管道(dào)式氣體(ti)體積流(liú)量測量(liang)中溫度(dù)和壓力(li)修正的(de)必要性(xing)

管(guan)道式氣(qi)體流量(liàng)測量中(zhong) ,溫(wēn)度和壓(ya)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(wén)中分别(bié)介紹溫(wēn)度和壓(yā)力偏離(lí)設定值(zhi)時對使(shǐ)用直接(jiē)輸出流(liú)量計和(hé)差壓式(shì)流量

計進(jin)行流量(liàng)測量所(suǒ)帶來的(de)誤差 ,并通(tōng)過工程(cheng)實例示(shì)出溫度(dù)和壓力(lì)在 8種變

化狀(zhuàng)況下産(chan)生的測(ce)量誤差(chà) ,以(yi)對溫度(dù)和壓力(lì)變化造(zào)成的誤(wu)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(yi)前單元(yuan)組合儀(yí)表那樣(yang)麻煩 ,應适(shì)

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

1 氣體(tǐ)體積流(liú)量的含(hán)義

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

态下(xia)體積和(he)标準狀(zhuang)态下體(ti)積之分(fen) ,它(ta)們都是(shi)指在某(mǒu)個壓力(lì)和某個(ge)溫度情(qing)況下的(de)

體(ti)積 ,後者是(shi)指壓力(lì)爲一個(ge)标準大(da)氣壓、溫(wen)度爲 0℃ (或 20℃ )時(shi)的氣體(tǐ)體積。

标準(zhun)狀态溫(wen)度多數(shu)指 0℃ ,僅(jin)在某些(xiē)場合 ,例如(rú)鼓風機(ji)的流量(liàng) ,因(yin)多指風(fēng)機的入(ru)

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(liàng)參數時(shi) ,需(xu)

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

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

既然(ran)氣體的(de)體積流(liu)量是指(zhi)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(yā)力

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

這就(jiu)是本文(wen)所探讨(tǎo)的問題(tí)。

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

2.1 直(zhi)接輸出(chū)式流量(liang)計

所謂直(zhí)接輸出(chū)的流量(liàng)計是指(zhi)流量信(xin)号不用(yong)開方處(chù)理✉️的流(liú)量計 ,例如(rú)渦街流(liu)量計、

轉子(zǐ)流量計(ji)等。

根據氣(qì)體狀态(tài)方程可(ke)知

式中 ,p,t,v分别(bie)爲氣體(ti)的壓力(lì)、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(xiang) ,其(qi)管道直(zhi)徑确定(dìng)後 ,式

(1)可改寫(xiě)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(zé)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(ya)力、溫度(du)和流量(liàng)值。由此(ci)可得壓(ya)力、溫度(dù)偏離設(shè)定值

p1s和 t1s時造(zao)成的流(liu)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(ce)氣體爲(wei)不可壓(ya)縮氣體(tǐ) ,其(qí)流量與(yu)節流裝(zhuang)置兩端(duan)

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(wen)度變化(hua)的氣體(ti)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(wen)度爲 tn)下被(bei)測氣體(ti)的密度(dù)。由式 (5)和式(shì) (6)

得(de)到節流(liu)裝置在(zài)設定壓(ya)力、溫度(du)下和在(zai)某個工(gong)作🧑🏽‍🤝‍🧑🏻壓力(li)、溫度下(xia)的體積(ji)流量表(biǎo)達

式爲 :

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

運(yùn)行時其(qi)壓力、溫(wen)度和流(liú)量值。

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

3 典(diǎn)型實例(li)

下(xià)面給出(chu)幾個溫(wen)度和壓(ya)力修正(zheng)的實例(li) ,通(tōng)過一些(xiē)具體數(shu)據 ,說明實(shi)際使用(yòng)中正

确實(shi)施溫度(du)和壓力(li)修正的(de)必要性(xìng)。

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

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

流量計(ji)測量。

将 8個極(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(shi) (4),得(de)到其相(xiàng)應的

誤差(cha) δ1。表(biǎo) 1列(lie)出了相(xiang)應各參(cān)數的情(qing)況。

由表 1可見(jiàn) ,當(dang)溫度增(zeng)大、壓力(li)減小或(huò)溫度降(jiang)低、壓力(li)增大時(shí) ,也(ye)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(dìng)壓力 p2s=0. 109mpa(壓力(li) ),壓(ya)力變化(hua)範圍爲(wèi) 0. 108~0. 110mpa。

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

式流量(liàng)計測量(liang)。

将(jiāng) 8種(zhong)極限壓(yā)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(xiàng)應的誤(wu)差 δ2。表 2列出了(le)相應各(gè)參數的(de)情況。

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

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

度 t2s=313k,溫度變(bian)化範圍(wéi)爲 293~333 k。被測介(jiè)質爲氮(dàn)氣 ,采用差(cha)壓式流(liu)量

計測量(liang)。

同(tong)樣将 8種極(ji)限壓力(li)、溫度值(zhi) ,以(yi)及壓力(lì)、溫度的(de)設定值(zhi)代入式(shi) (9),得(dé)到其相(xiàng)

應(ying)的誤差(chà) δ2。表(biǎo) 3列(lie)出了相(xiàng)應各參(cān)數的情(qing)況。

由表 3可見(jian) ,第(dì) 3~5種(zhǒng)情況造(zào)成的誤(wù)差zui大 ,這是(shì)因爲這(zhe) 3種(zhǒng)情況下(xià)的壓力(li)波動太(tài)

大(da)。

4 推(tuī)薦意見(jian)

(1)由(yóu)上面的(de)典型例(lì)子可見(jian) ,被(bei)測介質(zhi)在實際(jì)運行中(zhong) ,由(yóu)于壓力(lì)、溫度偏(piān)離設定(ding)

值(zhí) ,所(suǒ)以會給(gei)流量的(de)示值帶(dai)來不同(tóng)程度的(de)誤差。因(yīn)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(li)修正。

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

慮溫(wen)度和壓(ya)力修正(zhèng)。因爲當(dang)今的二(er)次儀表(biao)或作爲(wei)二次儀(yí)表使用(yòng)的各種(zhǒng)計算機(jī)

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

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

(3)對于常(chang)溫、常壓(ya)下的氣(qi)體 ,也就是(shì)說 ,溫度爲(wèi) 30~40℃ ,壓力(li)爲 10 kpa左右

的氣(qi)體 ,不作爲(wèi)計量用(yong) ,僅(jǐn)作工藝(yì)操作參(cān)考時 ,可以(yǐ)不考慮(lü)溫度和(he)壓力修(xiu)正 ,因

爲這種(zhǒng)工況下(xià) (參(cān)見上面(mian)的例 2),溫度(dù)和壓力(li)的變化(huà)帶來流(liú)量示值(zhí)的誤差(cha)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(cè)量的目(mu)的是什(shí)麽 ,應盡量(liang)考

慮溫度(du)和壓力(li)修正 (如果(guǒ)是常溫(wēn)氣體 ,可單(dān)獨設壓(yā)力修正(zheng) ,不(bú)設溫度(du)修正 )。這

是因(yīn)爲在這(zhè)種情況(kuàng)下 ,壓力的(de)波動給(gěi)流量測(cè)量示值(zhi)帶來的(de)誤差較(jiao)大 (參見例(lì) 3)。

鋼鐵(tiě)廠中設(she)備密封(fēng)或吹掃(sao)用的氮(dàn)氣流量(liang)測量就(jiù)屬于🌈這(zhè)種情況(kuàng)。由于氮(dàn)氣來源(yuan)

往(wǎng)往不十(shi)分充足(zú) ,一(yi)旦使用(yòng) ,氮(dàn)氣管道(dào)壓力往(wǎng)往大幅(fu)度下降(jiàng)。盡管在(zài)這種工(gong)況

下對流(liu)量測量(liang)的精度(dù)要求很(hen)低 ,但由于(yu)壓力波(bō)動的影(yǐng)響太大(da) ,也(yě)應該考(kao)慮壓力(lì)

修(xiū)正。