摘要(yào):着重對過(guò)熱蒸汽流(liú)量計 量中(zhong)溫度、壓力(lì)補償的數(shu)學模型進(jin)行了分析(xi)，最後🈲提出(chu)了⁉️一種全(quan)新的微機(ji)全參數補(bǔ)償方式。
一(yi).引言
　　随着(zhe)成本意識(shi)的不斷增(zēng)強，人們對(duì)能源計量(liang)的正确率(lǜ)提出了🤞更(geng)高的要求(qiu)，流量測量(liang)中的溫度(du)、壓力補償(chang)逐漸被提(tí)上了議事(shì)日程。由于(yu)流量測量(liang)裝置的設(shè)計提供的(de)設計溫度(dù)、壓力與實(shí)際運行的(de)工作溫度(dù)、壓力有一(yi)定的差異(yi)，再加上由(yóu)于工藝條(tiao)件造成流(liú)體溫度♋、壓(ya)力波動較(jiào)⭐大，緻使測(ce)出的流量(liàng)不能真實(shí)反映其工(gong)作狀态下(xià)的實際流(liu)量。絕大多(duō)數流量計(jì),隻有在流(liu)體工況與(yu)設計條件(jian)一緻的情(qing)況下🌈才能(néng)保證較高(gāo)的測量精(jīng)度，有些流(liu)體如氣體(tǐ)、蒸汽，流體(ti)工況變化(hua)對測量精(jing)度的💁影響(xiang)特别大，必(bì)⛹🏻‍♀️須進行補(bu)償。不同類(lèi)别👣的流量(liang)🈲測量裝置(zhi)，測量不同(tong)的流體介(jie)質，其溫度(du)壓力補償(chang)公式選擇(zé)的數學模(mo)型是⁉️有差(chà)異的。因此(cǐ),有必要對(dui)對流量計(ji)量中溫度(dù)、壓力補償(cháng)的數✉️學模(mo)型加以分(fen)析、研究，總(zong)結💞出一套(tào)全新的補(bu)償方式，盡(jin)可能地消(xiāo)除系統誤(wù)❓差，使計量(liang)精☎️度提高(gao)到一個新(xin)的水平。
二(èr).過熱蒸汽(qi)流量計量(liang)的補償
　　在(zài)蒸汽流量(liang)的計量上(shang)，密度雖然(rán)也是溫度(dù)、壓力的函(hán)數🥰，但不再(zai)遵循理想(xiǎng)氣體狀态(tài)方程，且在(zài)不同壓力(li)、溫度區間(jiān)，函數關系(xi)不同，很難(nán)用一個簡(jiǎn)單的或統(tong)一的函數(shù)關👄系式來(lai)表示。下面(miàn)我們分析(xī)常用水蒸(zheng)氣密度的(de)确定方☂️法(fǎ)。
1.密度的确(què)定方法。
　　工(gōng)業或工程(cheng)上應用的(de)水蒸汽大(da)多是處于(yú)剛剛脫離(lí)液态或離(li)液态較近(jin)時的狀态(tai)，它的物理(li)、化學性♊質(zhì)與理想氣(qi)體✌️大不相(xiàng)同🌍，應視爲(wei)實際氣體(ti)。水蒸氣的(de)物理性質(zhì)較理想氣(qì)體要複雜(za)得多，故不(bú)能用簡單(dān)的數學表(biao)達加以描(miáo)述，所以，在(zài)以往的工(gōng)程計算中(zhōng)，凡涉及水(shuǐ)蒸氣的狀(zhuang)态參數數(shu)值,大都從(cóng)相關的水(shui)蒸氣表中(zhōng)直接查取(qu)。
　　随着電子(zǐ)技術的發(fā)展，計算機(jī)(或單片機(jī))已廣泛應(ying).用☀️于📱流量(liang)測量儀表(biao)中，其存儲(chu)能力、快速(sù)計算能力(li)爲正确、快(kuài)速的🌈确定(dìng)水蒸氣的(de)密度提供(gòng)了有力的(de)手段。
1.1現在(zai)介紹在二(èr)次僅表中(zhong)常用的水(shuǐ)蒸氣密度(du)的确定方(fang)🍉法。
1.1.1查表法(fǎ):把水蒸氣(qi)密度表裝(zhuāng)入計算機(jī)系統中，
　　根(gēn)據實際工(gong)況下的溫(wēn)度、壓力值(zhí)，從表中直(zhi)接查出相(xiàng)👉應的密度(dù)值
1.1.2計算法(fa):
①自己拟合(hé)公式(或者(zhe)出版物給(gěi)出公式)
②IFC1967公(gōng)式
　　目前，我(wǒ)們采用的(de)密度補償(cháng)的拟合公(gōng)式爲:
 
式中(zhong):-溫度,℃;P-表壓(ya),Mpa;
蒸汽實際(ji)工況條件(jian)爲:
工作壓(yā)力變化範(fan)圍:0.1-1.1MPa
工作溫(wen)度變化範(fàn)圍:160-410℃
下面，我(wǒ)們取特殊(shū)點對公式(shì)(1)進行驗證(zhèng):
 
　　通過以上(shang)驗證上算(suàn)，我們目前(qian)采用的密(mì)度補償公(gōng)式的計☂️算(suan)誤差太大(da),顯然不能(néng)滿足計量(liàng)儀表的要(yao)求。我們流(liu)量計量絕(jué)大部分已(yǐ)進入微機(ji)網絡，因此(cǐ)，理想的是(shì)采用IFC1967公式(shì)”。
1.2比較。
　　查表(biǎo)法:根據1FC1967公(gong)式”制定的(de)數表，考慮(lǜ)了各個不(bu)同區域的(de)特性,目前(qian)它是比較(jiao)完整和全(quan)面的。但它(ta)數據量大(dà)☁️，需要占用(yong)📧大量的内(nei)存，應用數(shù)表要首先(xian)判斷是飽(bǎo)和蒸汽還(hai)是過熱☀️蒸(zhēng)汽，再查不(bu)同的數表(biǎo)，另外數表(biǎo)的變量有(yǒu)一定⭐步長(zhǎng)的非連續(xù)量，對于兩(liang)點之✉️間的(de)數據，需經(jing)過數學内(nèi)插處理獲(huò)得。
　　應用公(gong)式計算:不(bú)需占有大(dà)量的内存(cun)空間，便于(yu)智能儀表(biao)應用，至于(yú)使用哪一(yī)個公式，根(gen)據不同場(chang)所和不同(tóng)需🌈要，選用(yong)不同公式(shi)。采用TFC1967公式(shì)”雖然公式(shi)繁雜一些(xie)，但在壓⛱️力(lì)爲0-16.65MPa範圍内(nèi)，計👅算的過(guo)熱蒸汽及(jí)飽和蒸汽(qi)密🏒度值完(wán)全符合國(guo)際标準。應(yīng)用公式隻(zhi)需💚安裝有(yǒu)溫度、壓力(li)變送器，不(bú)需要判斷(duan)是飽和狀(zhuàng)态或過熱(rè)狀态就可(kě)以正确測(cè)量💜。對于确(què)定是飽和(hé)蒸汽的場(chǎng)合,隻需要(yào)将公式稍(shao)做變動，隻(zhi)用測溫或(huo)測壓，就可(ke)正确計算(suàn)飽和蒸汽(qi)密度。
2.流量(liàng)公式的确(que)定。
　　在蒸汽(qi)計量中用(yòng)節流元件(jian)作爲傳感(gan)元件時用(yòng)計算法進(jin)🈲行補償，其(qi)流量公式(shi)爲:
 
式中:qm-質(zhi)量流量,kg/s;
e-流(liu)出系數;
d-節(jiē)流件開孔(kong)直徑,m;
ε-可膨(péng)脹性系數(shu);
p-被測流體(tǐ)密度,kg/m3;
β-節流(liu)件孔徑與(yu)直管段内(nèi)徑之比，β=d/D;
△P-差(chà)壓,Pa;
　　而用 渦(wo)街流量計(ji) 量時，它的(de)輸出脈沖(chong)信号不受(shou)流體組分(fèn)變化的影(yǐng)❌響，即僅表(biao)系數在一(yi)定雷諾數(shu)範圍内僅(jin)與洲渦發(fa)生體及管(guǎn)道的尺寸(cùn)❓有關💚，但是(shì)作爲流量(liàng)計在物料(liào)平衡及能(neng)源計量中(zhōng)需檢測質(zhi)量流量，這(zhè)時流量的(de)輸出信号(hào)🈲應同時檢(jian)測體積流(liú)♋量和流體(tǐ)密度，流體(tǐ)組份對流(liu)量計還是(shì)存在直接(jie)影響，其流(liú)量公式爲(wèi):
 
式中:qv-體積(jī)流量，m3/h;
Sr-斯特(te)勞哈爾系(xi)數;
m-漩渦發(fa)生體兩側(ce)弓形面積(jī)與管道橫(heng)截面面積(jī)之比;
d-漩渦(wo)發生體硬(ying)面寬度,m;
D-管(guǎn)道通徑,m;
f-漩(xuan)渦的發生(shēng)頻率，Hz/s;
qm=pq、4)
式中(zhong):qv-體積流量(liàng);m3/h;
qm-質量流量(liàng),Kg/s;
p-被測流體(tǐ)密度,kg/m3;
　　由流(liú)量公式(2).(4)可(ke)知，流量與(yǔ)密度的關(guān)系分别與(yǔ)C和p成正比(bǐ),如♻️果用錯(cuò)将造成很(hěn)大的計算(suàn)誤差，同時(shi)，溫度🔞(℃)與熱(rè)力學溫度(dù)🥰(K)的代入也(ye)應正确處(chu)理。
　　考慮上(shàng)述原因，有(you)必要對補(bu)償軟件和(he)智能流量(liàng)計算儀進(jin)行🔅測試和(he)校準。方法(fǎ)爲:由LG節流(liu)裝置設計(jì)及管理軟(ruan)件》計算出(chū)對應點🔴補(bǔ)償流量的(de)理論值，再(zài)對流量計(jì)輸入相同(tong)工沉㊙️參數(shu)得到相應(yīng)的顯示值(zhí)，這時将流(liú)量👄計的顯(xian)示.值與理(lǐ)論值進行(háng)比較即可(kě)達到校準(zhun)的目的。曆(lì)來流量👈校(xiào).準與設備(bei)和流量儀(yí)表兩大主(zhu)題是🚩研究(jiū)的中心，流(liu)量儀表标(biao)準和檢㊙️定(ding)規程是流(liú)量❄️正确計(jì)量的保證(zhèng)，針對目📱前(qián)國内智能(néng)流量✉️演算(suan)器和相關(guan)計📱算機軟(ruan)件的現狀(zhuàng)，建立國家(jiā)有關部門(men)應出台一(yī)部相應的(de)檢定校準(zhǔn)規程，以便(bian)于👣技術監(jiān)督和管理(li)。
三微機的(de)全參數補(bǔ)償
根據
 
　　對(dui)氣體介質(zhi)進行補償(cháng)時，在低壓(yā)範圍内，可(ke)以利用理(li)想氣體狀(zhuàng)态方程來(lái)進行溫度(du)、壓力補償(cháng)。但在高壓(yā)時🤩，則必須(xū)考慮氣體(ti)壓縮系數(shu)的影響。對(duì)于過熱蒸(zheng)氣,必㊙️須作(zuo)實際氣體(tǐ)處理。對于(yu)大部分氣(qì)體,在低壓(yā)區(如小于(yu)1MPa)的壓縮系(xì)數都接近(jìn)于1。在該區(qū)域内,隻要(yao)溫度不是(shi)太低，即使(shǐ)不㊙️對壓縮(suō)系數進行(háng)修正，也⛹🏻‍♀️不(bú)會引起明(ming)✔️顯的誤差(chà)，完全可以(yǐ)滿足工程(chéng)上的要求(qiu)。但在高壓(ya)區，則必須(xu)考慮壓縮(suō)系數的影(ying)響，否則将(jiāng)會造成明(míng)顯的誤差(chà)。像常規方(fāng)法那樣将(jiang)K看成常數(shù)，将會造成(cheng)不可忽視(shì)的測量誤(wù)差。分析計(jì)算表明，當(dang)溫度和壓(ya)力在⭕設計(ji)值T.和p.的基(jī)礎上變化(huà)20%，ReD變化60%時，如(ru)果我們隻(zhi)補償密度(du)變✨化的影(yǐng)響，那麽，即(jí)使密度🚶‍♀️變(biàn)化可能引(yin)入的誤差(chà)爲零，即認(ren)爲已實現(xiàn)了對密度(dù)的完全💃補(bu)償，其它各(gè)餘留參數(shu)變化累加(jia)後的最大(dà)誤差仍可(ke)達6%左右。其(qi)中,ε引入的(de)誤差最爲(wei)明顯。對于(yú)常規儀表(biǎo)來說,這些(xie)餘留誤差(chà)沒有可能(neng)得到補♌償(cháng)。而㊙️對于微(wēi)機補償系(xi)統來說，補(bǔ)償這些餘(yu)留參數的(de)變化已成(cheng)爲可能。所(suo)以，一般來(lái)說，微機補(bǔ)償系統除(chú)補償密度(dù)外,還應考(kao)慮整個補(bǔ)償方程中(zhōng)其它參🐆數(shù)變化的🌐補(bǔ)償問題,即(jí)全參數補(bǔ)償。
四結語(yu)
　　總而言之(zhi)，選擇合适(shì)的溫度、壓(yā)力補償公(gōng)式，就必須(xu)🏃🏻全🚶‍♀️面地了(le)解流量測(ce)量的方式(shi)。在測量介(jie)質，測量裝(zhuāng)置，流體工(gōng)況，流量單(dan)位均不同(tóng)的場合，采(cǎi)用正确的(de)溫度、壓🔞力(lì)補償㊙️方式(shì)，才能獲得(dé)正确的流(liú)量。此外，計(ji)算機的應(yīng)🤩用也堪稱(chēng)檢測技術(shu)中的一場(chǎng)革命，它使(shi)各類過程(cheng)參數的檢(jian)測由常規(guī)儀表時代(dài)進入了計(ji)算機時代(dài)，同時也使(shǐ)企業綜合(hé)自動化和(hé)生産過程(chéng)控制得以(yi)實現，是今(jīn)後檢測與(yu)控制系統(tong)發展的必(bì)👣然🏃‍♀️趨勢。

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