摘要:着(zhe)重對過(guò)熱蒸汽(qi)流量計(jì) 量中溫(wēn)度、壓力(li)補償的(de)數學模(mó)型進行(háng)了分析(xī)，最後🥵提(tí)出了一(yi)⁉️種全新(xin)的微機(jī)全參數(shù)補償方(fang)式。
一.引(yǐn)言
　　随着(zhe)成本意(yi)識的不(bú)斷增強(qiang)，人們對(duì)能源計(ji)量的正(zhèng)确率提(tí)㊙️出了更(geng)高的要(yào)求，流量(liang)測量中(zhōng)的溫度(du)、壓力補(bǔ)償逐漸(jiàn)被提上(shàng)了議事(shì)日程。由(yóu)于流量(liang)測量裝(zhuang)置的設(she)計🧡提供(gòng)的設計(jì)溫度、壓(ya)力⛹🏻‍♀️與實(shi)際運行(hang)的工作(zuò)溫度、壓(yā)力有一(yi)定的差(chà)異，再加(jia)上由于(yu)工藝條(tiao)件造成(cheng)流體溫(wen)度、壓力(li)波動較(jiào)大，緻使(shi)測出的(de)流量不(bú)能真實(shi)反映其(qi)工作狀(zhuàng)态下的(de)實際流(liu)量。絕大(da)多數流(liu)量計,隻(zhi)有在流(liú)體工況(kuang)與☀️設計(jì)條件一(yī)緻的情(qíng)況下才(cái)能保證(zheng)較高的(de)測量精(jīng)度，有些(xie)流體如(rú)氣體、蒸(zhēng)汽，流體(tǐ)工況變(biàn)化對測(cè)量精度(du)的影響(xiang)特别大(da)，必須進(jin)行補償(cháng)。不同類(lèi)别的流(liu)量🏃測量(liang)裝置，測(ce)量不同(tóng)的流體(ti)介質，其(qí)溫度壓(yā)力補償(chang)公式選(xuan)擇的數(shù)學模型(xíng)是有差(cha)⁉️異的。因(yin)此,有必(bì)要對對(duì)流量計(jì)量中溫(wēn)度、壓力(lì)補償的(de)數學模(mo)型加以(yǐ)分析、研(yán)究，總結(jié)出一套(tào)全新的(de)補償方(fang)式，盡🙇🏻可(ke)能地消(xiao)除系統(tǒng)誤差，使(shǐ)計量精(jīng)度💘提高(gāo)到一個(gè)新的水(shui)平。
二.過(guò)熱蒸汽(qi)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(yě)是溫度(du)、壓力的(de)🈲函數🌏，但(dan)不♊再遵(zun)循理想(xiǎng)氣體狀(zhuang)态方程(cheng)，且在不(bu)同壓力(lì)、溫度區(qu)間，函⚽數(shu)關系不(bu)同，很難(nan)用一個(ge)簡單的(de)或統一(yi)的函數(shu)關系式(shì)來表示(shi)。下面我(wo)們分析(xī)常用水(shuǐ)🌈蒸氣密(mì)度的确(què)定方法(fǎ)。
1.密度的(de)确定方(fāng)法。
　　工業(ye)或工程(cheng)上應用(yong)的水蒸(zhēng)汽大多(duō)是處于(yú)剛剛脫(tuo)離液态(tài)或離液(yè)态較近(jìn)時的狀(zhuàng)态，它的(de)物理、化(hua)學性質(zhì)與理想(xiang)氣體大(da)不相同(tong)⛹🏻‍♀️，應視爲(wei)實際氣(qi)體。水蒸(zheng)氣✏️的物(wù)理性質(zhi)較理想(xiǎng)氣體要(yao)複雜得(de)多🚶，故不(bú)能用簡(jian)單的數(shù)學表達(da)加以🔞描(miáo)述，所以(yi)，在以往(wang)的工程(cheng)計算中(zhōng)，凡涉及(jí)水蒸氣(qi)的狀态(tai)🚶參數數(shu)值,大都(dōu)從相關(guān)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(dān)片機)已(yi)廣泛應(yīng).用于流(liú)量測量(liàng)儀表中(zhong)，其存儲(chu)能力、快(kuài)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(gòng)了有力(li)的手段(duan)。
1.1現在介(jiè)紹在二(èr)次僅表(biao)中常用(yong)的水蒸(zheng)氣密度(du)的确定(dìng)方法。
1.1.1查(cha)表法:把(ba)水蒸氣(qì)密度表(biao)裝入計(ji)算機系(xi)統中，
　　根(gēn)據實際(ji)工況下(xia)的溫度(dù)、壓力值(zhí)，從表中(zhōng)直接查(cha)出相應(ying)的密度(dù)值
1.1.2計算(suàn)法:
①自己(ji)拟合公(gong)式(或者(zhě)出版物(wu)給出公(gong)式)
②IFC1967公式(shì)
　　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(zhēng)汽實際(jì)工況條(tiao)件爲:
工(gōng)作壓力(li)變化範(fàn)圍:0.1-1.1MPa
工作(zuò)溫度變(biàn)化範圍(wéi):160-410℃
下面，我(wo)們取特(te)殊點對(dui)公式(1)進(jìn)行驗證(zheng):
 
　　通過以(yi)上驗證(zhèng)上算，我(wǒ)們目前(qian)采用的(de)密度補(bǔ)償公式(shi)的計算(suan)🈲誤🏃‍♀️差太(tài)大,顯然(rán)不能滿(mǎn)足計量(liàng)儀表的(de)要🔆求。我(wǒ)🍉們流量(liàng)計量絕(jue)㊙️大部分(fèn)已進入(ru)微機網(wǎng)絡，因此(cǐ)，理想的(de)是采用(yòng)IFC1967公式”。
1.2比(bǐ)較。
　　查表(biǎo)法:根據(jù)1FC1967公式”制(zhi)定的數(shù)表，考慮(lǜ)了各個(gè)不同區(qū)域的特(te)性,目前(qián)它是比(bǐ)較完整(zheng)和全面(miàn)的。但它(tā)數據量(liàng)大，需要(yao)占用大(da)量的内(nèi)存，應用(yòng)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(shu)表，另外(wài)數表的(de)變🔞量有(yǒu)一定步(bù)長的非(fei)連續量(liàng)，對⭐于兩(liang)點之間(jian)的數據(ju)，需經過(guo)數學内(nèi)插處理(lǐ)獲得。
　　應(ying)用公式(shì)計算:不(bú)需占有(you)大量的(de)内存空(kong)間，便于(yú)智能儀(yi)表應🎯用(yong)🈲，至于使(shǐ)用哪一(yī)個公式(shì)，根據不(bu)同場所(suo)㊙️和不同(tong)需要，選(xuan)用不同(tong)公式。采(cai)用TFC1967公式(shi)”雖然公(gōng)式繁雜(zá)一些☔，但(dan)在壓力(li)爲0-16.65MPa範⭐圍(wéi)内，計🌈算(suàn)的過熱(rè)蒸汽及(jí)飽💋和蒸(zhēng)汽密度(du)值完全(quan)符合國(guó)際标準(zhun)。應用公(gōng)式隻需(xu)安裝有(yǒu)溫度、壓(ya)力變送(song)器，不需(xū)要判斷(duàn)是飽和(hé)狀态或(huò)過熱狀(zhuàng)态就可(kě)以正确(què)測量✨。對(duì)于确定(dìng)是飽和(hé)蒸汽的(de)場合,隻(zhi)需要🙇🏻将(jiang)公式稍(shao)做變動(dong)，隻用測(cè)溫或測(cè)壓，就可(kě)正确計(ji)算飽⛹🏻‍♀️和(hé)蒸汽密(mì)度。
2.流量(liang)公式的(de)确定。
　　在(zài)蒸汽計(jì)量中用(yong)節流元(yuan)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(zhong):qm-質量流(liú)量,kg/s;
e-流出(chu)系數;
d-節(jie)流件開(kai)孔直徑(jìng),m;
ε-可膨脹(zhàng)性系數(shù);
p-被測流(liu)體密度(dù),kg/m3;
β-節流件(jian)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(shí)，它的輸(shu)出脈沖(chong)信号不(bu)受流體(tǐ)組分變(bian)化的影(yǐng)響，即僅(jin)表系數(shu)在一定(ding)雷諾數(shu)範圍内(nei)僅與洲(zhōu)渦發生(shēng)體及管(guan)道的尺(chi)寸有關(guān)，但是作(zuò)爲流量(liàng)計在物(wu)料平衡(héng)及能源(yuan)計量中(zhong)需檢測(ce)質量流(liu)量，這時(shi)流量的(de)輸出信(xin)号應同(tóng)時檢🈲測(cè)體積流(liu)量和流(liú)體🌈密度(dù)，流體🌈組(zu)份對流(liú)量計還(hai)是存在(zài)直接影(yǐng)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(ěr)系數;
m-漩(xuán)渦發生(sheng)體兩側(ce)弓形面(mian)積與管(guǎn)道橫截(jié)面面積(ji)之比;
d-漩(xuan)渦發生(sheng)體硬面(mian)寬度,m;
D-管(guan)道通徑(jìng),m;
f-漩渦的(de)發生頻(pín)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(ti)密度,kg/m3;
　　由(you)流量公(gōng)式(2).(4)可知(zhi)，流量與(yǔ)密度的(de)關系分(fèn)别與C和(he)p成☁️正比(bǐ),如果用(yòng)錯将造(zào)成很大(da)的計算(suan)誤差，同(tóng)時，溫度(du)(℃)與熱力(lì)學溫度(dù)(K)的代入(ru)也應正(zhèng)确處理(li)。
　　考慮上(shang)述原因(yīn)，有必要(yao)對補償(cháng)軟件和(he)智能流(liú)量計算(suàn)儀進🈲行(háng)💚測試和(hé)校準。方(fang)法爲:由(yóu)LG節流裝(zhuang)置設計(jì)及管理(lǐ)軟件》計(jì)算出對(duì)應點補(bu)償流量(liàng)的理論(lùn)值，再對(dui)流量計(jì)輸入相(xiàng)同工沉(chén)✊參數得(de)到相應(ying)✔️的顯示(shì)值，這時(shi)将流量(liàng)🧡計的顯(xiǎn)示.值與(yǔ)理論值(zhi)進行比(bǐ)較即可(ke)達到校(xiào)準的目(mù)的。曆來(lai)流量校(xiào).準與設(she)備👣和流(liú)量儀表(biao)✊兩大主(zhǔ)題是研(yan)究的中(zhong)心，流量(liàng)儀表标(biāo)準和檢(jian)♋定規程(chéng)是流量(liàng)正确計(jì)量的保(bǎo)🙇‍♀️證，針對(dui)目前國(guó)内智能(néng)流量演(yan)算器和(he)相關計(ji)❤️算機軟(ruan)件的現(xiàn)狀，建立(li)國家有(you)關部門(mén)應🧡出台(tái)一部相(xiang)應的檢(jiǎn)定校準(zhǔn)規程，以(yǐ)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(hang)補償時(shi)，在低壓(ya)範圍内(nei)，可以利(lì)用理想(xiǎng)氣體狀(zhuang)态方程(cheng)來進行(hang)溫度、壓(ya)力補償(chang)。但在高(gāo)壓時✔️，則(zé)必須考(kǎo)慮氣體(ti)壓👣縮系(xi)數的影(yǐng)響。對于(yu)過熱蒸(zhēng)氣,必須(xū)作實際(jì)氣體處(chù)理。對于(yú)大部分(fèn)氣體,在(zai)低💃壓區(qu)(如小于(yú)1MPa)的壓縮(suō)系數都(dou)接近于(yú)1。在該區(qu)域内,隻(zhi)要溫度(dù)不是太(tài)低，即使(shi)不對壓(yā)縮系數(shù)🏒進行修(xiū)正，也不(bú)會引起(qi)明顯的(de)誤差，完(wan)全可以(yi)滿足工(gōng)程上的(de)要🔱求。但(dan)在高👅壓(yā)區，則必(bì)須考慮(lǜ)壓縮系(xì)🐕數的影(yǐng)響，否則(ze)⛱️将會造(zào)成明顯(xian)的誤差(chà)。像常規(gui)方法那(na)樣将K看(kan)成常數(shù)，将會造(zào)成不可(kě)忽視‼️的(de)測量誤(wu)差。分析(xī)計算表(biao)明，當溫(wēn)度和壓(yā)力在設(she)計值T.和(he)p.的基礎(chu)上變化(huà)20%，ReD變化60%時(shí)，如果我(wo)們隻補(bǔ)償密度(dù)變化的(de)影響，那(na)麽，即使(shi)密度☂️變(bian)化可能(néng)引入的(de)誤差爲(wèi)零，即👈認(ren)爲已實(shi)現了對(dui)密度的(de)完全補(bu)償，其它(ta)各餘留(liú)參數♉變(bian)化累加(jiā)後的最(zui)大誤差(chà)仍可達(dá)6%左右。其(qi)中,ε引入(rù)的誤差(chà)最爲明(míng)顯💃🏻。對🐕于(yú)常規儀(yi)表來說(shuō),這些餘(yu)留誤差(chà)沒有可(ke)能得到(dào)補償。而(er)對于微(wēi)機補償(cháng)系統來(lai)說，補償(cháng)這些❓餘(yú)留參數(shu)的變化(huà)已成爲(wei)可能。所(suǒ)以，一般(ban)來說，微(wēi)機補償(chang)系統除(chu)補償密(mì)度外,還(hai)應🌈考慮(lü)整個補(bu)償方程(cheng)中其它(ta)參數變(bian)化的補(bǔ)償問題(tí),即全參(can)數補償(chang)。
四結語(yu)
　　總而言(yan)之，選擇(ze)合适的(de)溫度、壓(yā)力補償(cháng)公式，就(jiù)必須全(quán)面地了(le)解流量(liang)測量的(de)方式。在(zài)測量介(jiè)質，測量(liang)裝置，流(liu)⭕體工況(kuang)，流量單(dān)位均㊙️不(bú)同的場(chang)合，采用(yong)正确的(de)☎️溫度、壓(ya)力補償(chang)方式，才(cai)能獲得(de)正确的(de)流量。此(ci)外，計☁️算(suàn)機的應(ying)🍉用也堪(kan)稱檢測(cè)技術中(zhōng)的一場(chang)革命，它(ta)使🆚各類(lei)過程參(cān)數的檢(jian)測由常(chang)規儀表(biǎo)時🥵代進(jin)入了計(ji)🛀算機時(shi)代，同時(shi)也使企(qi)業綜合(he)🈲自動化(huà)和生産(chan)過程控(kòng)制得以(yǐ)實現，是(shì)今後檢(jian)測與控(kong)制系統(tǒng)發展的(de)必然👅趨(qu)勢。

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