管道(dao)式氣體(ti)體積流(liú)量測量(liang)中溫度(du)和壓力(li)修正的(de)必❌要性(xìng)

管(guǎn)道式氣(qi)體流量(liàng)測量中(zhong) ,溫(wēn)度和壓(yā)力修正(zheng)是提高(gao)氣體流(liú)量測量(liang)精度的(de)重要手(shou)段🔞之一(yi)👅。

文(wen)中分别(bié)介紹溫(wēn)度和壓(yā)力偏離(li)設定值(zhi)時對使(shǐ)用直接(jiē)輸出流(liu)♻️量計和(he)差壓式(shi)流量

計進(jìn)行流量(liang)測量所(suǒ)帶來的(de)誤差 ,并通(tong)過工程(chéng)實例示(shi)出溫度(dù)和壓力(li)在 8種變

化狀(zhuàng)況下産(chǎn)生的測(cè)量誤差(chà) ,以(yǐ)對溫度(dù)和壓力(lì)變化造(zào)成的誤(wu)差提供(gong)一些量(liàng)的概

念。指(zhǐ)出 ,如今實(shi)施溫度(dù)和壓力(li)修正并(bing)不像以(yǐ)前單元(yuán)組合儀(yi)表那樣(yang)麻💰煩 ,應适(shi)

當(dāng)考慮修(xiu)正。zui後給(gěi)出幾點(diǎn)推薦性(xing)意見。

1 氣體(ti)體積流(liu)量的含(han)義

氣體體(ti)積流量(liàng)系指單(dan)位時間(jian)輸送管(guan)道中流(liu)過的氣(qi)體體積(ji)。氣體體(tǐ)積有工(gōng)作狀

态下(xià)體積和(hé)标準狀(zhuang)态下體(tǐ)積之分(fen) ,它(ta)們都是(shì)指在某(mou)個壓力(li)和某個(ge)溫度情(qíng)況下的(de)

體(ti)積 ,後者是(shi)指壓力(lì)爲一個(gè)标準大(dà)氣壓、溫(wēn)度爲 0℃ (或 20℃ )時(shí)的氣體(ti)體積。

标準(zhǔn)狀态溫(wēn)度多數(shù)指 0℃ ,僅(jǐn)在某些(xie)場合 ,例如(rú)鼓風機(ji)的流量(liang) ,因(yīn)多指風(fēng)機的入(rù)

口(kou)狀态 ,所以(yi)标準狀(zhuàng)态溫度(dù)采用的(de)是 20℃ 。由(yóu)于使用(yong)工作狀(zhuang)态流量(liang)參數時(shí) ,需(xu)

說(shuo)明相應(ying)的工作(zuo)溫度和(he)壓力 ,這樣(yang)比較麻(má)煩 ,并且在(zai)人們的(de)腦海中(zhong)不容易(yì)建立

一個(ge)量的概(gai)念 ,因此 ,在工(gong)程中常(chang)使用标(biāo)準狀态(tài)流量作(zuò)爲測量(liang)标準。

既然(rán)氣體的(de)體積流(liú)量是指(zhi)标準溫(wēn)度和壓(yā)力下的(de)流量 ,那麽(me) ,當(dang)介質溫(wēn)度和壓(ya)力

偏離設(she)定狀态(tài)時 ,儀表測(ce)量的示(shi)值就會(huì)産生變(biàn)化。變化(hua)有多大(da) ,是(shì)否需要(yao)修正 ,

這就(jiu)是本文(wen)所探讨(tǎo)的問題(ti)。

2 溫(wen)度壓力(li)變化對(dui)體積流(liu)量造成(cheng)的誤差(chà)

2.1 直(zhi)接輸出(chu)式流量(liang)計

所謂直(zhi)接輸出(chu)的流量(liang)計是指(zhi)流量信(xin)号不用(yong)開方處(chù)理的流(liu)⁉️量計 ,例如(rú)渦街流(liú)量計、

轉子(zi)流量計(jì)等。

根據氣(qi)體狀态(tài)方程可(kě)知

式中 ,p,t,v分别(bié)爲氣體(tǐ)的壓力(li)、溫度 ,以及(ji)在此溫(wen)度下的(de)體積 ;c爲常(chang)數。

對于某(mǒu)确定被(bèi)測對象(xiàng) ,其(qi)管道直(zhi)徑确定(dìng)後 ,式

(1)可改寫(xie)爲式 (2)和式(shì) (3)

式(shi)中 ,q爲體積(ji)流量 ;p1s,t1s,q1s,p1w,t1w,q1w分别(bie)爲選擇(zé)直接輸(shu)出式流(liu)量計時(shí)

計(ji)算和實(shi)際運行(hang)時其壓(ya)力、溫度(du)和流量(liàng)值。由此(cǐ)可得壓(ya)力、溫度(dù)偏離設(shè)定值

p1s和 t1s時造(zao)成的流(liú)量誤差(chà)爲

2.2 差壓式(shi)流量計(jì)

采(cǎi)用節流(liu)裝置測(cè)量流量(liang)時 ,視被測(cè)氣體爲(wei)不可壓(yā)縮氣體(tǐ) ,其(qi)流量與(yu)節流裝(zhuang)置兩端(duan)

的(de)差壓 δp的關(guan)系爲

式中(zhong) ,k爲(wèi)常數 ; r爲随(suí)壓力、溫(wen)度變化(huà)的氣體(tǐ)密度 ,并可(ke)用下式(shi)表達 :

式中(zhōng) ,rn爲(wei)标準狀(zhuang)态 (壓力爲(wei) pn,溫(wen)度爲 tn)下被(bèi)測氣體(ti)的密度(du)。由式 (5)和式(shi) (6)

得(de)到節流(liu)裝置在(zài)設定壓(yā)力、溫度(du)下和在(zai)某個工(gong)作壓力(li)、溫🔞度下(xià)的體積(ji)流量表(biao)達

式爲 :

上述(shu)式中 ,p2s,t2s,q2s,p2w,t2w,q2w分别(bie)爲選擇(ze)差壓式(shi)流量計(jì)時計算(suàn)和實際(jì)

運(yun)行時其(qi)壓力、溫(wēn)度和流(liú)量值。

由式(shi) (7)和(hé)式 (8)得到壓(yā)力、溫度(dù)偏離設(shè)定值時(shi)造成的(de)誤差爲(wèi) :

3 典(diǎn)型實例(li)

下(xia)面給出(chū)幾個溫(wēn)度和壓(ya)力修正(zhèng)的實例(lì) ,通(tong)過一些(xie)具體數(shu)據 ,說明實(shí)際使用(yong)中正

确實(shí)施溫度(du)和壓力(li)修正的(de)必要性(xing)。

例(lì) 1,設(she)定壓力(lì) p1s=0. 35mpa(壓(yā)力 ),壓力變(biàn)化範圍(wei)爲 0. 33~0. 37mpa。

設(she)定溫度(du) t1s=313k,溫(wen)度變化(hua)範圍爲(wei) 293~333k。被(bei)測介質(zhi)爲天然(rán)氣 ,采用渦(wō)街

流量計(ji)測量。

将 8個極(jí)限壓力(lì)、溫度值(zhí) ,以(yǐ)及壓力(li)、溫度的(de)設定值(zhi)代入式(shì) (4),得(dé)到其相(xiàng)應的

誤差(chà) δ1。表(biao) 1列(liè)出了相(xiang)應各參(cān)數的情(qing)況。

由表 1可見(jiàn) ,當(dang)溫度增(zēng)大、壓力(lì)減小或(huò)溫度降(jiang)低、壓力(lì)增大時(shí) ,也(yě)就是第(dì) 2、

第 3種情(qíng)況時産(chan)生的誤(wu)差zui大。

例 2,設定(ding)壓力 p2s=0. 109mpa(壓力(lì) ),壓(ya)力變化(hua)範圍爲(wei) 0. 108~0. 110mpa。

設定(dìng)溫度 ts=313k,溫度(dù)變化範(fan)圍爲 293~333k。被測(cè)介質爲(wei)高爐煤(mei)氣 ,采用差(chà)壓

式流量(liang)計測量(liàng)。

将(jiang) 8種(zhǒng)極限壓(ya)力、溫度(dù)值 ,以及壓(ya)力、溫度(du)的設定(ding)值代入(rù)式 (9),便可以(yǐ)得到其(qi)

相(xiang)應的誤(wù)差 δ2。表 2列出了(le)相應各(ge)參數的(de)情況。

由表(biao) 2可(kě)見 ,溫度不(bú)變 ,壓力變(bian)化時 ,總體(tǐ)上造成(chéng)的誤差(cha)不大。

例 3,設定(ding)壓力 p2s=0. 7mpa(壓力(lì) ),壓(yā)力變化(hua)範圍 0.3~0. 8mpa。設定(dìng)溫

度 t2s=313k,溫度變(bian)化範圍(wei)爲 293~333 k。被測介(jie)質爲氮(dàn)氣 ,采用差(chà)壓式流(liú)量

計測量(liàng)。

同(tóng)樣将 8種極(ji)限壓力(lì)、溫度值(zhi) ,以(yǐ)及壓力(lì)、溫度的(de)設定值(zhí)代入式(shi) (9),得(de)到其相(xiang)

應(ying)的誤差(chà) δ2。表(biǎo) 3列(liè)出了相(xiang)應各參(cān)數的情(qíng)況。

由表 3可見(jian) ,第(di) 3~5種(zhong)情況造(zào)成的誤(wù)差zui大 ,這是(shì)因爲這(zhè) 3種(zhong)情況下(xià)的壓力(lì)波動太(tài)

大(da)。

4 推(tuī)薦意見(jiàn)

(1)由(yóu)上面的(de)典型例(li)子可見(jian) ,被(bei)測介質(zhì)在實際(ji)運行中(zhong) ,由(yóu)于壓力(li)、溫度偏(piān)離設定(dìng)

值(zhí) ,所(suǒ)以會給(gei)流量的(de)示值帶(dài)來不同(tóng)程度的(de)誤差。因(yīn)此 ,作爲計(ji)量用的(de)能源介(jie)質

流量測(ce)量 ,都應考(kǎo)慮溫度(du)和壓力(lì)修正。

(2)對于(yú)不作爲(wei)計量用(yong)的氣體(tǐ)流量測(cè)量 ,如果已(yǐ)獲得溫(wen)度、壓力(li)信号 ,也應(ying)該考

慮溫(wēn)度和壓(yā)力修正(zheng)。因爲當(dāng)今的二(er)次儀表(biǎo)或作爲(wei)二❗次儀(yi)表使📞用(yòng)的各種(zhǒng)計算機(jī)

系(xi)統 (dcs, plc, ipc等 )都具有(yǒu)溫度和(he)壓力修(xiū)正功能(neng) ,已(yi)無需像(xiang)以前老(lǎo)式儀表(biǎo)

那(nà)樣搭接(jiē)一個複(fú)雜的能(neng)滿足功(gong)能要求(qiú)的儀表(biǎo)硬件系(xi)統。

(3)對于常(cháng)溫、常壓(ya)下的氣(qì)體 ,也就是(shi)說 ,溫度爲(wèi) 30~40℃ ,壓力(lì)爲 10 kpa左右

的氣(qì)體 ,不作爲(wei)計量用(yong) ,僅(jin)作工藝(yì)操作參(can)考時 ,可以(yi)不考慮(lü)溫度和(he)壓力修(xiū)正 ,因

爲這種(zhǒng)工況下(xià) (參(can)見上面(miàn)的例 2),溫度(du)和壓力(lì)的變化(huà)帶來流(liu)量示值(zhi)的誤差(chà)不是

很大(dà)。

(4)對(duì)于壓力(li)爲 0. 01 mpa以上的(de)氣體 ,不管(guǎn)流量測(ce)量的目(mù)的是什(shí)麽 ,應盡量(liàng)考

慮溫度(du)和壓力(lì)修正 (如果(guǒ)是常溫(wēn)氣體 ,可單(dān)獨設壓(ya)力修正(zhèng) ,不(bú)設溫度(dù)修正 )。這

是因(yin)爲在這(zhè)種情況(kuàng)下 ,壓力的(de)波動給(gěi)流量測(ce)量示值(zhí)帶來的(de)誤差較(jiào)大 (參見例(lì) 3)。

鋼鐵(tie)廠中設(she)備密封(feng)或吹掃(sao)用的氮(dàn)氣流量(liàng)測量就(jiu)屬于🈲這(zhè)🌈種👈情況(kuàng)。由于氮(dan)氣來源(yuan)

往(wǎng)往不十(shi)分充足(zu) ,一(yī)旦使用(yòng) ,氮(dàn)氣管道(dao)壓力往(wang)往大幅(fú)度下降(jiang)。盡管在(zai)這種工(gōng)況

下對流(liu)量測量(liàng)的精度(du)要求很(hěn)低 ,但由于(yú)壓力波(bo)動的影(ying)響太大(da) ,也(yě)應該考(kǎo)慮壓力(lì)

修(xiū)正。