摘要：針(zhēn)對流量(liàng)計 在測(ce)量氣體(ti)和蒸汽(qi)流量時(shi)需對溫(wen)度、壓力(li)補償的(de)問題，根(gēn)據各流(liú)量計的(de)測量原(yuán)理不同(tóng)，選擇合(he)适的♋測(ce)溫點和(hé)測壓點(diǎn)位置對(duì)測量的(de)準确性(xìng)至關重(zhong)要📧。分析(xi)了幾種(zhǒng)流🆚量計(jì)溫度、壓(ya)力補償(chang)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(ya)口開口(kou)位置的(de)合理選(xuan)擇。提供(gòng)了利用(yong)焦耳－湯(tang)姆遜系(xì)數計算(suàn)上下遊(you)溫差的(de)實例。
不(bú)同原理(lǐ)的流量(liàng)計,流體(tǐ)溫度和(hé)壓力的(de)變化對(duì)測量結(jie)果💚的影(yǐng)響各不(bú)相同,因(yīn)此在測(ce)得流體(ti)的溫度(dù)和壓力(lì)後🈲,要按(àn)🔞規定的(de)關系式(shì)進行補(bu)償。流體(ti)在管道(dao)内流動(dòng),由于流(liu)量傳🔅感(gǎn)器、各種(zhǒng)阻流件(jiàn)的影響(xiang),在管道(dao)的不同(tong)部位測(ce)👉得的溫(wen)度和壓(yā)力值👌也(ye)會有很(hen)🆚大差異(yì),因此用(yong)作流量(liàng)測量溫(wen)，度壓力(lì)🚶‍♀️補償的(de)測量點(diǎn)的位置(zhi)也有🈲明(ming)确規定(dìng),不能随(suí)意确定(ding)。
下面以(yǐ)幾種典(diǎn)型流量(liàng)計爲例(li)，論述流(liú)量測量(liang)中溫度(dù)壓力檢(jiǎn)測點設(shè)計中的(de)有關問(wèn)題。
1渦街(jie)流量計(ji)溫度壓(ya)力測點(dian)的設計(ji)
1.1 渦街流(liu)量計 工(gong)作原理(li)
　　在流體(tǐ)流動的(de)管道中(zhong)設置1個(gè)旋渦發(fā)生體(阻(zu)流件),于(yu)是在發(fā)生體下(xià)遊就會(hui)交替地(di)産生有(you)規則的(de)旋渦,這(zhe)種旋渦(wō)稱爲卡(kǎ)🌈曼渦街(jie)，該旋渦(wo)的頻率(lü)與流過(guo)發生體(ti)🔴的流速(su)成正比(bi)關系。由(you)于旋渦(wō)流量傳(chuán)感器的(de)流通截(jie)面積是(shi)1個常數(shù),因此🚶‍♀️旋(xuán)渦的頻(pín)率與流(liu)過發生(shēng)體的流(liu)體體積(ji)流量成(chéng)正比1-2]，如(rú)式🈲（1）所示(shì)：

　　式中:qvf--旋(xuan)渦發生(sheng)體出口(kǒu)的工況(kuang)體積流(liú)量，m3 /h;?--旋渦(wo)頻率,P/s;Kt--工(gong)作🌈狀态(tai)下流量(liang)系數,1/m3。
1.2溫(wen)度壓力(li)補償的(de)目的
1.2.1 氣(qi)體流量(liàng)測量的(de)溫度壓(ya)力補償(cháng)
　　在氣體(ti)流量測(ce)量中,測(ce)得工作(zuo)狀态體(ti)積流量(liàng)不是最(zuì)終目的(de)，得到标(biao)準狀态(tài)體積流(liú)量才是(shì)最終目(mù)标🏃🏻‍♂️。由工(gong)作狀态(tai)體積流(liú)量到标(biao)準狀态(tai)體積流(liu)量的換(huan)算，一般(bān)在流量(liang)🔴演算器(qì)中完成(cheng),其依據(ju)如式(2)[3]:

　　式(shì)中: qvt--工況(kuang)條件下(xià)的體積(jī)流量，m3/h;qvn--标(biāo)準狀态(tài)體積流(liu)量,m3/h;pf,pn--工作(zuo)狀态、标(biāo)準狀态(tài)流體絕(jue)對靜壓(yā)，MPa, pn=0.101 325 MPa;Tf,Tn--工況條(tiao)件下、标(biao)⛷️準狀态(tai)流體熱(re)力學😘溫(wēn)度,K,Tn= 293.15 K;Zf,Zn- -工況(kuàng)條件下(xià)、标準狀(zhuang)态氣體(tǐ)壓縮系(xi)數。
　　在式(shi)(2)中,Zf和Zn一(yī)般由流(liú)量演算(suan)器按設(she)計 好的(de)程序自(zì)動計算(suàn)得到[4],qv由(you)式(1)計算(suàn)得到，而(er)pf和Tf則必(bì)須經實(shí)測得到(dào)。
1.2.2蒸汽流(liu)量測量(liàng)的溫度(dù)壓力補(bǔ)償
　　在蒸(zheng)汽流量(liàng)測量中(zhong)，雖然也(ye)有溫度(dù)壓力補(bu)償，但補(bu)償的意(yi)義與🏃‍♂️式(shì)(2)完全不(bu)同[3]
　　用渦(wo)街流量(liang)計測量(liang)蒸汽流(liú)量的系(xì)統中，測(cè)量的目(mu)♋的是得(de)到蒸汽(qì)質量流(liú)量值,如(rú)式(3)所示(shì):

　　式中: q,m質(zhi)量流量(liang),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(du),kg/m3,可通過(guo)查蒸汽(qì)密度表(biǎo)得到
1)對(dui)于過熱(re)蒸汽，可(ke)由流量(liang)演算器(qì)按式(4)自(zì)動查蒸(zhēng)汽密⛱️度(dù)表得到(dao):

　　由于蒸(zhēng)汽的狀(zhuang)态随溫(wen)度壓力(li)參數而(er)變化,因(yīn)此有些(xiē)蒸🔞汽🏃‍♀️流(liú)量計安(an)裝地點(diǎn)的蒸汽(qi)狀态難(nán)以确定(dìng),有時處(chù)于過熱(re)狀态,有(yǒu)時處于(yu)飽和狀(zhuàng)态。白天(tian)管道内(nèi)流速高(gāo),處于過(guo)🈚熱狀态(tài);夜間管(guǎn)道内流(liú)速低,進(jìn)入飽和(he)狀态。這(zhe)時,應對(dui)其溫度(du)壓力都(dōu)進行測(ce)量,由流(liú)量演算(suàn)器自動(dong)判斷，如(ru)果處于(yu)過熱狀(zhuàng)态，則儀(yi)表自動(dong)轉向根(gen)據式♉(4)查(chá)過熱蒸(zheng)汽密度(du)表;如果(guǒ)已進入(rù)飽和區(qu)間，則儀(yi)表自動(dong)✍️轉向按(an)式(5)查飽(bǎo)和蒸汽(qì)密度表(biao)。
　　利用蒸(zheng)汽的溫(wen)度壓力(li)參數自(zi)動判斷(duàn)蒸汽處(chu)于過熱(rè)狀态還(hái)是飽和(hé)狀态,原(yuan)理如圖(tú)1所示[3]。關(guan)鍵是判(pàn)斷蒸汽(qi)的溫度(du)壓力值(zhi)😄是落在(zài)臨界飽(bao)和曲線(xian)的下方(fāng)還是上(shang)方，如果(guǒ)落在下(xia)方，則爲(wèi)過熱狀(zhuàng)态;如果(guo)落在上(shang)方，則爲(wèi)飽和狀(zhuang)态。

　　在這(zhe)種情況(kuang)下,一般(bān)壓力測(ce)量精度(du)高,查表(biǎo)得到的(de)密💃度值(zhí)的㊙️精度(du)也比較(jiao)高,因此(cǐ)通常采(cai)用式(5)求(qiú)取密🥰度(du),式(6)一般(ban)不采用(yòng)。
1.3溫度壓(yā)力測量(liang)點位置(zhì)的選取(qǔ)
　　氣體和(hé)蒸汽都(dou)是可壓(yā)縮流體(ti)，在流過(guò)渦街流(liu)量傳感(gan)器時,都(dōu)會❄️産生(shēng)一定的(de)壓降。因(yin)此,在管(guǎn)道上不(bú)同位置(zhì)開口測(ce)流體的(de)絕對靜(jing)壓,得到(dao)的結果(guǒ)也不同(tóng)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼。在旋渦(wo)發生體(tǐ)上遊處(chu)🔞，靜壓最(zuì)高;在旋(xuán)渦發生(sheng)體流速(sù)最高處(chu),靜壓最(zui)低,再往(wang)下遊,靜(jìng)壓會有(yǒu)🈲少許恢(huī)複🌈。
旋渦(wō)發生體(ti)前後的(de)永久性(xìng)壓降，計(ji)算公式(shi)如式(7)所(suo)示:

式中(zhōng):△p-旋渦發(fā)生體前(qian)後壓降(jiang),Pa;?--介質流(liu)速,m/s.
　　以旋(xuán)渦流量(liàng)計爲例(li),不同型(xing)号流量(liàng)儀用于(yu)溫度壓(yā)力補償(cháng)的溫度(dù)壓力測(cè)量點的(de)安裝位(wèi)置有不(bú)同的要(yao)求。壓力(li)測點到(dao)旋渦發(fā)生體的(de)上限距(jù)離與下(xia)限🔴距離(lí)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(yīn)此研究(jiū)該距離(li)對儀表(biao)的準确(que)安裝有(you)⛷️重要意(yi)義🌈。
　　仔細(xì)研究橫(heng)河渦街(jie)産品的(de)發展曆(lì)史,在*CD型(xing)儀表發(fa)展階段(duàn)，渦街流(liú)量計最(zui)小通徑(jing)隻能做(zuò)到DN25,對于(yú)DN25渦街産(chǎn)品,5.5D即爲(wèi)138 mm,在法✌️蘭(lan)下遊的(de)管道上(shang)開取壓(ya)口,在工(gōng)程上還(hái)是可行(háng)的。但到(dào)了*D型儀(yí)表發展(zhan)階段,最(zui)小通徑(jing)可達到(dào)DN15，同樣是(shi)5.5D，但對應(yīng)的尺寸(cùn)🌈變爲83 mm,要(yào)在如此(cǐ)短的距(ju)離上開(kai)取壓口(kǒu),需要放(fàng)寬距離(lí)以滿足(zu)工程中(zhōng)的需求(qiu)。無論哪(na)㊙️種情況(kuàng),實際上(shang)兩者本(běn)質上是(shì)一緻的(de)。
2差壓流(liú)量計溫(wen)度壓力(lì)測點位(wei)置的設(shè)計
　　差壓(ya)式流量(liàng) 計的種(zhǒng)類很多(duō)，下面以(yi)使用最(zuì)多的标(biao)準差壓(yā)式流量(liàng)計爲🧑🏾‍🤝‍🧑🏼例(li)，說明溫(wēn)度壓力(li)測點位(wei)置的設(she)計
2.1差壓(yā)流量計(ji)工作原(yuán)理
差壓(yā)流量計(ji)工作原(yuán)理如式(shì)(8)所示:

　　式(shì)中: C———流出(chu)系數;β———直(zhi)徑比，β= d/D;D———管(guan)道内徑(jìng),m;d--工作條(tiao)件下節(jie)流件的(de)開孔直(zhí)徑,m;ε1一-節(jiē)流件正(zhèng)端取壓(ya)口平面(mian)上的可(kě)膨脹性(xing)系數;ρ1一(yī)🔞節流件(jiàn)正🐅端取(qǔ)壓口平(píng)面上的(de)流體🔱密(mi)度,kg/m3。
　　差壓(yā)流量計(jì)的本質(zhi)是質量(liang)流量計(jì)，在式(8)中(zhōng),沒有出(chu)現溫度(du)💞和壓力(lì)這兩個(gè)變量,但(dàn)應用這(zhe)種流量(liang)計測量(liang)氣體和(he)蒸汽的(de)流🏒量時(shi)，流體溫(wēn)度和壓(ya)力的變(bian)化，會使(shi)式中的(de)密度ρ1産(chǎn)生變化(hua),進而影(yǐng)響流量(liàng)示值。
對(duì)于組分(fen)穩定的(de)氣體,可(kě)用式(9)計(jì)算:

　　式中(zhong):p1--節流件(jian)正端取(qǔ)壓口平(ping)面上的(de)流體壓(yā)力，MPa; pn--氣體(ti)标準狀(zhuang)态壓力(lì)，取值爲(wèi)0.101 325 MPa;Tf1--節流件(jian)正端取(qu)壓口平(píng)面上的(de)流💚體溫(wēn)度，K; Z f1一工(gōng)作狀态(tai)🔴下氣體(tǐ)壓縮系(xì)數,純數(shù);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(liú)量演算(suàn)器自動(dong)查表的(de)方法得(de)到ρ1[5]

　　毫無(wú)疑問，式(shì)(9)和式(10)都(dōu)表明，壓(ya)力取自(zì)正端取(qu)壓口,在(zài)具體實(shi)施時也(yě)比較方(fāng)便,難的(de)是正端(duān)取壓口(kǒu)處的流(liú)體溫度(dù)的測🙇🏻量(liàng)。
該标準(zhun)還規定(ding),一般可(ke)以假設(she)差壓口(kou)上遊和(hé)下遊的(de)流體溫(wēn)🌐度是相(xiàng)同的。然(ran)而，如果(guo)流體是(shi)非理想(xiang)流🚩體,而(er)又需要(yao)計量準(zhun)确，且上(shàng)遊取壓(yā)口和一(yī)次裝置(zhì)下遊測(ce)溫處又(you)存在較(jiào)大的壓(yā)力損失(shi)，則假設(shè)兩點之(zhi)間是等(deng)焓膨脹(zhàng),必👉須根(gen)據下遊(yóu)溫度計(jì)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(xue))溫度;p--流(liú)經管道(dao)的流體(ti)靜壓; H--焓(hán); Ro--通用♌氣(qi)體常數(shù);Cm,P --定壓摩(mo)爾比熱(re)容;Z--壓縮(suo)系數。
3渦(wo)輪流量(liang)計溫度(du)壓力測(ce)點的設(shè)計
　　 渦輪(lun)流量計(ji) 用來測(cè)量氣體(ti)流量時(shi),也需要(yào)進行溫(wēn)度壓力(li)補償，以(yi)便将工(gōng)作狀态(tai)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(liàng)計溫度(dù)壓力測(cè)點的設(shè)計
　　渦輪(lún)流量計(jì)用來測(cè)量氣體(tǐ)流量時(shí),也需要(yào)進行溫(wen)度壓㊙️力(li)補償，以(yi)便将工(gong)作狀态(tai)下的體(ti)積流量(liang)換算到(dào)标準狀(zhuang)态體積(jī)流量。
　　該(gāi)換算所(suo)依據的(de)公式與(yǔ)式(2)相同(tong),但是由(yóu)于測量(liàng)原理🈚的(de)🌈不同，測(ce)壓點的(de)位置有(yǒu)很大的(de)差别。GB/T 21391- 2008《用(yong) 氣體渦(wō)輪流量(liàng)計 測量(liang)天然氣(qi)流量》給(gěi)出了渦(wō)輪流量(liang)計在管(guan)道上典(dian)型☀️的安(ān)🌈裝圖[9]]。同(tong)時在文(wén)字描述(shù)中規定(ding),渦輪葉(ye)輪處的(de)靜壓測(cè)㊙️壓口至(zhi)少要有(yǒu)1個，孔徑(jing)範圍在(zài)3~ 12 mm。該标準(zhun)同時規(guī)定㊙️,溫度(du)傳感器(qì)應安裝(zhuang)在葉輪(lun)的下遊(you)端，其離(lí)❓葉輪的(de)距離應(yīng)小于5D,伸(shēn)入管道(dao)公稱通(tōng)徑約33%處(chù),但長📞度(du)不能超(chāo)過150 mm。
4結束(shù)語
1)用來(lái)測量氣(qì)體和蒸(zheng)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(háng)流體溫(wen)度、壓力(lì)補償。由(you)于流💜體(tǐ)種類的(de)不同,補(bu)償的目(mù)的也不(bú)盡相同(tóng);由于溫(wēn)度和壓(yā)力的變(bian)化,對不(bú)同🚶原理(li)流量計(jì)的影響(xiǎng)不相同(tong),因此測(ce)溫點和(he)測壓點(diǎn)位置也(ye)📧有不同(tóng)的要求(qiu),隻有合(he)理地确(que)定這些(xie)位置,才(cai)👄有可能(neng)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(yā)口，宜選(xuǎn)在旋☂️渦(wo)發生體(tǐ)下遊的(de)直管段(duàn)上，應盡(jin)可能靠(kao)近流量(liang)計,但應(ying)便于施(shī)工和維(wei)修(不能(néng)選在旋(xuan)渦體上(shang)遊的直(zhí)管段上(shang))。測溫口(kǒu)應選在(zài)測壓口(kou)下遊150~200 mm處(chù)。
3)差壓流(liu)量計用(yòng)于溫度(dù)壓力補(bu)償的測(cè)壓點，應(yīng)選在☎️差(chà)壓正☎️端(duan)取壓口(kǒu)處;測溫(wēn)點一般(ban)選在差(cha)壓裝置(zhi)下遊5D~15D處(chù),并假設(she)差壓口(kǒu)❌上遊和(hé)下遊的(de)流體溫(wen)度是相(xiàng)同的。如(ru)果是非(fēi)理想氣(qi)體，而又(you)需要計(ji)量正确(que)，且上🌍遊(you)取壓口(kǒu)和差壓(ya)裝🔴置下(xià)遊測💋溫(wen)處又存(cún)在較大(dà)的壓力(lì)損失，則(zé)⭕可采用(yong)焦耳✉️一(yi)湯姆遜(xùn)系數計(ji)算.上遊(you)取壓口(kou)到下遊(you)溫口處(chu)的相應(ying)溫差△T。
4)基(ji)于絕熱(rè)膨脹等(deng)焓變化(huà)的原理(lǐ),利用蒸(zheng)汽性質(zhi)表,可🌏方(fang)便♉地求(qiu)取适用(yong)于蒸汽(qi)的焦耳(er)一湯姆(mǔ)遜系數(shù)。
5)渦輪流(liu)量計用(yòng)于溫度(du)壓力補(bǔ)償的測(ce)壓點，宜(yi)設在渦(wo)輪葉輪(lún)前取壓(ya)口處;測(cè)溫口應(yīng)選在葉(ye)輪下遊(you)段,離葉(yè)輪的距(ju)離應小(xiao)于5D。

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