管道(dào)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(xing)

管(guǎn)道式氣(qì)體流量(liàng)測量中(zhong) ,溫(wen)度和壓(yā)力修正(zhèng)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(wén)中分别(bie)介紹溫(wen)度和壓(yā)力偏離(li)設定值(zhí)時對使(shi)用直接(jie)輸出😍流(liu)量計和(hé)差壓式(shi)流量

計進(jin)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(du)和壓力(lì)在 8種變

化狀(zhuang)況下産(chǎn)生的測(cè)量誤差(cha) ,以(yǐ)對溫度(du)和壓力(lì)變化造(zao)成的誤(wù)差提供(gòng)一些量(liang)的概

念。指(zhǐ)出 ,如今實(shí)施溫度(dù)和壓力(lì)修正并(bing)不像以(yǐ)前單元(yuan)組合儀(yí)㊙️表那樣(yang)麻煩 ,應适(shi)

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

1 氣體(tǐ)體積流(liu)量的含(han)義

氣體體(tǐ)積流量(liàng)系指單(dan)位時間(jiān)輸送管(guan)道中流(liu)過的❓氣(qi)體體積(jī)👨‍❤️‍👨。氣體體(tǐ)積有工(gōng)作狀

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

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

标準(zhun)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(kǒu)狀态 ,所以(yǐ)标準狀(zhuang)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(shi) ,需(xū)

說(shuō)明相應(yīng)的工作(zuo)溫度和(he)壓力 ,這樣(yàng)比較麻(má)煩 ,并且在(zài)人們的(de)腦海中(zhōng)不容易(yì)建立

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

既然(rán)氣體的(de)體積流(liu)量是指(zhǐ)标準溫(wen)度和壓(yā)力下的(de)流量🍓 ,那麽(me) ,當(dāng)介質溫(wen)度和壓(ya)力

偏離設(shè)定狀态(tai)時 ,儀表測(cè)量的示(shi)值就會(huì)産生變(biàn)化。變化(huà)有多大(dà) ,是(shì)否需要(yào)修正 ,

這就(jiù)是本文(wén)所探讨(tao)的問題(ti)。

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

2.1 直(zhí)接輸出(chu)式流量(liang)計

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

轉子(zǐ)流量計(jì)等。

根據氣(qì)體狀态(tai)方程可(ke)知

式中 ,p,t,v分别(bié)爲氣體(tǐ)的壓力(lì)、溫度 ,以及(jí)在此溫(wēn)度下的(de)體積 ;c爲常(cháng)數。

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

(1)可改寫(xie)爲式 (2)和式(shi) (3)

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

計(jì)算和實(shí)際運行(háng)時其壓(yā)力、溫度(du)和流量(liàng)值。由此(ci)可得壓(yā)力、溫度(du)偏離設(shè)定值

p1s和 t1s時造(zào)成的流(liú)量誤差(cha)爲

2.2 差壓式(shi)流量計(ji)

采(cai)用節流(liú)裝置測(cè)量流量(liàng)時 ,視被測(cè)氣體爲(wei)不可壓(yā)縮氣體(ti) ,其(qí)流量與(yǔ)節流裝(zhuang)置兩端(duān)

的(de)差壓 δp的關(guān)系爲

式中(zhōng) ,k爲(wei)常數 ; r爲随(suí)壓力、溫(wēn)度變化(huà)的氣體(tǐ)密度 ,并可(kě)用下式(shi)表達 :

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

得(de)到節流(liú)裝置在(zài)設定壓(yā)力、溫度(du)下和在(zài)某個工(gōng)作💃🏻壓力(lì)、溫度⭐下(xia)的體積(jī)流量表(biǎo)達

式爲 :

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

運(yun)行時其(qi)壓力、溫(wēn)度和流(liu)量值。

由式(shì) (7)和(hé)式 (8)得到壓(ya)力、溫度(du)偏離設(she)定值時(shi)造成的(de)誤差爲(wèi) :

3 典(dian)型實例(li)

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

确實(shi)施溫度(dù)和壓力(li)修正的(de)必要性(xing)。

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

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

流量計(jì)測量。

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

誤差(chà) δ1。表(biǎo) 1列(liè)出了相(xiang)應各參(can)數的情(qíng)況。

由表 1可見(jian) ,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(shi) ,也(yě)就是第(di) 2、

第 3種情(qing)況時産(chǎn)生的誤(wù)差zui大。

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

設定(ding)溫度 ts=313k,溫度(dù)變化範(fàn)圍爲 293~333k。被測(ce)介質爲(wèi)高爐煤(méi)氣 ,采用差(chà)壓

式流量(liàng)計測量(liàng)。

将(jiang) 8種(zhǒng)極限壓(yā)力、溫度(dù)值 ,以及壓(ya)力、溫度(dù)的設定(dìng)值代入(rù)式 (9),便可以(yi)得到其(qí)

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

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

例 3,設定(ding)壓力 p2s=0. 7mpa(壓力(li) ),壓(yā)力變化(huà)範圍 0.3~0. 8mpa。設定(ding)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(cha)壓式流(liú)量

計測量(liang)。

同(tong)樣将 8種極(jí)限壓力(lì)、溫度值(zhi) ,以(yǐ)及壓力(li)、溫度的(de)設定值(zhí)代入式(shì) (9),得(de)到其相(xiàng)

應(yīng)的誤差(chà) δ2。表(biao) 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(zao)成的誤(wu)差zui大 ,這是(shi)因爲這(zhe) 3種(zhǒng)情況下(xia)的壓力(lì)波動太(tai)

大(da)。

4 推(tuī)薦意見(jiàn)

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

值(zhí) ,所(suǒ)以會給(gei)流量的(de)示值帶(dai)來不同(tong)程度的(de)誤差。因(yin)此🛀 ,作爲計(jì)量用的(de)能源介(jie)質

流量測(ce)量 ,都應考(kao)慮溫度(dù)和壓力(lì)修正。

(2)對于(yú)不作爲(wèi)計量用(yong)的氣體(tǐ)流量測(cè)量 ,如果已(yi)獲得溫(wen)度、壓力(lì)信号 ,也應(yīng)該考

慮溫(wen)度和壓(yā)力修正(zheng)。因爲當(dāng)今的二(èr)次儀表(biǎo)或作爲(wèi)二次儀(yí)表使用(yong)的各種(zhǒng)計算機(jī)

系(xì)統 (dcs, plc, ipc等 )都具有(you)溫度和(hé)壓力修(xiū)正功能(neng) ,已(yǐ)無需像(xiàng)以前老(lao)式儀表(biao)

那(na)樣搭接(jie)一個複(fú)雜的能(neng)滿足功(gong)能要求(qiú)的儀表(biǎo)硬件系(xì)⚽統。

(3)對于常(cháng)溫、常壓(yā)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(qi)體 ,不作爲(wei)計量用(yòng) ,僅(jǐn)作工藝(yi)操作參(cān)考時 ,可以(yǐ)不考慮(lü)溫度和(hé)壓力修(xiū)正 ,因

爲這種(zhong)工況下(xià) (參(can)見上面(miàn)的例 2),溫度(dù)和壓力(li)的變化(huà)帶來流(liú)量示值(zhi)的誤差(cha)不是

很大(dà)。

(4)對(dui)于壓力(lì)爲 0. 01 mpa以上的(de)氣體 ,不管(guǎn)流量測(ce)量的目(mu)的是什(shi)麽 ,應盡量(liàng)考

慮溫度(dù)和壓力(li)修正 (如果(guo)是常溫(wen)氣體 ,可單(dān)獨設壓(yā)力修正(zhèng) ,不(bú)設溫度(du)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(cè)量示值(zhí)帶來的(de)誤差較(jiao)大 (參見例(lì) 3)。

鋼鐵(tie)廠中設(shè)備密封(fēng)或吹掃(sǎo)用的氮(dan)氣流量(liang)測量就(jiu)屬于這(zhe)種💘情況(kuang)。由于氮(dàn)氣來源(yuan)

往(wǎng)往不十(shi)分充足(zú) ,一(yī)旦使用(yong) ,氮(dan)氣管道(dao)壓力往(wang)往大幅(fú)度下降(jiàng)。盡管在(zài)這種工(gong)況

下對流(liú)量測量(liang)的精度(du)要求很(hěn)低 ,但由于(yu)壓力波(bō)動的影(yǐng)響太大(dà) ,也(ye)應該考(kǎo)慮壓力(li)

修(xiū)正。