蒸汽流量計量溫壓補償數學模式-江蘇省孝感尼蓝纺织制造有限责任公司

摘要:着重對過熱(re)蒸汽流量計 量中(zhōng)溫度、壓力補償的(de)數學模型進行了(le)分析，最後提出了(le)一種全新的微機(ji)全參數補償方式(shi)。
一.引言
　　随着成本(běn)意識的不斷增強(qiáng)，人們對能源計量(liàng)的正确率提出了(le)更高的要求，流量(liàng)測量中的溫度、壓(ya)力補償逐漸被提(tí)上了議事日程。由(yóu)于流量測量裝置(zhi)的設計🏒提供的設(she)計溫度、壓力與實(shí)際運行的工作🔆溫(wen)度、壓力🔴有一定的(de)差異，再加上由于(yú)工藝條件造成流(liu)體溫度、壓力波動(dong)較大，緻使測出的(de)流量不能💜真實反(fan)映其工作狀态下(xià)的實際流量。絕大(dà)多數流量計,隻有(you)在流體工況與設(shè)計條件一緻的情(qing)況下才能保證較(jiao)高的測🚶量精度，有(yǒu)些流體如氣體、蒸(zheng)汽，流體工況變化(huà)對測量精度的影(yǐng)響特别大，必須進(jin)行補償。不同類别(bié)的流量測量裝置(zhì)，測量不同的流體(ti)介質，其溫度壓力(li)補償☎️公式選擇的(de)數學模型是有差(cha)⛷️異的。因此,有必要(yao)對🚩對流量㊙️計量中(zhōng)溫度、壓力⛱️補償的(de)數學模型加以分(fen)析、研究，總結出一(yi)套全新的補償方(fang)式，盡可能地消除(chu)系統誤😄差，使計量(liang)精度提高到一個(gè)新的水平。
二.過熱(re)蒸汽流量計量的(de)補償
　　在蒸汽流量(liang)的計量上，密度雖(suī)然也是溫度、壓力(lì)的函數💁，但不再遵(zun)循理想氣體狀态(tài)方程，且在不同壓(yā)力、溫度區間，函數(shù)關系不同，很難用(yong)一個簡單的或統(tong)一的💋函數關系式(shì)來表示。下🛀🏻面我們(men)分析常用水蒸氣(qi)密度的确定方法(fa)。
1.密度的确定方法(fa)。
　　工業或工程上應(yīng)用的水蒸汽大多(duō)是處于剛剛脫離(li)液态或離液态較(jiào)近時的狀态，它的(de)物理、化學性質與(yu)理想氣體大不相(xiàng)同，應視爲實際氣(qì)體。水蒸氣的物理(li)性質較理想氣體(ti)要複🏃🏻‍♂️雜得多，故不(bú)能用簡🥰單的數學(xué)表達加以描述，所(suǒ)以✉️，在以往的工程(chéng)計算⚽中，凡涉及水(shuǐ)蒸氣的狀态參數(shu)數值,大都從相關(guan)的水蒸氣表中🚶直(zhi)接查取。
　　随着電子(zi)技術的發展，計算(suàn)機(或單片機)已廣(guang)泛應.用于流👉量測(ce)⚽量儀表中，其存儲(chǔ)能力、快速計算能(neng)力爲正确、快速的(de)确定✊水蒸氣的密(mì)度提供了有力的(de)手段。
1.1現在介紹在(zài)二次僅表中常用(yòng)的水蒸氣密度的(de)确定♉方‼️法。
1.1.1查表法(fǎ):把水蒸氣密度表(biǎo)裝入計算機系統(tǒng)中，
　　根據實際工況(kuang)下的溫度、壓力值(zhi)，從表中直接查出(chu)相應的密度值
1.1.2計(jì)算法:
①自己拟合公(gong)式(或者出版物給(gěi)出公式)
②IFC1967公式
　　目前(qian)，我們采用的密度(du)補償的拟合公式(shi)爲:

式中:-溫度,℃;P-表壓(yā),Mpa;
蒸汽實際工況條(tiao)件爲:
工作壓力變(bian)化範圍:0.1-1.1MPa
工作溫度(dù)變化範圍:160-410℃
下面，我(wo)們取特殊點對公(gong)式(1)進行驗證:

　　通過(guò)以上驗證上算，我(wǒ)們目前采用的密(mì)度補償公🚶式的計(ji)算誤差太大,顯然(rán)不能滿足計量儀(yi)表的要求。我🚶‍♀️們流(liú)量計量絕大部分(fèn)已進入微機網絡(luò)，因此，理想的是采(cǎi)用IFC1967公式”。
1.2比較。
　　查表(biao)法:根據1FC1967公式”制定(ding)的數表，考慮了各(ge)個不同區域的特(te)💃🏻性,目前它是比較(jiào)完整和全面的。但(dan)它數據📱量大，需要(yao)占用大量的内存(cun)，應用數表要首先(xian)判斷是飽和蒸汽(qi)還是過熱蒸汽，再(zài)❤️查不同的數表，另(lìng)外數表的變量有(yǒu)一定步長的非連(lián)續量，對于兩點之(zhi)間的數據，需💜經過(guo)數學内插處理獲(huò)得。
　　應用公式計算(suàn):不需占有大量的(de)内存空間，便于智(zhì)能儀表應用，至于(yu)使用哪一個公式(shi)，根據不同場所和(he)不💋同需要，選用不(bu)同公式。采用TFC1967公式(shi)”雖然公式繁雜一(yī)些，但在壓力爲0-16.65MPa範(fan)圍内，計🈲算的過熱(re)蒸汽及飽和蒸汽(qì)密度值完全符合(hé)國際标準。應用公(gong)式隻需安裝有溫(wen)度、壓力變送器♍，不(bu)需要判斷是飽和(he)狀态或過熱狀态(tai)就可以正确測量(liang)。對于确定是飽和(hé)蒸汽的場合,隻需(xū)要将公式稍做變(biàn)動，隻用測溫或測(cè)壓㊙️，就可正确計算(suan)飽和蒸汽密度。
2.流(liu)量公式的确定。
　　在(zai)蒸汽計量中用節(jie)流元件作爲傳感(gǎn)元件時用計算法(fa)進行補償，其流量(liàng)公式爲:

式中:qm-質量(liàng)流量,kg/s;
e-流出系數;
d-節(jie)流件開孔直徑,m;
ε-可(kě)膨脹性系數;
p-被測(ce)流體密度,kg/m3;
β-節流件(jian)孔徑與直管段内(nèi)徑之比，β=d/D;
△P-差壓,Pa;
　　而用(yong) 渦街流量計 量時(shi)，它的輸出脈沖信(xin)号不受流體組分(fen)變化的影響，即僅(jin)表系♋數在一定雷(léi)諾數範圍内僅與(yǔ)洲渦發生體及管(guan)道的❓尺寸有關，但(dàn)是作爲流量計在(zai)物料平衡及能源(yuan)計量中需檢測質(zhi)量流量，這時流量(liang)的輸出信号應同(tong)時檢測體積流量(liang)和流體密度，流體(tǐ)🌈組份對流量計還(hái)是存在直接影響(xiǎng)，其流量公式爲:

式(shi)中:qv-體積流量，m3/h;
Sr-斯特(tè)勞哈爾系數;
m-漩渦(wō)發生體兩側弓形(xing)面積與管道橫截(jie)面面積之比;
d-漩渦(wo)發生體硬面寬度(du),m;
D-管道通徑,m;
f-漩渦的(de)發生頻率，Hz/s;
qm=pq、4)
式中:qv-體(tǐ)積流量;m3/h;
qm-質量流量(liàng),Kg/s;
p-被測流體密度,kg/m3;
　　由(you)流量公式(2).(4)可知，流(liú)量與密度的關系(xi)分别與C和p成正❗比(bi),如果用錯将造成(chéng)很大的計算誤差(chà)，同時，溫度(℃)與熱力(lì)學溫度(K)的代入也(yě)應正确處理。
　　考慮(lü)上述原因，有必要(yao)對補償軟件和智(zhi)能流量計🛀算儀進(jin)行測試和校準。方(fang)法爲:由LG節流裝置(zhì)設計及管理軟件(jian)》計算出對應點♋補(bǔ)償流量的理論值(zhi)，再對流量計輸入(ru)相同工沉參數得(dé)到相應的顯示值(zhí)，這👌時将流量計的(de)顯示.值與理論值(zhi)進行比較即可達(dá)🈲到校準的目的。曆(lì)來流量校.準與設(she)備和流量儀表🔱兩(liǎng)大主題是研究的(de)中心，流量儀表标(biao)準和檢定規🔴程是(shì)流量正确計量的(de)保證，針對目前國(guo)内智能流量演算(suan)器和相關計算機(ji)軟件的現狀，建😍立(lì)國家有關部門應(yīng)出台一部相㊙️應的(de)檢定校準規程，以(yi)便于🔆技術監督和(hé)管理。
三微機的全(quan)參數補償
根據

　　對(dui)氣體介質進行補(bǔ)償時，在低壓範圍(wei)内，可以利用理想(xiang)氣🔅體狀态方程來(lai)進行溫度、壓力補(bu)償。但在高🈲壓時，則(zé)必須考慮氣💃體壓(yā)縮系數的影響。對(duì)于過熱蒸氣,必須(xu)作實際氣體🔆處理(lǐ)。對于大部🏒分氣體(tǐ),在低壓區(如小于(yu)1MPa)的壓縮系數都接(jie)近于1。在該區域内(nèi),隻要溫度不是太(tai)低，即使不對壓縮(suō)系數進行修正，也(yě)不會引起明顯的(de)誤差，完全可以滿(man)足工程上✉️的要求(qiu)。但在高壓區，則必(bi)須考慮壓縮系數(shu)的影響，否則🌍将會(hui)造成明顯的誤差(cha)。像常規方法那樣(yang)将K看成常數，将會(huì)造🌈成不可忽視的(de)測量誤差。分析計(ji)算表明，當溫度和(hé)壓力在設計值T.和(hé)p.的基礎上變化20%，ReD變(bian)化60%時🔞，如果我們隻(zhi)補償密度變🥰化的(de)影響，那麽，即使密(mì)度變化可能引入(ru)的誤差爲零，即認(rèn)爲已實現了對密(mi)度的完全🆚補償，其(qí)它各餘留參數變(biàn)化📧累💋加後的最⭕大(da)誤差仍可達🏒6%左右(yòu)。其中,ε引入的誤🌍差(cha)最爲明顯。對☀️于常(chang)規儀表來說,這些(xiē)餘留誤🍓差沒有可(ke)能得到補㊙️償。而對(duì)于微♊機補償系統(tǒng)🛀🏻來說，補償這些餘(yú)留參數的變化已(yǐ)成爲可能。所以，一(yī)般來說，微機補償(chang)系統除補償密度(dù)外,還應考慮整個(gè)補償方程中其它(tā)參數變化的補償(chang)問題,即全參數補(bǔ)償。
四結語
　　總而言(yan)之，選擇合适的溫(wen)度、壓力補償公式(shi)，就必須全面地了(le)解流量測量的方(fāng)式。在測量介質，測(ce)量裝置，流體工況(kuàng)，流量單🌈位均不同(tóng)的場合，采用正确(què)的溫度、壓力補償(cháng)方式，才能獲得正(zhèng)确的流量。此外，計(jì)✨算機的應用也堪(kan)稱檢測技術中的(de)一場革命，它使各(gè)類過程參數的檢(jian)測由常規儀表時(shi)代進入了計算機(ji)時代，同時也使企(qǐ)業綜合自動化和(hé)生産過程控制得(de)以實現，是今後檢(jian)🐇測與控制系統發(fā)展的必然趨勢。