流量演算(suan)器中完成(cheng),其依據如(rú)式(2)[3]:

　　式中: qvt--工(gong)況條件下(xia)的體積流(liú)量，m3/h;qvn--标準狀(zhuang)态體積流(liú)量,m3/h;pf,pn--工作狀(zhuang)态、标準狀(zhuang)态流體絕(jué)對靜壓，MPa, pn=0.101 325 MPa;Tf,Tn--工(gōng)況條件下(xia)、标🌈準狀态(tai)流體熱力(li)學📞溫度👅,K,Tn= 293.15 K;Zf,Zn- -工(gong)況條件下(xià)、标準狀态(tai)氣🈲體壓縮(suō)系數。
　　在式(shì)(2)中,Zf和Zn一般(ban)由流量演(yan)算器按設(shè)計 好的程(chéng)序自動計(jì)算得到[4],qv由(you)式(1)計算得(dé)到，而pf和Tf則(ze)必須經實(shi)測得☎️到。
1.2.2蒸(zhēng)汽流量測(ce)量的溫度(du)壓力補償(cháng)
　　在蒸汽流(liu)量測量中(zhong)，雖然也有(you)溫度壓力(li)補償，但補(bu)🧡償的意🙇🏻義(yi)與式(2)完全(quán)不同[3]
　　用渦(wō)街流量計(jì)測量蒸汽(qì)流量的系(xì)統中，測量(liàng)的目的是(shi)‼️得到蒸汽(qi)質量流量(liang)值,如式(3)所(suo)示:

　　式中: q,m質(zhi)量流量,kg/h;ρf一(yī)工況條件(jiàn)下的旋渦(wo)發生體出(chū)口蒸汽密(mì)度,kg/m3,可通過(guo)查蒸汽密(mì)度表得到(dào)
1)對于過熱(re)蒸汽，可由(you)流量演算(suàn)器按式(4)自(zì)動查蒸汽(qì)密🌈度🔴表得(dé)到:

　　由于蒸(zhēng)汽的狀态(tài)随溫度壓(ya)力參數而(ér)變化,因此(cǐ)有‼️些蒸汽(qì)流量計安(ān)裝地點的(de)蒸汽狀态(tai)難以确定(dìng),有時處于(yu)過♉熱狀态(tài),有㊙️時處于(yu)飽和狀态(tai)。白天管道(dao)内🛀流速高(gao),處于過熱(re)狀态;夜間(jiān)管👉道内流(liu)速低,進入(ru)飽和狀态(tai)。這時,應對(dui)其溫度壓(ya)力都進行(hang)測✏️量,由流(liu)量👉演算器(qì)自動判斷(duan)，如果處于(yú)過熱狀态(tai)，則儀表自(zì)動轉向根(gēn)據式⭕(4)查過(guò)熱蒸汽密(mì)度表;如果(guǒ)已進入💁飽(bao)和區間，則(ze)儀表自動(dòng)轉向按式(shì)(5)查飽和蒸(zheng)汽密度表(biǎo)。
　　利用蒸汽(qì)的溫度壓(yā)力參數自(zi)動判斷蒸(zhēng)汽處于過(guo)❗熱狀态還(hai)🏃‍♂️是飽和狀(zhuang)态,原理如(rú)圖1所示[3]。關(guan)鍵是判斷(duan)蒸汽的溫(wēn)🏃‍♂️度壓✉️力值(zhí)⭐是落在臨(lin)界飽和曲(qǔ)線的下方(fang)還是上方(fāng)，如果落在(zài)下方，則爲(wèi)過熱狀态(tài);如果落在(zai)上方，則爲(wèi)飽和狀态(tai)。

　　在這種情(qing)況下,一般(bān)壓力測量(liàng)精度高,查(cha)表得到的(de)密度🏃🏻值的(de)☁️精度也比(bi)較高,因此(ci)通常采用(yong)式(5)求取密(mì)度,式㊙️(6)一般(ban)不采用。
1.3溫(wen)度壓力測(cè)量點位置(zhì)的選取
　　氣(qì)體和蒸汽(qi)都是可壓(ya)縮流體，在(zài)流過渦街(jie)流量傳感(gǎn)器時,都會(huì)産生一定(dìng)的壓降。因(yīn)此,在管道(dào)上不同位(wèi)置開口☀️測(cè)流體的絕(jué)對靜壓,得(dé)到的結果(guǒ)也不同🧑🏽‍🤝‍🧑🏻。在(zài)旋渦發生(sheng)體上遊處(chù)，靜壓最高(gāo);在旋渦發(fa)生體流速(sù)最高處,靜(jing)壓最低,再(zai)往下遊,靜(jìng)壓會有少(shao)許恢複。
旋(xuan)渦發生體(ti)前後的永(yǒng)久性壓降(jiang)，計算公式(shì)如式(7)所示(shì):

式中:△p-旋渦(wō)發生體前(qián)後壓降,Pa;?--介(jiè)質流速,m/s.
　　以(yǐ)旋渦流量(liang)計爲例,不(bu)同型号流(liu)量儀用于(yu)溫度壓🈲力(li)補👄償✏️的溫(wen)度壓力測(ce)量點的安(an)裝位置有(you)不同的要(yao)求。壓力測(cè)點到旋渦(wō)發🐪生體的(de)上限距離(li)與下限距(ju)離有🌈很大(dà)差異。從3.5D~5.5D到(dào)3.5D~ 7.5D,使設計人(rén)員犯難,因(yīn)此研究該(gāi)距離對儀(yí)表的準确(que)安裝有💋重(zhòng)要意義。
　　仔(zǎi)細研究橫(héng)河渦街産(chan)品的發展(zhan)曆史,在*CD型(xing)儀表發展(zhǎn)階段，渦🔆街(jiē)流量計最(zuì)小通徑隻(zhi)能做到DN25,對(dui)于DN25渦街産(chǎn)品‼️,5.5D即爲138 mm,在(zai)法蘭下遊(yóu)的管道上(shang)開取壓口(kǒu),在工程上(shàng)還是可行(háng)的。但到了(le)🌈*D型儀表發(fa)展階段,最(zui)小通徑❄️可(ke)達到DN15，同樣(yang)是5.5D，但對👄應(ying)的尺寸變(bian)爲83 mm,要在♉如(rú)此短的距(jù)離上開取(qǔ)壓口,需要(yào)放✔️寬距離(li)以滿足工(gong)程中的需(xū)求。無論哪(na)種情況,實(shi)際上兩者(zhě)本質上是(shì)一🤟緻的。
2差(chà)壓流量計(ji)溫度壓力(li)測點位置(zhi)的設計
　　差(chà)壓式流量(liang) 計的種類(lèi)很多，下面(miàn)以使用最(zui)多的标準(zhǔn)差壓式流(liu)量計爲例(lì)，說🎯明溫度(dù)壓力測點(diǎn)位置的設(she)計
2.1差壓流(liú)量計工作(zuò)原理
差壓(yā)流量計工(gong)作原理如(ru)式(8)所示:

　　式(shì)中: C———流出系(xi)數;β———直徑比(bi)，β= d/D;D———管道内徑(jing),m;d--工作條件(jiàn)下節流件(jian)的開孔直(zhi)徑,m;ε1一-節流(liú)件正端取(qǔ)壓口平面(mian)上的可膨(peng)脹性系數(shu);ρ1一節流件(jiàn)正端取壓(yā)口平面上(shang)的流體密(mi)度,kg/m3。
　　差壓流(liú)量計的本(běn)質是質量(liang)流量計，在(zài)式(8)中,沒有(you)出現💞溫度(du)和壓力這(zhè)兩個變量(liàng),但應用這(zhe)種流量計(jì)測量氣體(tǐ)和🌈蒸汽的(de)流🔞量時，流(liú)體溫度和(he)壓力的變(biàn)化，會使式(shì)中的密度(du)ρ1産生變化(hua),進而影響(xiang)流量示值(zhi)。
對于組分(fèn)穩定的氣(qi)體,可用式(shì)(9)計算:

　　式中(zhong):p1--節流件正(zheng)端取壓口(kǒu)平面上的(de)流體壓力(lì)，MPa; pn--氣體标準(zhǔn)狀态🚶壓力(lì)，取值爲0.101 325 MPa;Tf1--節(jiē)流件正端(duan)取壓口平(ping)面上的流(liu)💋體溫度，K; Z f1一(yi)工作狀态(tài)下氣體壓(yā)縮系數,純(chún)數;Pn标✉️準狀(zhuang)态流體密(mi)度,kg/ m3。
　　對蒸汽(qì)來說,可用(yong)式(10)由流量(liàng)演算器自(zì)動查表的(de)方法得到(dao)ρ1[5]

　　毫無疑問(wèn)，式(9)和式(10)都(dōu)表明，壓力(li)取自正端(duan)取壓口,在(zài)具體實施(shi)時也比較(jiào)方便,難的(de)是正端取(qu)壓口處的(de)流體溫度(du)的測💋量。
該(gāi)标準還規(gui)定,一般可(ke)以假設差(chà)壓口上遊(you)和下遊的(de)流體溫度(du)是相同的(de)。然而，如果(guǒ)流體是非(fēi)理想流體(tǐ),而又需要(yào)計量準确(què)，且上遊取(qu)壓口和一(yi)次裝置下(xia)遊測👅溫處(chù)又存在較(jiao)大的壓力(lì)損失，則假(jia)設兩點之(zhī)間是等焓(hán)膨脹,必須(xu)根據下遊(you)溫度計算(suàn)上遊溫📞度(du)。對于孔闆(pǎn)計算時，應(ying)根據下式(shì)計算壓力(lì)損失Δ?。

　　式中(zhong): T--絕對(熱力(li)學)溫度;p--流(liú)經管道的(de)流體靜壓(yā); H--焓; Ro--通用氣(qi)⁉️體常數;Cm,P --定(ding)壓摩爾比(bi)熱容;Z--壓縮(suō)系數。
3渦輪(lun)流量計溫(wēn)度壓力測(cè)點的設計(jì)
　　 渦輪流量(liàng)計 用來測(cè)量氣體流(liu)量時,也需(xu)要進行溫(wen)度壓力補(bǔ)償，以便将(jiang)工作狀态(tai)下的體積(jī)流量換算(suàn)到标準狀(zhuàng)态體積👈流(liu)量.
3渦輪流(liú)量計溫度(du)壓力測點(dian)的設計
　　渦(wo)輪流量計(jì)用來測量(liàng)氣體流量(liàng)時,也需要(yào)進行溫度(dù)壓力補🐉償(chang)👉，以便将工(gōng)作狀态下(xia)的體積流(liu)量換算到(dào)标準狀态(tài)體⛹🏻‍♀️積流量(liàng)。
　　該換算所(suo)依據的公(gōng)式與式(2)相(xiang)同,但是由(you)于測量原(yuán)理的不同(tóng)，測壓點的(de)位置有很(hen)大的差别(bié)。GB/T 21391- 2008《用 氣體渦(wō)輪流量計(jì) 測量天然(rán)氣流量》給(gei)出了渦輪(lún)流量計在(zài)管道上典(diǎn)型🔞的安📱裝(zhuang)圖[9]]。同時在(zài)文字描述(shu)中規定,渦(wō)輪葉輪處(chù)的靜壓測(ce)壓口至少(shao)要有1個，孔(kǒng)徑範圍在(zài)3~ 12 mm。該标準同(tóng)時規定,溫(wēn)度傳感器(qì)應安裝在(zai)葉輪的下(xià)遊端，其離(lí)葉輪的距(ju)離應小于(yu)👈5D,伸入管道(dào)公稱通徑(jìng)約33%處,但長(zhang)度不能超(chao)過150 mm。
4結束語(yu)
1)用來測量(liàng)氣體和蒸(zheng)汽流量的(de)流量計,除(chú)了個别的(de)🥰流🌈量計🈚之(zhī)外，都需進(jin)行流體溫(wen)度、壓力補(bu)償。由于流(liu)體種類的(de)不同,補償(chang)的目的也(ye)不盡相同(tong);由于溫度(du)和壓力的(de)變化,對不(bú)同原理流(liú)量計的影(yǐng)響不相同(tóng),因此測溫(wen)點和測壓(yā)點位置也(yě)有不同的(de)要求,隻有(you)合理地确(que)定這些位(wèi)置,才🌈有可(kě)能準确地(dì)補償。
2)渦街(jie)流量計用(yòng)于溫度壓(yā)力補償的(de)測壓口，宜(yí)選在旋渦(wō)發生體下(xià)遊的直管(guǎn)段上，應盡(jin)可能靠近(jìn)流量計,但(dan)應便于施(shi)工和🙇🏻維修(xiu)(不能選在(zai)旋渦體上(shang)遊的直管(guan)段㊙️上)。測溫(wēn)口應選在(zài)測壓口下(xià)遊150~200 mm處。
3)差壓(yā)流量計用(yong)于溫度壓(ya)力補償的(de)測壓點，應(yīng)選在差壓(yā)正端取壓(ya)口處;測溫(wēn)點一般選(xuan)在差壓裝(zhuāng)置下💘遊5D~15D處(chù)⚽,并假設差(chà)壓口上遊(you)和下遊的(de)流體溫度(du)是相🔞同的(de)。如果是非(fei)❤️理想氣體(ti)，而又需要(yao)計量正确(què)，且上遊取(qǔ)壓口和差(chà)壓裝✔️置下(xia)遊測溫處(chù)又存在較(jiao)大的壓力(li)損失，則✨可(kě)采用焦耳(ěr)一湯姆遜(xun)系數計算(suan).上遊取壓(yā)口到下遊(you)溫口處的(de)相應溫差(chà)△T。
4)基于絕熱(rè)膨脹等焓(hán)變化的原(yuán)理,利用蒸(zhēng)汽性質表(biǎo),可方🔴便地(di)求取适用(yong)于蒸汽的(de)焦耳一湯(tang)姆遜系數(shu)🐪。
5)渦輪流量(liang)計用于溫(wen)度壓力補(bu)償的測壓(yā)點，宜設在(zài)🔆渦輪葉輪(lun)前取壓口(kǒu)處;測溫口(kou)應選在葉(yè)輪下遊段(duan),離葉輪的(de)距離💃應小(xiǎo)于5D。

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