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工業(yè)生產(chǎn)過程控制中流量、溫度、壓力、液位是最常監(jiān)控和測量的四大參數(shù)。其中,氣體流量測量由于多種因素的影響,通常被認為是較難準確測量的參數(shù)之一。而準確測量氣體流量對于生產(chǎn)控制調(diào)節(jié)、能源管理、環(huán)境保護以及安全監(jiān)控等方面都具有重要意義
為什么要做溫壓補償
溫度/壓力
溫度對計量精度的影響
溫度的變化會導(dǎo)致介質(zhì)的密度和粘度變化,從而影響介質(zhì)的流速。特別是在溫度變化較大的情況下,計量結(jié)果可能會產(chǎn)生較大的誤差。
壓力對計量精度的影響
壓力的變化會影響介質(zhì)的密度和體積,也會對流速產(chǎn)生影響。
在工業(yè)生產(chǎn)中,對于一般氣體(如壓縮空氣、氧氣、氮氣和二氧化碳等)的流量測量通常采用體積流量單位,由于氣體的可壓縮性,溫度和壓力的變化都會對其體積和密度產(chǎn)生顯著的影響,為了獲得準確的測量結(jié)果并且方便進行比對和統(tǒng)計,需要通過溫壓補償將工況下的氣體體積流量轉(zhuǎn)換為標況下的值,這對于過程控制和能源計量等應(yīng)用具有重要意義。
溫壓補償?shù)囊饬x就是將不是標況下測量的結(jié)果轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的標況下測量結(jié)果,通過調(diào)整流量計的輸出信號來抵消溫度或壓力變化對測量精度的影響。通過實施溫壓補償,可以顯著減小由于溫度或壓力變化引起的測量誤差,對流量系數(shù)的非線性進行校正,從而保持計量的準確性。
溫壓補償?shù)那疤?/span>
只有計算出流量,補償才有意義。溫壓補償?shù)那疤峋褪怯嬎愠隽髁?,沒有流量計算,補償就無從談起。只要是利用差壓原理來測量流量,都滿足流量基本方程。流量基本方程式(差壓流量計)為:
體積流量方程:
質(zhì)量流量方程:
式中:q為被測氣體在工作狀態(tài)下的體積流量;M為被測氣體在工作狀態(tài)下的質(zhì)量流量;K為系數(shù),它包含流量系數(shù)、膨脹系數(shù)、管道孔徑等參數(shù);ΔP為差壓,可實時檢測;ρ為工作狀態(tài)下的密度,一般難以直接測得,通常通過溫度、壓力、組分求得,需在線進行溫壓補償。
③溫壓補償?shù)幕竟?/span>
依據(jù)理想氣體、水蒸氣、濕氣體3種情況密度變化的具體特點,分別衍生出3種不同的流量補償公式。
◆理想氣體溫壓補償公式
式中:F0為補償前的流量,單位為m3/h;F為補償后的流量,單位為m3/h;P為工作壓力,單位為kPa;Pb為設(shè)計壓力,單位為kPa;T為工作溫度,單位為K;Tb為設(shè)計溫度,單位為K。
◆水蒸氣溫壓補償公式
水蒸氣不等同于理想氣體,其密度與溫度、壓力沒有現(xiàn)成的、精確的函數(shù)關(guān)系式,只能從手冊中,根據(jù)溫度和壓力查表找出相應(yīng)的密度,或以經(jīng)驗公式來替代,分為兩種情況:
a、當壓力變化范圍0.1-1.1MPa,溫度變化范圍100-400℃時:
,式中:P為實時壓力,T為實時溫度。
b、當壓力變化范圍1.0-14.7MPa,溫度變化范圍400-500℃時:
,式中:P為實時壓力,T為實時溫度。
◆濕氣體溫壓補償公式
濕氣體與干氣體的不同點是,其密度除了與溫度、壓力有關(guān)外,還與濕度有關(guān),包含濕度補正的濕氣體溫壓補償公式:
式中:Q為補償后的質(zhì)量流量,Q0為補償前的質(zhì)量流量,單位為kg/m3;0.804為溫度0℃,一個標準大氣壓下,水蒸氣的密度,單位為kg/m3; ρ 0、T0、P0分別表示氣體在0℃、一個標準大氣壓下的密度、絕對溫度、絕對壓力; F為氣體的絕對濕度,kg/m3; Z為氣體壓縮系數(shù); P為實時壓力; T為實時溫度; F、Z、ρ0可查表求得
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