摘要：針對流量(liàng)計 在測量氣體(ti)和蒸汽流量時(shí)需對溫度、壓力(lì)補償的問題，根(gēn)據㊙️各🙇‍♀️流量計的(de)測量原理不同(tóng)，選擇合适的測(ce)溫㊙️點和測壓點(dian)位置對測量的(de)準确性至關重(zhong)要。分析了幾種(zhong)流👉量計溫度、壓(yā)力補償的💃🏻目的(de)以及溫度、壓力(li)參數的測量要(yào)求，提出了測溫(wēn)口、測壓口開👣口(kǒu)位置的合理選(xuǎn)擇。提供了利用(yòng)焦耳－湯姆遜系(xi)數計算上下遊(you)溫差的實例。
不(bú)同原理的流量(liàng)計,流體溫度和(hé)壓力的變化對(duì)測量💞結果🏃🏻‍♂️的影(yǐng)響各不相同,因(yin)此在測得流體(ti)的溫度和壓力(lì)後,要按規定的(de)關系式進行補(bǔ)償。流體在管道(dào)内流動,由于☎️流(liu)量傳感器、各種(zhong)阻流件的影響(xiǎng),在管道的不同(tóng)部位測得的溫(wēn)度和壓力值也(yě)會有很大差異(yi),因此用作流量(liang)測量溫，度壓力(lì)🈲補償的測量點(diǎn)的位置也有🙇‍♀️明(míng)确規定,不能⛹🏻‍♀️随(suí)意确定。
下面以(yi)幾種典型流量(liàng)計爲例，論述流(liú)量測量中溫度(du)🍉壓力檢測點設(she)計中的有關問(wen)題。
1渦街流量計(jì)溫度壓力測點(dian)的設計
1.1 渦街流(liu)量計 工作原理(lǐ)
　　在流體流動的(de)管道中設置1個(ge)旋渦發生體(阻(zǔ)流件),于是在🍓發(fā)生體下遊就會(huì)交替地産生有(yǒu)規則的旋渦,這(zhe)種旋渦稱爲卡(kǎ)曼渦街，該旋渦(wō)的頻率與流過(guo)♍發生體的流速(su)㊙️成正比關系。由(you)于旋渦流量傳(chuán)感器⛱️的流通截(jié)面積是1個常數(shù),因此旋渦的頻(pín)率與流過發生(shēng)體的流體體積(jī)流量成正比1-2]，如(ru)式（1）所示：

　　式中:qvf--旋(xuan)渦發生體出口(kǒu)的工況體積流(liu)量，m3 /h;?--旋渦頻率,P/s;Kt--工(gong)作狀态下流量(liang)系數,1/m3。
1.2溫度壓力(lì)補償的目的
1.2.1 氣(qi)體流量測量的(de)溫度壓力補償(chang)
　　在氣體流量測(cè)量中,測得工作(zuò)狀态體積流量(liang)不是最終目的(de)，得到标準狀态(tai)體積流量才是(shì)最終目标。由工(gong)作狀态體積流(liú)量到🌂标準狀态(tai)體積流量的換(huan)算，一般在流量(liang)演算器中完成(chéng),其依據如式(2)[3]:

　　式(shi)中: qvt--工況條件下(xià)的體積流量，m3/h;qvn--标(biao)準狀态體積流(liu)量,m3/h;pf,pn--工作狀态、标(biao)準狀态流體絕(jué)對靜壓，MPa, pn=0.101 325 MPa;Tf,Tn--工況條(tiáo)件下、标🔆準狀态(tai)流體熱力學溫(wen)度,K,Tn= 293.15 K;Zf,Zn- -工況條件下(xia)、标準狀态氣體(tǐ)壓縮系數。
　　在式(shi)(2)中,Zf和Zn一般由流(liu)量演算器按設(she)計 好的程序自(zi)動計🙇‍♀️算得❓到[4],qv由(yóu)式(1)計算得到，而(ér)pf和Tf則必須經實(shí)測得🔆到。
1.2.2蒸汽流(liu)量測量的溫度(du)壓力補償
　　在蒸(zhēng)汽流量測量中(zhōng)，雖然也有溫度(du)壓力補償，但補(bǔ)償的意義與式(shi)(2)完全不同[3]
　　用渦(wo)街流量計測量(liang)蒸汽流量的系(xì)統中，測量的目(mù)的是⚽得🛀到蒸☂️汽(qì)質量流量值,如(ru)式(3)所示:

　　式中: q,m質(zhi)量流量,kg/h;ρf一工況(kuàng)條件下的旋渦(wō)發生體出口蒸(zhēng)🔞汽❗密度,kg/m3,可通過(guò)查蒸汽密度表(biǎo)得到
1)對于過熱(re)蒸汽，可由流量(liàng)演算器按式(4)自(zi)動查蒸汽密度(du)表得到:

　　由于蒸(zhēng)汽的狀态随溫(wēn)度壓力參數而(er)變化,因此有💜些(xiē)蒸汽流量計安(ān)裝地點的蒸汽(qi)狀态難以确定(ding),有時處于過熱(re)狀态,有時處于(yu)飽和狀态。白天(tiān)管道内流速高(gāo),處于過熱狀态(tai);夜間管道内流(liu)🔞速低,進入飽💃和(he)狀态。這時,應對(duì)其溫度壓力都(dou)進行測量,由流(liú)量㊙️演算器自動(dòng)判斷，如果處于(yu)過熱狀态，則儀(yí)表自動轉向根(gēn)據式(4)查過熱蒸(zheng)汽密度💛表;如果(guo)已進入飽和區(qū)間，則儀♻️表自動(dòng)轉向按式(5)查飽(bao)和💘蒸汽密度表(biǎo)。
　　利用蒸汽的溫(wen)度壓力參數自(zi)動判斷蒸汽處(chù)于過🆚熱狀态還(hai)是飽和狀态,原(yuán)理如圖1所示[3]。關(guan)鍵是判斷蒸汽(qi)的溫度壓🐕力值(zhi)是落在臨界飽(bao)和曲線的下方(fang)還是上方，如果(guo)落在下方，則爲(wèi)過熱狀态;如果(guǒ)落在👨‍❤️‍👨上方，則爲(wèi)飽和狀态。

　　在這(zhe)種情況下,一般(bān)壓力測量精度(dù)高,查表得到的(de)💃密度值的精度(du)也比較高,因此(cǐ)通常采用式(5)求(qiú)取密💯度,式(6)一般(ban)不采用。
1.3溫度壓(yā)力測量點位置(zhi)的選取
　　氣體和(he)蒸汽都是可壓(yā)縮流體，在流過(guò)渦街流量傳感(gan)器時🔴,都會産生(sheng)一定的壓降。因(yin)此,在管道上不(bú)同位置開口測(ce)流體的絕對靜(jing)壓,得到的結果(guo)也不同。在旋渦(wō)發生體上遊處(chù)，靜壓最高;在旋(xuan)渦發生體流速(sù)最高處✍️,靜壓最(zui)低✔️,再往下遊,靜(jing)壓會有少許恢(hui)複。
旋渦發生體(tǐ)前後的永久性(xìng)壓降，計算公式(shì)如式(7)所示🏃‍♀️:

式中(zhōng):△p-旋渦發生體前(qian)後壓降,Pa;?--介質流(liú)速,m/s.
　　以旋渦流量(liang)計爲例,不同型(xing)号流量儀用于(yú)溫度壓力補償(chang)🐅的溫度壓力測(ce)量點的安裝位(wei)置有不同的要(yào)求。壓力測點到(dào)旋渦發生體的(de)上限距離與下(xià)限🥵距離有很大(da)差異。從3.5D~5.5D到3.5D~ 7.5D,使設(she)計人員犯難,因(yin)此研究該距離(li)對儀表的準确(què)安裝有重要意(yi)義。
　　仔細研究橫(héng)河渦街産品的(de)發展曆史,在*CD型(xíng)儀表發展階段(duàn)，渦街流量計最(zuì)小通徑隻能做(zuò)到DN25,對于DN25渦街産(chǎn)品,5.5D即爲👈138 mm,在法蘭(lán)下遊的管道上(shàng)開取壓口,在工(gōng)程上還是😍可行(hang)的。但到了*D型儀(yi)表發展階段,最(zuì)小通徑可達到(dao)DN15，同樣是5.5D，但對應(ying)的尺寸變爲83 mm,要(yao)在💁如此短的距(ju)離上開取⛷️壓口(kǒu),需要放寬距離(lí)以滿足工程中(zhong)的需求。無論哪(nǎ)種情況,實際上(shàng)兩者本質上是(shi)一緻的。
2差壓流(liú)量計溫度壓力(lì)測點位置的設(shè)計
　　差壓式流量(liang) 計的種類很多(duo)，下面以使用最(zui)多的标準差壓(ya)式流量計爲例(li)，說明溫度壓力(li)測點位置的設(she)計
2.1差壓流量計(jì)工作原理
差壓(ya)流量計工作原(yuán)理如式(8)所示:

　　式(shi)中: C———流出系數;β———直(zhi)徑比，β= d/D;D———管道内徑(jing),m;d--工作條件下節(jiē)流件的🎯開孔直(zhi)徑,m;ε1一-節流件正(zhèng)端取壓口平面(mian)上的可膨脹🆚性(xìng)系數;ρ1一節流件(jiàn)正🈲端取壓口平(ping)面上的流體密(mì)度,kg/m3。
　　差壓流量計(ji)的本質是質量(liang)流量計，在式(8)中(zhong),沒有出現溫度(du)和壓力這兩個(gè)變量,但應用這(zhe)種流量計測量(liang)氣體和蒸汽的(de)流量時，流體溫(wēn)度和壓力的變(biàn)化，會使式中的(de)密度ρ1産生變化(huà),進♍而影響流量(liàng)示值。
對于組分(fèn)穩定的氣體,可(kě)用式(9)計算:

　　式中(zhōng):p1--節流件正端取(qu)壓口平面上的(de)流體壓力，MPa; pn--氣體(tǐ)标準狀🐪态壓力(lì)，取值爲0.101 325 MPa;Tf1--節流件(jiàn)正端取壓口平(píng)面上⛱️的流體溫(wen)度，K; Z f1一工作✂️狀态(tài)下氣體壓縮系(xi)數,純數;Pn标準狀(zhuang)态流體密度,kg/ m3。
　　對(duì)蒸汽來說,可用(yong)式(10)由流量演算(suàn)器自動查表的(de)方法得到ρ1[5]

　　毫無(wú)疑問，式(9)和式(10)都(dōu)表明，壓力取自(zi)正端取壓口,在(zài)具體實💃施時也(ye)比較方便,難的(de)是正端取壓口(kǒu)處的流體溫度(dù)的測量。
該标準(zhǔn)還規定,一般可(ke)以假設差壓口(kǒu)上遊和下遊的(de)流體溫度是相(xiang)同的。然而，如果(guo)流體是非理想(xiǎng)流體,而又需要(yao)計量準确，且上(shàng)遊取壓口和一(yī)次裝置♻️下遊測(ce)🎯溫處又存在較(jiào)🎯大的壓力損失(shi)，則假設兩點⛱️之(zhī)間是等焓膨脹(zhang),必須根據下遊(yóu)溫度計算上遊(you)溫♋度。對于孔闆(pǎn)計算時，應根據(ju)下式計算壓力(lì)損失Δ?。

　　式中: T--絕對(duì)(熱力學)溫度;p--流(liu)經管道的流體(ti)靜壓; H--焓; Ro--通用氣(qì)體♉常✏️數;Cm,P --定壓摩(mó)爾比熱容;Z--壓縮(suō)系數。
3渦輪流量(liàng)計溫度壓力測(ce)點的設計
　　 渦輪(lún)流量計 用來測(ce)量氣體流量時(shi),也需要進行溫(wēn)度壓力補償🈚，以(yǐ)便🈲将工作狀态(tài)下的體積流量(liàng)換算到标準狀(zhuàng)态體積流量.
3渦(wo)輪流量計溫度(dù)壓力測點的設(she)計
　　渦輪流量計(jì)用來測量氣體(tǐ)流量時,也需要(yào)進行溫度壓力(lì)補償，以便将工(gōng)作狀态下的體(tǐ)積流量換算到(dao)标準狀态體積(jī)流量。
　　該換算所(suo)依據的公式與(yǔ)式(2)相同,但是由(yóu)于測量原♻️理的(de)不同🐆，測壓點的(de)位置有很大的(de)差别。GB/T 21391- 2008《用 氣體渦(wō)輪流量計 測量(liang)天然氣流量》給(gěi)出了渦輪流量(liàng)計在管道上典(diǎn)㊙️型的安裝圖[9]]。同(tóng)時在文字描述(shù)中規定,渦輪葉(ye)輪處🎯的靜壓測(cè)壓口至少要有(yǒu)1個，孔徑範圍在(zai)3~ 12 mm。該标準同時規(gui)定🏃🏻,溫度傳🌈感器(qì)應安裝在葉輪(lún)的下遊端，其離(li)葉輪的距✍️離應(ying)小于5D,伸入管道(dao)公稱通徑約33%處(chu),但長💃度不能超(chao)過150 mm。
4結束語
1)用來(lai)測量氣體和蒸(zheng)汽流量的流量(liàng)計,除了個别的(de)流量計之外，都(dou)需進行流體溫(wēn)度、壓力補償。由(yóu)于流體種類的(de)不同,補償的目(mu)💁的也不盡相同(tóng);由于溫度和壓(yā)力的變化,對不(bú)同♊原理流❗量計(jì)的🛀影響不相同(tong),因此測溫點和(he)測壓🌈點位置也(ye)有不同的要求(qiu),隻有🔴合理地确(què)定這些位置,才(cai)有可能準确地(di)補償。
2)渦街流量(liàng)計用于溫度壓(yā)力補償的測壓(yā)口，宜選在旋渦(wo)發生體下遊的(de)直管段上，應盡(jin)可能靠近流量(liàng)計,但應便于施(shī)工和維修(不能(neng)選在旋渦體上(shàng)遊的直管段上(shang))。測溫口應選在(zài)測壓🔆口下遊150~200 mm處(chù)。
3)差壓流量計用(yòng)于溫度壓力補(bu)償的測壓點，應(yīng)選在差壓正端(duān)取壓口處;測溫(wēn)點一般選在差(cha)壓裝置下遊5D~15D處(chù)🔞,并假設差壓口(kou)上遊和下遊的(de)流體溫度是相(xiàng)🌐同的。如果是非(fēi)理想氣體，而又(you)需要計量正确(que)，且上遊取壓口(kou)和差壓裝置下(xia)遊測溫處又存(cun)在較大的🔅壓力(lì)損失，則可采用(yòng)焦耳一湯姆遜(xun)系數計算.上遊(you)取壓口到下遊(yóu)溫口處的相應(yīng)溫差△T。
4)基于絕熱(rè)膨脹等焓變化(hua)的原理,利用蒸(zheng)汽性質表,可方(fāng)便地求取适用(yòng)于蒸汽的焦耳(er)一湯姆遜系數(shu)。
5)渦輪流量計用(yòng)于溫度壓力補(bu)償的測壓點，宜(yi)設在渦輪葉輪(lún)前取壓口處;測(ce)溫口應選在葉(yè)輪下遊段,離葉(yè)輪的距離應小(xiao)于5D。

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