摘要：針(zhēn)對流量(liàng)計 在測(cè)量氣體(ti)和蒸汽(qì)流量時(shí)需對溫(wēn)度、壓力(lì)補償的(de)問題，根(gēn)👄據各☁️流(liu)量計的(de)測量原(yuan)理不同(tong)，選擇合(hé)适的測(ce)溫點和(hé)測壓🏃‍♀️點(diǎn)位置對(duì)測量的(de)準确性(xing)至關重(zhòng)要。分析(xi)了幾種(zhong)流量計(ji)溫度、壓(yā)力♻️補償(cháng)的目的(de)以及溫(wēn)度、壓力(lì)參🔞數的(de)測量要(yào)求，提出(chu)了測溫(wen)口、測壓(yā)口開口(kou)位置的(de)合理選(xuǎn)擇。提供(gòng)了利用(yong)焦耳－湯(tāng)姆遜系(xi)數計算(suàn)上下遊(yóu)溫差的(de)實例。
不(bu)同原理(li)的流量(liang)計,流體(tǐ)溫度和(he)壓力的(de)變化對(duì)測量結(jie)✨果的🏒影(ying)響各不(bú)相同,因(yīn)此在測(ce)得流體(tǐ)的溫度(dù)和壓力(lì)後💛,要按(an)規定的(de)關系式(shi)進行補(bǔ)償。流體(tǐ)在管道(dào)内流動(dòng),由于流(liu)量傳感(gan)器、各種(zhǒng)阻流件(jian)的影響(xiang),在管道(dào)的不同(tong)部位測(ce)得的溫(wēn)度和壓(yā)力值也(yě)會有很(hěn)大差異(yi),因此用(yong)作流量(liang)測量溫(wēn)，度壓力(lì)補償的(de)測量點(diǎn)的位置(zhì)也⁉️有明(míng)确規定(dìng),不能随(suí)意确定(dìng)。
下面以(yi)幾種典(diǎn)型流量(liang)計爲例(li)，論述流(liu)量測量(liàng)中溫度(dù)壓力👌檢(jiǎn)測點設(shè)計中的(de)有關問(wèn)題。
1渦街(jiē)流量計(ji)溫度壓(yā)力測點(dian)的設計(jì)
1.1 渦街流(liú)量計 工(gōng)作原理(li)
　　在流體(tǐ)流動的(de)管道中(zhōng)設置1個(ge)旋渦發(fa)生體(阻(zu)流件),于(yú)是在發(fā)生體下(xia)遊就會(huì)交替地(di)産生有(you)規則的(de)旋🎯渦,這(zhè)種旋渦(wo)稱爲卡(kǎ)曼渦街(jiē)，該旋渦(wo)的頻率(lü)與流過(guo)⁉️發生體(tǐ)的流速(su)成正比(bi)關系。由(you)♍于旋渦(wō)流量傳(chuan)感器的(de)流通截(jié)面積是(shi)1個常數(shu),因此旋(xuán)渦的頻(pin)率與流(liú)過🐆發生(shēng)體的流(liu)🔞體體積(jī)流量成(cheng)正比1-2]，如(rú)式（1）所示(shi)：

　　式中:qvf--旋(xuan)渦發生(shēng)體出口(kǒu)的工況(kuàng)體積流(liú)量，m3 /h;?--旋渦(wo)頻率🏃‍♀️,P/s;Kt--工(gōng)👈作狀态(tai)下流量(liàng)系數,1/m3。
1.2溫(wen)度壓力(li)補償的(de)目的
1.2.1 氣(qì)體流量(liang)測量的(de)溫度壓(yā)力補償(chang)
　　在氣體(ti)流量測(cè)量中,測(ce)得工作(zuò)狀态體(ti)積流量(liang)不是最(zuì)終目的(de)，得到标(biao)準狀态(tài)體積流(liu)量才是(shì)最終目(mu)标✊。由工(gōng)作狀态(tai)體積流(liú)量到😘标(biāo)準狀态(tài)體積流(liú)量的換(huàn)👌算，一般(bān)在流量(liang)演算器(qì)中完成(chéng),其依據(ju)如式(2)[3]:

　　式(shì)中: qvt--工況(kuang)條件下(xia)的體積(ji)流量，m3/h;qvn--标(biao)準狀态(tài)體積流(liú)量,m3/h;pf,pn--工作(zuò)狀态、标(biao)準狀态(tài)流體絕(jué)對靜壓(ya)，MPa, pn=0.101 325 MPa;Tf,Tn--工況條(tiao)件下、标(biāo)準狀态(tài)流體熱(rè)力學溫(wen)度,K,Tn= 293.15 K;Zf,Zn- -工況(kuang)條件下(xia)、标準狀(zhuang)态氣體(tǐ)壓縮🌂系(xi)數。
　　在式(shi)(2)中,Zf和Zn一(yi)般由流(liu)量演算(suàn)器按設(she)計 好的(de)程序自(zi)動計算(suàn)得到✍️[4],qv由(you)式(1)計算(suan)得到，而(ér)pf和Tf則必(bi)須經實(shí)測得到(dao)。
1.2.2蒸汽流(liu)量測量(liàng)的溫度(dù)壓力補(bu)償
　　在蒸(zhēng)汽流量(liàng)測量中(zhong)，雖然也(ye)有溫度(du)壓力補(bu)償，但補(bu)❓償的意(yì)義與式(shi)(2)完全不(bu)同[3]
　　用渦(wo)街流量(liàng)計測量(liàng)蒸汽流(liú)量的系(xi)統中，測(ce)量的目(mù)的是得(de)到蒸汽(qi)質量流(liu)量值,如(rú)式(3)所示(shì):

　　式中: q,m質(zhì)量流量(liàng),kg/h;ρf一工況(kuang)條件下(xià)的旋渦(wo)發生體(tǐ)出口蒸(zhēng)汽密度(dù)🔞,kg/m3,可通過(guo)查蒸汽(qì)密度表(biǎo)得到
1)對(dui)于過熱(rè)蒸汽，可(ke)由流量(liang)演算器(qi)按式(4)自(zi)動查蒸(zheng)汽🔴密度(du)表得到(dào):

　　由于蒸(zhēng)汽的狀(zhuàng)态随溫(wen)度壓力(li)參數而(ér)變化,因(yin)此有些(xiē)蒸汽流(liú)量計安(ān)裝地點(dian)的蒸汽(qi)狀态難(nan)以确定(ding),有時處(chu)于過熱(rè)狀✌️态,有(you)🍉時處于(yu)飽和狀(zhuang)态。白天(tiān)管道内(nèi)♈流速高(gao),處于過(guo)熱狀态(tai);夜間管(guan)💃道内流(liu)速低,進(jin)入飽和(he)狀态。這(zhè)👈時,應對(dui)其溫度(du)壓力都(dou)進行測(ce)量,由流(liú)量演算(suan)器自動(dòng)判斷，如(rú)果處于(yú)過熱狀(zhuang)态，則儀(yí)表自動(dòng)轉向根(gēn)據式㊙️(4)查(chá)🌈過熱蒸(zheng)汽密度(dù)表;如果(guǒ)已進入(rù)飽和✔️區(qū)間，則儀(yi)表自動(dong)轉向按(àn)式(5)查飽(bao)和蒸汽(qi)密度表(biǎo)。
　　利用蒸(zheng)汽的溫(wēn)度壓力(li)參數自(zì)動判斷(duan)蒸汽處(chù)于過🌈熱(re)狀🐇态還(hai)是飽和(he)狀态,原(yuán)理如圖(tú)1所示[3]。關(guān)鍵是判(pan)斷⭐蒸汽(qì)的溫度(du)壓力值(zhí)是落❌在(zai)臨界飽(bao)和曲線(xian)的下方(fang)✔️還是上(shàng)方，如果(guo)落在下(xià)方，則爲(wei)過熱狀(zhuang)😘态;如果(guǒ)落在上(shàng)方，則爲(wèi)🛀飽和狀(zhuàng)态。

　　在這(zhe)種情況(kuàng)下,一般(bān)壓力測(cè)量精度(dù)高,查表(biǎo)得到的(de)密度值(zhi)的精度(du)也比較(jiao)高,因此(ci)通常采(cǎi)用式(5)求(qiu)取密度(du),式(6)一般(ban)不采用(yong)。
1.3溫度壓(ya)力測量(liàng)點位置(zhì)的選取(qu)
　　氣體和(hé)蒸汽都(dōu)是可壓(ya)縮流體(tǐ)，在流過(guò)渦街流(liú)量傳感(gan)器時,都(dōu)會産生(shēng)一定的(de)壓降。因(yin)此,在管(guan)道上不(bú)同位置(zhi)🧡開口測(ce)流體的(de)絕對靜(jìng)壓,得到(dao)的結果(guo)也不同(tóng)。在旋渦(wō)發生體(tǐ)💔上遊處(chu)，靜壓最(zui)高;在旋(xuán)渦發生(shēng)體流🔞速(sù)最高處(chu),靜壓最(zui)低,再往(wang)下遊,靜(jing)壓會有(yǒu)👄少許恢(huī)複。
旋渦(wo)發生體(tǐ)前後的(de)永久性(xing)壓降，計(jì)算公式(shi)如式(7)所(suǒ)⭐示:

式中(zhong):△p-旋渦發(fa)生體前(qián)後壓降(jiàng),Pa;?--介質流(liú)速,m/s.
　　以旋(xuán)渦流量(liàng)計爲例(lì),不同型(xing)号流量(liàng)儀用于(yú)溫度壓(yā)力補償(chang)的溫🤞度(du)壓力測(cè)量點的(de)安裝位(wèi)置有不(bú)同的要(yào)求。壓力(lì)測點到(dào)旋🔞渦發(fā)🥰生體的(de)上限距(ju)離與下(xia)限距離(li)有很大(da)差異。從(cóng)3.5D~5.5D到3.5D~ 7.5D,使設(she)計人員(yuan)犯難,因(yin)此研究(jiu)⛷️該距離(lí)對🛀儀表(biǎo)的準💛确(que)安裝有(you)重要意(yì)義。
　　仔細(xì)研究橫(héng)河渦街(jie)産品的(de)發展曆(lì)史,在*CD型(xing)儀表發(fa)展階段(duan)，渦街流(liu)量計最(zui)小通徑(jìng)隻能做(zuò)到DN25,對于(yu)DN25渦街産(chan)品,5.5D即爲(wèi)138 mm,在法蘭(lán)下遊的(de)管道上(shàng)開取壓(ya)口,在工(gōng)程上還(hái)是可行(hang)的⭕。但到(dao)了*D型儀(yi)表發展(zhǎn)階🐅段,最(zuì)小通徑(jìng)可達到(dao)DN15，同樣是(shì)5.5D，但對應(ying)的尺寸(cùn)變爲83 mm,要(yào)在如此(cǐ)短的距(ju)離上開(kāi)取壓口(kou),需要放(fang)寬距離(lí)以滿足(zu)工程中(zhong)的♻️需求(qiú)。無論哪(na)‼️種情況(kuàng),實際上(shang)兩者本(ben)質上是(shi)一緻的(de)。
2差壓流(liú)量計溫(wen)度壓力(li)測點位(wei)置的設(shè)計
　　差壓(ya)式流量(liàng) 計的種(zhong)類很多(duō)，下面以(yi)使用最(zuì)多的标(biāo)準差壓(yā)式流🔅量(liàng)計爲例(li)，說明溫(wēn)度壓力(li)測點位(wèi)置的設(she)計
2.1差壓(yā)流量計(jì)工作原(yuan)理
差壓(yā)流量計(jì)工作原(yuán)理如式(shi)(8)所示:

　　式(shì)中: C———流出(chū)系數;β———直(zhi)徑比，β= d/D;D———管(guan)道内徑(jìng),m;d--工作條(tiáo)件下節(jie)流件的(de)😘開孔直(zhí)徑,m;ε1一-節(jiē)流件正(zheng)端取壓(ya)口平面(mian)上的可(kě)膨脹✏️性(xing)系🔴數;ρ1一(yi)節流件(jian)正🔆端取(qǔ)壓口平(píng)面上的(de)流體密(mì)度,kg/m3。
　　差壓(yā)流量計(jì)的本質(zhì)是質量(liàng)流量計(jì)，在式(8)中(zhōng),沒有出(chu)現溫💔度(du)和壓力(li)這兩個(ge)變量,但(dan)應用這(zhe)種流量(liàng)計測量(liang)氣體和(he)㊙️蒸汽💰的(de)流量時(shi)㊙️，流體溫(wen)度和壓(yā)力的變(biàn)化，會使(shi)式中的(de)密度ρ1産(chǎn)生變化(hua),進而影(ying)響流量(liang)示值。
對(duì)于組分(fèn)穩定的(de)氣體,可(kě)用式(9)計(ji)算:

　　式中(zhong):p1--節流件(jian)正端取(qu)壓口平(píng)面上的(de)流體壓(ya)力，MPa; pn--氣體(tǐ)👉标準狀(zhuàng)态壓力(lì)，取值爲(wei)0.101 325 MPa;Tf1--節流件(jiàn)正端取(qǔ)壓口平(ping)面上的(de)流體溫(wen)度，K; Z f1一工(gong)作狀态(tai)下氣體(tǐ)壓縮系(xi)數,純數(shu);Pn标準狀(zhuang)态流體(tǐ)密度,kg/ m3。
　　對(duì)蒸汽來(lai)說,可用(yong)式(10)由流(liu)量演算(suàn)器自動(dòng)查表的(de)方法得(de)到ρ1[5]

　　毫無(wu)疑問，式(shi)(9)和式(10)都(dōu)表明，壓(yā)力取自(zi)正端取(qu)壓口,在(zai)具⛹🏻‍♀️體實(shi)施時也(yě)比較方(fang)便,難的(de)是正端(duan)取壓口(kǒu)處的流(liu)體溫度(du)的測量(liang)。
該标準(zhǔn)還規定(ding),一般可(kě)以假設(she)差壓口(kǒu)上遊和(hé)下遊📐的(de)🐆流體溫(wen)度是相(xiàng)同的。然(ran)而，如果(guǒ)流體是(shi)非理想(xiǎng)流體,而(er)又需要(yao)計💜量準(zhun)确，且🌈上(shang)遊取壓(yā)口和一(yī)次裝置(zhi)下遊測(ce)溫處又(yòu)存在較(jiào)🙇🏻大的壓(yā)力損失(shi)，則假設(shè)兩點🚶‍♀️之(zhi)間是等(děng)焓膨脹(zhàng),必🚶須根(gēn)據下🌈遊(you)溫度計(ji)算上遊(yóu)溫度。對(dui)于孔闆(pǎn)計算時(shi)，應根🌂據(jù)下式計(ji)算壓力(lì)損失Δ?。

　　式(shi)中: T--絕對(duì)(熱力學(xué))溫度;p--流(liu)經管道(dao)的流體(ti)靜壓; H--焓(hán); Ro--通用🏃🏻‍♂️氣(qì)體常☂️數(shu);Cm,P --定壓摩(mo)爾比熱(rè)容;Z--壓縮(suo)系數。
3渦(wō)輪流量(liang)計溫度(du)壓力測(cè)點的設(she)計
　　 渦輪(lun)流量計(jì) 用來測(ce)量氣體(ti)流量時(shí),也需要(yao)進行溫(wēn)度壓力(li)補償✉️，以(yǐ)便将工(gong)♉作🏃狀态(tài)下的體(ti)積流量(liang)換算到(dào)标準狀(zhuang)态體積(ji)♈流量.
3渦(wo)輪流量(liang)計溫度(du)壓力測(cè)點的設(shè)計
　　渦輪(lun)流量計(jì)用來測(ce)量氣體(tǐ)流量時(shí),也需要(yao)進行溫(wēn)度🌂壓力(lì)補償✍️，以(yǐ)便将工(gong)作狀态(tai)下的體(tǐ)積流量(liang)換算到(dao)标準狀(zhuang)📧态體積(jī)流量。
　　該(gāi)換算所(suǒ)依據的(de)公式與(yǔ)式(2)相同(tong),但是由(you)于測量(liang)原理的(de)🏃🏻不同，測(cè)壓點的(de)位置有(you)很大的(de)差别。GB/T 21391- 2008《用(yòng) 氣體渦(wō)輪流量(liang)計 測量(liang)天然氣(qì)流量》給(gei)出了渦(wo)輪流量(liang)計在管(guǎn)道上典(dian)⁉️型的安(ān)裝圖[9]]。同(tóng)時在文(wen)字描述(shù)中規定(dìng),渦輪葉(ye)輪處🌐的(de)靜壓測(ce)☁️壓口至(zhì)少要有(you)1個，孔徑(jìng)範圍在(zài)3~ 12 mm。該标準(zhun)同時規(gui)定,溫度(du)傳感器(qì)應安裝(zhuāng)在葉輪(lún)的下遊(you)端，其離(li)葉輪的(de)距離應(ying)小于🤟5D,伸(shen)入管道(dao)🔞公稱通(tōng)徑🌂約33%處(chu),但長度(dù)不能超(chāo)過150 mm。
4結束(shù)語
1)用來(lái)測量氣(qi)體和蒸(zhēng)汽流量(liang)的流量(liang)計,除了(le)個别的(de)流量🌐計(ji)之外，都(dou)需進行(hang)流體溫(wēn)度、壓力(li)補償。由(you)于流體(ti)種類的(de)🍉不同,補(bu)償的目(mu)的也不(bu)盡相同(tong);由于溫(wen)度和壓(yā)力的變(bian)化👨‍❤️‍👨,對不(bú)同原理(li)流量計(jì)的影響(xiang)不相同(tong),因此測(ce)溫點和(hé)測壓點(diǎn)位置也(ye)有不同(tóng)的要求(qiú),隻有合(he)理地确(què)定這些(xiē)位置,才(cái)有可能(néng)準确⭕地(dì)補償。
2)渦(wō)街流量(liang)計用于(yu)溫度壓(yā)力補償(cháng)的測壓(ya)口，宜選(xuan)在旋渦(wo)發🧑🏾‍🤝‍🧑🏼生體(tǐ)下遊的(de)直管段(duan)上，應盡(jin)可能靠(kào)近流量(liang)計,但應(yīng)便于施(shi)工和☔維(wéi)修(不能(néng)選在旋(xuán)渦體上(shàng)遊的直(zhí)管段上(shang))。測溫口(kou)應選在(zài)測壓口(kǒu)下遊150~200 mm處(chù)。
3)差壓流(liu)量計用(yong)于溫度(du)壓力補(bu)償的測(ce)壓點，應(yīng)選在差(chà)壓🈲正端(duān)取壓口(kou)處;測溫(wēn)點一般(bān)選在差(cha)壓裝置(zhì)下遊5D~15D處(chu),并假設(shè)差🤟壓口(kou)上遊和(hé)下遊的(de)流體溫(wēn)度是相(xiang)🔴同的。如(ru)果是非(fei)❗理想氣(qi)體，而又(you)⚽需要計(jì)量正确(què)，且上遊(yóu)取壓口(kou)和差壓(yā)裝⭐置下(xià)遊測溫(wen)處又存(cún)在較大(dà)的壓力(li)損失，則(ze)可采用(yong)焦耳一(yī)湯姆遜(xun)系數計(ji)算.上遊(yóu)取壓口(kǒu)到下遊(yóu)溫口處(chu)的相應(ying)溫差△T。
4)基(jī)于絕熱(re)膨脹等(deng)焓變化(huà)的原理(li),利用蒸(zhēng)汽性質(zhi)表,可方(fang)便地求(qiu)取适用(yong)于蒸汽(qì)的焦耳(ěr)一湯姆(mu)遜系數(shù)🚶。
5)渦輪流(liu)量計用(yòng)于溫度(du)壓力補(bu)償的測(cè)壓點，宜(yi)設在渦(wō)輪葉輪(lún)前取壓(ya)口處;測(cè)溫口應(ying)選在葉(yè)輪下遊(you)段,離葉(yè)輪的距(ju)離應小(xiǎo)💚于5D。

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