摘要:着(zhe)重對過(guò)熱蒸汽(qì)流量計(jì) 量中溫(wen)度、壓力(lì)補償的(de)數學模(mo)型進行(háng)了分析(xī)，最後提(tí)出🛀了一(yi)種👉全新(xīn)的微機(ji)全參數(shù)補償方(fāng)式。
一.引(yǐn)言
　　随着(zhe)成本意(yi)識的不(bu)斷增強(qiang)，人們對(dui)能源計(ji)量的正(zheng)确率提(tí)🔞出了🙇🏻更(gèng)高的要(yao)求，流量(liang)測量中(zhōng)的溫度(dù)、壓力補(bǔ)償逐漸(jiàn)被提上(shang)了💃🏻議事(shì)日程。由(you)于流量(liàng)測量裝(zhuang)置🐅的設(she)計提供(gong)的設計(jì)溫度、壓(yā)力與實(shí)際運行(háng)的工作(zuò)溫度、壓(yā)力有一(yi)定的差(cha)異，再加(jia)上由于(yu)工藝條(tiáo)件造成(chéng)流體溫(wēn)度、壓力(lì)波動較(jiào)✊大，緻使(shǐ)測出的(de)流量不(bu)能真實(shí)反映其(qi)工作狀(zhuàng)态下的(de)實🤟際流(liú)量。絕大(da)多數流(liú)量計,隻(zhī)有在流(liu)體工況(kuàng)與設計(jì)條件一(yi)緻的情(qing)況下才(cái)能保證(zhèng)較高的(de)測量精(jīng)度，有些(xiē)流體如(ru)氣體、蒸(zhēng)汽，流體(tǐ)工況變(bian)化對測(ce)量精度(dù)的影響(xiǎng)特别大(dà)，必須進(jìn)⛷️行補償(cháng)。不同類(lèi)别的流(liu)量測量(liang)裝置，測(cè)量不同(tong)的流✨體(tǐ)介質，其(qi)溫🈲度壓(ya)力補償(chang)公式選(xuǎn)擇的數(shu)學模型(xíng)是⭐有差(chà)異的。因(yin)此,有必(bi)要對對(duì)流量計(jì)量中溫(wen)度、壓力(lì)✂️補償的(de)數學模(mo)型加以(yi)分析、研(yán)究☔，總結(jié)⛹🏻‍♀️出一套(tao)全新的(de)補償方(fāng)式，盡可(kě)能地消(xiao)除系統(tong)誤差，使(shi)計量精(jing)度提高(gao)到一個(ge)新的水(shui)平。
二.過(guo)熱蒸汽(qì)流量計(ji)量的補(bǔ)償
　　在蒸(zhēng)汽流量(liàng)的計量(liàng)上，密度(du)雖然也(ye)是溫度(du)、壓力的(de)函數，但(dàn)不再遵(zun)循理想(xiǎng)氣體狀(zhuàng)态方程(chéng)，且在不(bú)同壓力(lì)、溫🌈度區(qu)間，函數(shu)關系不(bú)同，很難(nán)用一個(ge)簡單的(de)或統一(yi)的函數(shù)關系式(shi)來🈲表示(shi)。下面我(wǒ)們分析(xi)常用水(shui)蒸氣密(mi)度的确(què)定方💜法(fa)。
1.密度的(de)确定方(fang)法。
　　工業(yè)或工程(cheng)上應用(yòng)的水蒸(zhēng)汽大多(duo)是處于(yu)剛剛脫(tuō)🐉離👨‍❤️‍👨液📧态(tài)🔴或離液(yè)态較近(jìn)時的狀(zhuang)态，它的(de)物理、化(hua)學性質(zhì)與理想(xiang)氣體大(dà)不相同(tong)，應視爲(wèi)實際氣(qì)體。水蒸(zhēng)氣的物(wù)理性質(zhi)較理想(xiang)氣體要(yao)複雜得(dé)多，故不(bu)能用簡(jiǎn)♈單的數(shu)學表達(da)加以描(miao)述，所以(yi)，在以往(wang)的工程(cheng)計算中(zhong)，凡涉及(ji)水蒸氣(qi)的狀态(tài)參數數(shu)值,大都(dōu)從相關(guan)的水蒸(zhēng)氣表中(zhōng)直📐接查(cha)取。
　　随着(zhe)電子技(ji)術的發(fa)展，計算(suàn)機(或單(dan)片機)已(yǐ)廣泛應(ying).用🌐于流(liú)量測量(liang)儀表中(zhong)，其存儲(chu)能力、快(kuai)速計算(suan)能力爲(wèi)正确、快(kuài)速的确(que)定水蒸(zhēng)氣的密(mi)度提供(gong)了有力(lì)的手段(duan)。
1.1現在介(jie)紹在二(èr)次僅表(biao)中常用(yòng)的水蒸(zheng)氣密度(dù)的确定(dìng)方法。
1.1.1查(cha)表法:把(ba)水蒸氣(qì)密度表(biǎo)裝入計(jì)算機系(xì)統中，
　　根(gēn)據實際(ji)工況下(xia)的溫度(du)、壓力值(zhi)，從表中(zhong)直接查(chá)出相應(ying)的密度(du)值
1.1.2計算(suan)法:
①自己(ji)拟合公(gong)式(或者(zhe)出版物(wu)給出公(gong)式)
②IFC1967公式(shi)
　　目前，我(wo)們采用(yong)的密度(dù)補償的(de)拟合公(gōng)式爲:
 
式(shi)中:-溫度(du),℃;P-表壓,Mpa;
蒸(zheng)汽實際(jì)工況條(tiáo)件爲:
工(gōng)作壓力(lì)變化範(fan)圍:0.1-1.1MPa
工作(zuo)溫度變(biàn)化範圍(wéi):160-410℃
下面，我(wo)們取特(tè)殊點對(dui)公式(1)進(jin)行驗證(zheng):
 
　　通過以(yǐ)上驗證(zheng)上算，我(wo)們目前(qián)采用的(de)密度補(bǔ)償公式(shi)的計算(suàn)誤差太(tai)大,顯然(ran)不能滿(man)足計量(liang)儀表的(de)要求。我(wǒ)們流量(liang)計量絕(jue)大部分(fèn)已進入(ru)微機網(wǎng)絡，因此(ci)，理想的(de)是采用(yong)IFC1967公式”。
1.2比(bǐ)較。
　　查表(biao)法:根據(ju)1FC1967公式”制(zhi)定的數(shù)表，考慮(lü)了各個(ge)不同區(qu)域的特(te)🧡性,目前(qian)它是比(bǐ)較完整(zhěng)和全面(mian)的。但它(tā)數據量(liang)大，需要(yao)占用大(da)量🏒的内(nei)🈲存，應用(yong)數表要(yao)首先判(pàn)斷是飽(bao)和蒸汽(qì)還是過(guò)熱蒸汽(qì)，再🎯查不(bu)同的數(shù)表，另外(wài)數表的(de)變量有(you)一定步(bu)長的非(fei)連續量(liàng)，對于兩(liǎng)點之🌈間(jian)的數據(ju)，需經過(guò)數學内(nèi)🚶插處理(lǐ)獲得。
　　應(ying)用公式(shi)計算:不(bú)需占有(yǒu)大量的(de)内存空(kong)間，便于(yu)智能儀(yí)♈表應用(yong)，至于使(shi)用哪一(yi)個公式(shì)，根據不(bu)同場所(suo)和不㊙️同(tong)需要，選(xuǎn)📱用不同(tóng)公式。采(cǎi)用TFC1967公式(shi)”雖然公(gōng)式繁🔴雜(za)一些，但(dan)在壓力(li)爲0-16.65MPa範圍(wéi)内，計❓算(suan)的過熱(rè)蒸汽及(jí)飽和蒸(zhēng)汽密🈲度(dù)值完全(quán)📱符合國(guo)際标準(zhǔn)。應用公(gong)式隻需(xū)🙇🏻安裝有(yǒu)溫度、壓(yā)力變送(song)器，不需(xū)要判斷(duan)是飽和(hé)狀态或(huò)過熱狀(zhuàng)态就可(kě)以正确(què)測量。對(dui)于确定(dìng)是飽和(he)蒸汽的(de)場合👈,隻(zhī)需要📱将(jiāng)公式稍(shao)做變動(dong)，隻用測(ce)溫或測(ce)✌️壓，就可(kě)正确計(jì)算飽和(hé)蒸汽密(mi)度。
2.流量(liàng)公式的(de)确定。
　　在(zai)蒸汽計(ji)量中用(yong)節流元(yuán)件作爲(wèi)傳感元(yuan)件時用(yòng)計算法(fa)進行補(bǔ)償，其流(liu)量公式(shi)爲:
 
式中(zhōng):qm-質量流(liu)量,kg/s;
e-流出(chu)系數;
d-節(jiē)流件開(kai)孔直徑(jing),m;
ε-可膨脹(zhang)性系數(shù);
p-被測流(liu)體密度(dù),kg/m3;
β-節流件(jiàn)孔徑與(yu)直管段(duàn)内徑之(zhi)比，β=d/D;
△P-差壓(ya),Pa;
　　而用 渦(wo)街流量(liang)計 量時(shi)，它的輸(shū)出脈沖(chòng)信号不(bú)受流體(ti)組分變(bian)化的影(ying)響❌，即🏃🏻僅(jin)表系💚數(shu)在一定(dìng)雷諾數(shu)範圍内(nèi)僅與洲(zhōu)渦發生(shēng)體及管(guǎn)道的尺(chi)寸有關(guān)🥰，但是作(zuò)爲流量(liàng)計在物(wù)料平衡(heng)及能源(yuán)計量中(zhong)需檢測(cè)質量流(liú)量，這時(shí)流量的(de)輸出信(xìn)号應同(tóng)時檢測(ce)體積流(liu)量和流(liu)體密度(du)，流體組(zǔ)份對流(liú)量計還(hai)是存在(zai)直接影(ying)響，其流(liu)量公式(shì)爲:
 
式中(zhong):qv-體積流(liú)量，m3/h;
Sr-斯特(te)勞哈爾(er)系數;
m-漩(xuán)渦發生(shēng)體兩側(ce)弓形面(miàn)積與管(guan)道橫截(jie)面面積(ji)之比;
d-漩(xuan)渦發生(shēng)體硬面(miàn)寬度,m;
D-管(guan)道通徑(jìng),m;
f-漩渦的(de)發生頻(pin)率，Hz/s;
qm=pq、4)
式中(zhōng):qv-體積流(liú)量;m3/h;
qm-質量(liang)流量,Kg/s;
p-被(bèi)測流體(tǐ)密度,kg/m3;
　　由(you)流量公(gong)式(2).(4)可知(zhi)，流量與(yǔ)密度的(de)關系分(fen)别與C和(he)p成正比(bǐ),如果用(yòng)錯将造(zao)成很大(dà)的計算(suan)誤差，同(tóng)時，溫度(du)(℃)與熱力(li)學㊙️溫度(du)(K)的代入(ru)也應正(zhèng)确處理(li)。
　　考慮上(shàng)述原因(yin)，有必要(yào)對補償(cháng)軟件和(he)智能流(liú)量計⭐算(suan)儀👅進行(hang)🏃🏻‍♂️測試和(he)校準。方(fāng)法爲:由(you)LG節流裝(zhuāng)置設計(ji)及管理(lǐ)軟件》計(jì)算出對(dui)應點👅補(bu)償流量(liang)的理論(lùn)值，再對(duì)流量計(jì)輸入相(xiang)同工沉(chén)🛀參數得(de)到相應(yīng)的顯示(shì)值，這時(shí)将流量(liang)🚶‍♀️計的顯(xian)示🏃.值與(yǔ)理論🧡值(zhi)進行比(bi)較即可(kě)達到校(xiào)準的目(mù)💘的。曆來(lái)流量校(xiào).準與設(shè)備🔱和流(liú)量儀表(biǎo)☂️兩大主(zhu)題是研(yán)究的中(zhong)心，流量(liang)儀表标(biāo)準和檢(jiǎn)♻️定規程(cheng)是流量(liàng)正确計(jì)量的保(bǎo)證，針對(duì)目前國(guo)内智能(néng)流量演(yǎn)算器和(hé)相關計(jì)🍉算機軟(ruan)件的現(xian)狀，建立(li)國家有(yǒu)🧡關部門(men)應出台(tái)一部相(xiàng)㊙️應的檢(jian)定校準(zhǔn)規程，以(yi)便于技(ji)術監督(dū)和管理(lǐ)。
三微機(ji)的全參(cān)數補償(cháng)
根據
 
　　對(duì)氣體介(jiè)質進行(háng)補償時(shí)，在低壓(yā)範圍内(nei)，可以利(lì)用理想(xiǎng)氣體💋狀(zhuàng)☁️态方程(cheng)來進行(háng)溫度、壓(yā)力補償(chang)。但在高(gao)壓時，則(ze)必🔞須考(kao)慮氣體(ti)壓縮系(xì)數的影(ying)響。對于(yu)過熱蒸(zheng)氣,必須(xū)作實際(jì)氣體🌈處(chu)理。對于(yú)大部分(fen)氣體,在(zài)低壓區(qū)(如小👅于(yu)1MPa)的壓縮(suo)系數都(dōu)接近于(yu)1。在該🧑🏽‍🤝‍🧑🏻區(qū)域内,隻(zhī)要溫度(du)不是太(tai)低，即使(shǐ)不對壓(ya)縮系數(shù)進行修(xiū)正，也不(bu)會引起(qǐ)明顯的(de)誤差，完(wán)全可以(yi)滿足工(gōng)程上的(de)要求。但(dan)在高✂️壓(ya)區，則必(bì)須考慮(lü)壓縮系(xi)數的影(yǐng)響，否則(zé)将✔️會造(zào)成明顯(xiǎn)的誤差(chà)。像常規(gui)方法那(na)樣将K看(kan)成常數(shu)，将會造(zào)成不可(kě)忽視的(de)測量誤(wù)差。分析(xi)計算表(biao)明🔞，當溫(wen)度和壓(yā)力在設(she)計值T.和(he)p.的基礎(chu)上變化(hua)20%，ReD變化60%時(shi)，如果我(wo)們隻補(bu)償密度(dù)變化的(de)影響，那(nà)麽，即使(shi)密度變(biàn)化可能(neng)引入的(de)誤差爲(wèi)🔞零，即認(rèn)爲已實(shí)現了對(dui)密度的(de)完全補(bu)償，其它(ta)各餘留(liu)參數變(biàn)化♌累加(jiā)後的最(zui)💁大誤差(chà)仍可達(dá)6%左右。其(qí)中,ε引入(rù)的誤差(cha)最爲明(ming)顯⭕。對于(yú)常規儀(yi)表來說(shuo),這♊些餘(yu)留誤差(cha)沒有可(ke)能得到(dào)補償。而(er)對于微(wēi)機補償(chang)系統來(lai)說，補償(cháng)這些♈餘(yú)留參數(shu)🐇的變化(hua)已成爲(wèi)可能。所(suǒ)以，一般(bān)來說，微(wei)機補償(cháng)系統除(chu)補償密(mì)度外,還(hai)應考慮(lǜ)整個補(bu)償方程(chéng)中其它(ta)參數變(bian)化的補(bu)償問題(tí),即全參(can)數補償(chang)。
四結語(yu)
　　總而言(yán)之，選擇(ze)合适的(de)溫度、壓(yā)力補償(cháng)公式，就(jiu)必須全(quan)面地了(le)解流量(liàng)測量的(de)方式。在(zai)測量介(jie)質，測量(liang)裝👈置，流(liú)體工況(kuang)，流量單(dan)位均不(bu)同的場(chǎng)合，采用(yòng)正确的(de)溫度、壓(yā)力補償(cháng)方式，才(cái)能獲得(dé)正确的(de)流量。此(ci)外，計算(suàn)機的應(yīng)用也堪(kan)稱檢測(ce)技術中(zhong)的一場(chang)革命，它(ta)使各類(lei)過程參(cān)數的檢(jian)測由常(cháng)規儀表(biao)時代進(jin)入了計(jì)算機時(shi)代，同♌時(shi)🌈也使企(qǐ)業綜合(he)💜自動化(hua)和生産(chǎn)過程控(kòng)制得以(yǐ)實現，是(shi)今後檢(jian)測與控(kòng)制㊙️系統(tǒng)發展的(de)必然趨(qu)勢。

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