摘要(yao):着重對過(guo)熱蒸汽流(liu)量計 量中(zhong)溫度、壓力(li)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(bu)償方式。
一(yi).引言
　　随着(zhe)成本意識(shi)的不斷增(zeng)強，人們對(dui)能源計量(liang)的正😄确率(lü)💋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(ti)上了議事(shi)🔱日程。由于(yu)流量測量(liang)裝置的設(she)計提供的(de)🏃設計溫度(du)、壓力與實(shi)際運行的(de)工作溫度(du)、壓力🐪有一(yi)定的差異(yi)，再加上由(you)于工藝條(tiao)件造☀️成流(liu)體溫度、壓(ya)力波動較(jiao)大，緻使測(ce)出♉的流量(liang)不能真實(shi)反映其🏃工(gong)作狀态下(xia)的實際流(liu)量。絕大多(duo)數流量計(ji),隻有在流(liu)體工況與(yu)設計條件(jian)一緻的情(qing)況下👣才能(neng)保證較高(gao)的測量精(jing)度，有些流(liu)體🌈如氣體(ti)、蒸汽，流體(ti)工況變化(hua)對測量精(jing)度的影響(xiang)特别大，必(bi)須進🌈行補(bu)償。不同類(lei)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(ze)的數學模(mo)型是😄有差(cha)異的。因此(ci),有必要對(dui)對流量計(ji)量中溫度(du)、壓力補償(chang)的數學模(mo)型加以分(fen)析、研究，總(zong)結出一套(tao)全新👣的補(bu)償方式，盡(jin)可能地消(xiao)除系統誤(wu)差，使計量(liang)精🤟度✨提高(gao)到一個新(xin)的水平。
二(er).過熱蒸汽(qi)流量計量(liang)的補償
　　在(zai)蒸汽流量(liang)的計量上(shang)，密度雖然(ran)也是溫度(du)、壓力的函(han)數，但不再(zai)遵循理想(xiang)氣體狀态(tai)方程，且在(zai)不同壓力(li)、溫度區間(jian)，函數關系(xi)不🌍同，很難(nan)用一個簡(jian)單的或統(tong)一的函數(shu)關系式來(lai)表示。下面(mian)我們分析(xi)常用水蒸(zheng)氣密度的(de)确定方法(fa)。
1.密度的确(que)定方法。
　　工(gong)業或工程(cheng)上應用的(de)水蒸汽大(da)多是處于(yu)剛剛脫離(li)液态或離(li)液态較近(jin)時的狀态(tai)，它的物理(li)、化學性質(zhi)與理想氣(qi)體大不♍相(xiang)同，應視爲(wei)實際氣體(ti)。水蒸氣的(de)物理性質(zhi)較🐕理想氣(qi)體要複雜(za)得多，故不(bu)能用簡單(dan)的數學表(biao)達加以☂️描(miao)述，所以🔞，在(zai)以往的工(gong)程計算中(zhong)，凡涉及水(shui)蒸氣的狀(zhuang)态🐇參數數(shu)值,大都從(cong)相關的💃水(shui)蒸氣表中(zhong)直接查取(qu)。
　　随着電子(zi)技術的發(fa)展，計算機(ji)(或單片機(ji))已廣泛應(ying).用于流量(liang)測量儀表(biao)中，其存儲(chu)能力、快速(su)計算能力(li)📱爲正确、快(kuai)速的☀️确定(ding)水蒸氣的(de)密度提供(gong)了有力的(de)手段。
1.1現在(zai)介紹在二(er)次僅表中(zhong)常用的水(shui)蒸氣密度(du)的确定方(fang)法。
1.1.1查表法(fa):把水蒸氣(qi)密度表裝(zhuang)入計算機(ji)系統中，
　　根(gen)據實際工(gong)況下的溫(wen)度、壓力值(zhi)，從表中直(zhi)接查出相(xiang)應的密度(du)值
1.1.2計算法(fa):
①自己拟合(he)公式(或者(zhe)出版物給(gei)出公式)
②IFC1967公(gong)式
　　目前，我(wo)們采用的(de)密度補償(chang)的拟合公(gong)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(ya)力變化範(fan)圍:0.1-1.1MPa
工作溫(wen)度變化範(fan)圍:160-410℃
下面，我(wo)們取特殊(shu)點對公式(shi)(1)進行驗證(zheng):
 
　　通過以上(shang)驗證上算(suan)，我們目前(qian)采用的密(mi)度補償公(gong)式的計算(suan)🛀🏻誤差太大(da),顯然不能(neng)滿足計量(liang)儀表的要(yao)求。我們流(liu)量計量絕(jue)大部分已(yi)進入微機(ji)網絡，因此(ci)，理想的是(shi)采用IFC1967公式(shi)”。
1.2比較。
　　查表(biao)法:根據1FC1967公(gong)式”制定的(de)數表，考慮(lü)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(da)🔴，需要占用(yong)大量的内(nei)😄存，應用數(shu)表要首先(xian)判斷是飽(bao)和蒸汽還(hai)是過熱蒸(zheng)汽，再查不(bu)同🍓的數表(biao)，另外🈲數表(biao)的變量有(you)一定步長(zhang)的非♉連續(xu)量，對于兩(liang)點之間的(de)數據，需經(jing)過數學内(nei)插處理獲(huo)得。
　　應用公(gong)式計算:不(bu)需占有大(da)量的内存(cun)空間，便于(yu)智能儀表(biao)🔴應㊙️用🥵，至于(yu)使用哪一(yi)個公式，根(gen)據不同場(chang)所和不同(tong)需要，選用(yong)不同公式(shi)。采用TFC1967公式(shi)”雖然公式(shi)繁⛷️雜一些(xie)，但在壓力(li)爲0-16.65MPa範圍内(nei)，計算的過(guo)熱蒸汽及(ji)飽和蒸汽(qi)密度值完(wan)全符合國(guo)際📧标準。應(ying)用公式隻(zhi)需安裝有(you)溫度、壓力(li)變送器㊙️，不(bu)需要判斷(duan)🈚是飽和狀(zhuang)态🈲或過熱(re)狀态就可(ke)以正确測(ce)量。對于确(que)定是飽🔴和(he)蒸汽的場(chang)合,隻需要(yao)将公式稍(shao)做變動，隻(zhi)用測溫或(huo)測壓🥰，就可(ke)正确計算(suan)飽和蒸汽(qi)密度。
2.流量(liang)公式的确(que)定。
　　在蒸汽(qi)計量中用(yong)節流元件(jian)作爲傳感(gan)元件時用(yong)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(jie)流件開孔(kong)直徑,m;
ε-可膨(peng)脹性系數(shu);
p-被測流體(ti)密度,kg/m3;
β-節流(liu)件孔徑與(yu)直管段内(nei)徑之比，β=d/D;
△P-差(cha)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(fen)變化的影(ying)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(guan)道的尺寸(cun)有關，但是(shi)作爲流量(liang)計在物料(liao)平衡及能(neng)源計量中(zhong)需檢測質(zhi)量流量，這(zhe)時流量的(de)輸出信号(hao)應同時檢(jian)測體積流(liu)量和流體(ti)密度，流體(ti)組份對流(liu)量計還是(shi)存在直接(jie)影響，其流(liu)量公式爲(wei)🔅:
 
式中:qv-體積(ji)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(ji)與管道橫(heng)截面面積(ji)之比;
d-漩渦(wo)發生體硬(ying)面寬度,m;
D-管(guan)道通徑,m;
f-漩(xuan)渦的發生(sheng)頻率，Hz/s;
qm=pq、4)
式中(zhong):qv-體積流量(liang);m3/h;
qm-質量流量(liang),Kg/s;
p-被測流體(ti)密度,kg/m3;
　　由流(liu)量公式(2).(4)可(ke)知，流量與(yu)密度的關(guan)系分别與(yu)C和p成正比(bi),如果用錯(cuo)将造成很(hen)大的計算(suan)誤差，同時(shi)，溫度(℃)與熱(re)力學🛀溫度(du)(K)的代入也(ye)🌈應正确處(chu)理。
　　考慮上(shang)述原因，有(you)必要對補(bu)償軟件和(he)智能流量(liang)計算儀進(jin)行測❗試和(he)校準。方法(fa)爲:由LG節流(liu)裝置設計(ji)及♻️管理軟(ruan)件》計算出(chu)對應點補(bu)償流量的(de)理論值，再(zai)對流量計(ji)輸入相同(tong)工沉參數(shu)得到相應(ying)的顯示值(zhi)，這🌍時将流(liu)量計的顯(xian)示🏃‍♂️.值與理(li)論值進行(hang)比🈲較即可(ke)達到校準(zhun)的目的。曆(li)來流量校(xiao).準與設備(bei)和流量儀(yi)表💔兩大主(zhu)題是研究(jiu)的中心，流(liu)量儀表标(biao)準和檢定(ding)規👈程是流(liu)量♻️正确計(ji)量的保證(zheng)，針對目前(qian)國内智能(neng)流量演算(suan)器和相關(guan)計🌈算機軟(ruan)件的現狀(zhuang)，建立國家(jia)有關部門(men)應㊙️出台一(yi)部相🏃應的(de)檢定校準(zhun)規程，以便(bian)于💞技術監(jian)督和管理(li)。
三微機的(de)全參數補(bu)償
根據
 
　　對(dui)氣體介質(zhi)進行補償(chang)時，在低壓(ya)範圍内，可(ke)以利用理(li)㊙️想氣體狀(zhuang)态方程來(lai)進行溫度(du)、壓力補償(chang)。但在高壓(ya)時，則必須(xu)考慮氣⛱️體(ti)壓🔞縮系數(shu)的影響。對(dui)于過熱蒸(zheng)氣,必💛須作(zuo)實際氣體(ti)處理。對于(yu)大部分氣(qi)體,在低壓(ya)區(如小于(yu)1MPa)的壓縮系(xi)數都接近(jin)于1。在該區(qu)域内,隻要(yao)溫度不是(shi)太低，即使(shi)不對壓縮(suo)系數進行(hang)修正，也不(bu)會引起明(ming)顯的誤差(cha)，完全可以(yi)滿足工程(cheng)上的要求(qiu)。但在高壓(ya)區，則必須(xu)考慮壓縮(suo)系數的影(ying)響，否則将(jiang)會造成明(ming)顯的誤🏒差(cha)。像常規方(fang)法那🏃‍♀️樣将(jiang)K看成常✌️數(shu)，将會造成(cheng)不可忽視(shi)☀️的測量誤(wu)差。分析計(ji)算表明🌈，當(dang)溫度和壓(ya)力在設計(ji)值T.和p.的基(ji)礎上變化(hua)20%，ReD變化60%時，如(ru)果我們隻(zhi)補償密度(du)變化的影(ying)響，那麽，即(ji)使密度變(bian)化可能引(yin)入的誤差(cha)爲零，即認(ren)爲已實現(xian)了對密度(du)的完全🍓補(bu)償，其它各(ge)餘留參數(shu)😍變化🌈累加(jia)後的最大(da)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(yu)常規儀表(biao)來說,這些(xie)餘留誤差(cha)沒有可能(neng)得到補償(chang)。而對于微(wei)機補償系(xi)統🐉來說，補(bu)償這些餘(yu)留參數的(de)變化已成(cheng)爲可能。所(suo)以🈚，一般來(lai)說，微機補(bu)償系統✨除(chu)補償密度(du)外,還應考(kao)慮整個補(bu)償🚩方程中(zhong)其它參數(shu)變化的補(bu)償問題,即(ji)全參♌數補(bu)償。
四結語(yu)
　　總而言之(zhi)，選擇合适(shi)的溫度、壓(ya)力補償公(gong)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(zhuang)置，流體工(gong)況，流量單(dan)位均不同(tong)的場合，采(cai)用正确的(de)溫度、壓力(li)補償方式(shi)，才能獲得(de)👈正确的流(liu)量。此外，計(ji)算機的應(ying)用也堪稱(cheng)檢測技術(shu)中的一場(chang)革命，它使(shi)各類過程(cheng)參數的檢(jian)測由常規(gui)儀表時代(dai)進入了計(ji)算機時代(dai)，同時也使(shi)企業綜合(he)自動化和(he)生産過程(cheng)控制得以(yi)實現，是今(jin)後檢測與(yu)控制👌系統(tong)發展的必(bi)然趨勢。

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