浅谈气体流量测量中的温度及压力补偿.pdf

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1、488化工自动化及仪表第38卷浅谈气体流量测量中的温度及压力补偿陆建华(恒禾工程咨询设计有限公司。江苏无锡214011)摘要根据理想气体定律，由几种常用流量计的流量方程，求证了对气体体积流量的温度及压力补偿的计算公式及其相对误差的计算公式。并通过两个工程实例，按照可能出现的几种极限工况，计算分析了对气体体积流量测量进行温度及压力补偿与否的误差及其分布情况，提出了对气体体积流量测量进行温度及压力补偿的实施建议。关键词流量测量温度补偿压力补偿中图分类号TH81文献标识码A文章编号1000-3932(2011)

2、044)4884)4气体流量常用气体体积流量来表征。气体体积流量是指单位时间内流经管道的气体体积量。众所周知，气体体积是随温度和压力的变化而变化的，所以气体的体积流量随工艺操作温度和压力的不同而不同。生产过程中，操作温度及压力常常发生变化，因而不同操作状态下的体积流量没有可比性。为此，实际生产过程中，常用设计工况下的体积流量或标准状态(基准状态)下的体积流量来表征。所谓气体流量测量的温度及压力补偿，其作用之一就是将操作状态下的体积流量换算成设计状态或标准状态的体积流量。由于流量计是按设计状态工艺条件进行设

3、计制造或标定的，因此当操作工况偏离设计工况时，流量测量将产生偏差。气体体积流量的温度和压力补偿的另一个作用，就是修正由于流量计工作条件偏离设计工艺条件所带来的测量误差。1几种常用流量测量仪表的流量方程1．1差压式流量测量装置差压式流量测量装置包括各种标准节流装置、特殊节流装置、均速管流量计及弯管流量计等，其流量方程可统一表示为：Q=K冉式中K——仪表常数，与介质流量系数、粘度、材料膨胀系数等有关；△卜节流装置前后差压；，一流体重度；’‘Q——流体的体积流量。1．2流速式(容积式)流量测量装置流速式流量计包

4、括卡门涡街流量计、电磁流量计及涡轮流量计等。其流量方程分别为：涡街流量计：Q。≯岗t古式中厂——漩涡发放频率；S卜一斯特劳哈尔数；卜流体流速；卜漩涡发生体的直径；卜仪表常数。涡轮流量计：Q_-≯式中弘一仪表常数；卜涡轮旋转时电磁感应脉冲频率。电磁流量计：口。蓄E。=10—4Bdv式中E；——感应电动势；日——磁感应强度；D——电极间距即管道直径；．tI——流体流速。转子流量计：，’Q=矾～／2∥(印p,-p)-式中a——流量系数，决定于转子形状、雷诺数等；舻——转子体积；收稿日期：2010-07-13第4

5、期陆建华．浅谈气体流量测量中的温度及压力补偿489g——重力加速度；五——转子与流量计锥管所构成的环隙面积；F——转子最大断面面积；p，、p——转子、被测流体的密度。由转子流量计结构可知：五=霄(R2一，)=盯(R+r)tg=归h显然，对于确定的流量计，其中a、g、t，、F、霄(冠+r)t邸等为常数，用仪表常数足来代替，则流量方程可表示为：Q：Kh^／业YP2流体流量与流量测量仪表测量参数关系分析由前述各种流量测量仪表的流量方程可知，对于差压式流量测量装置，流体的体积流量与节流装置前后压差的平方根成正比，

6、与流体密度平方根成反比。可见，对差压式节流装置进行流量测量时，测得的体积流量不仅与节流装置前后压差有关，而且与介质密度有关。对于涡街流量计、涡轮流量计和电磁流量计，测量流体的体积流量时，与流体的密度无关，仅与相应流量测量仪表的测量参数成线性关系。对于转子流量计，流体的体积流量与介质密度成非线性的函数关系，而与流体将转子托起高度成线性关系。由于转子流量计是通过测量转子被托起高度来实现流量测量，因此转子流量计应为线性输出的流量计。3气体体积流量测量的温度、压力补偿公式及相对误差计算3．1差压式流量计温度、压力

7、补偿公式及误差计算根据差压式流量计流量方程，可得设计工况下的流量为：i：，”K√等‘．(1)实际操作工况下的流量为：’t”置√等．(2)式中△p。，△p，，r。，L，Q。，Q。——设计工况及操作工况下差压、介质密度及流体体积流量。．由于设计工况与操作工况相差不会太大，因此不考虑气体压缩系数变化。根据理想气体气态方程，可得：P．L7-一ni(式中P。，P。，L，L——操作工况及设计工况时绝对压力，绝对温度。将其代入式(2)得工作状态下流量为：”K在据㈥根据理想气体状态方程，可得：”Q．麓(4)将式(3)代入

8、式(4)，则工作状态下体积流量转换成设计工况下的体积流量为：卟K再鼯(5)比较式(1)与式(5)可得单元组合仪表(DDZ、QoZ)实现气体流量、温度及压力补偿的基本公式：Ap。=Ap。麓，观察式(5)可见，K：／垒堕即是工作状态下～，n不进行温度及压力补偿时直接获得的流量。令：Qn-K_警则式(5)可改写为：Qn-Q。雁(6)式(5)、(6)就是差压式流量计气体体积流量的温度和压力补偿公式。工作状态下不进行温度和压力补偿时，测