摘要：針對流(liú)量計 在(zài)測(cè)量氣(qì)體和(hé)蒸汽(qì)流量(liàng)時(shí)需對溫度、壓(yā)力補(bǔ)償的問(wèn)題，根據(jù)各流量計(jì)的測量原(yuán)理不同，選擇(zé)合适的(de)測溫點和測壓(yā)點位置對(duì)測量的準(zhǔn)确性至關(guān)重要。分析了幾(jǐ)種流量計溫度(dù)、壓力補償(cháng)的目的以(yǐ)及溫度(dù)、壓(yā)力參數的(de)測量(liàng)要求，提出了測(cè)溫口、測壓(yā)口開(kāi)口位(wèi)置的合理(lǐ)選擇。提供了利用焦耳－湯(tāng)姆遜系數(shù)計(jì)算(suàn)上下(xià)遊溫差的實例。
不(bú)同原理的流(liú)量計,流體溫(wēn)度(dù)和壓力的變化(huà)對測(cè)量結果的(de)影響各不相同(tóng),因此(cǐ)在測得流(liú)體的溫(wēn)度和壓(yā)力後(hòu),要按(àn)規定(dìng)的關系(xì)式進行(háng)補償(cháng)。流體(tǐ)在管道内流(liú)動(dòng),由于流量傳(chuán)感器、各(gè)種阻流件(jiàn)的影(yǐng)響,在管道的不(bú)同部位測得的(de)溫(wēn)度(dù)和壓力值(zhí)也會(huì)有很大差異,因此(cǐ)用作流量測量溫(wēn)，度壓力補償(cháng)的測量(liàng)點的位(wèi)置(zhì)也有明确(què)規定,不能(néng)随意(yì)确定(dìng)。
下面以幾種典型流(liú)量計爲例，論述流量(liàng)測量中溫(wēn)度壓(yā)力檢測點(diǎn)設計中的有關(guān)問題(tí)。
1渦(wō)街流量計溫度壓力測(cè)點的設計(jì)
1.1 渦街(jiē)流量計 工作(zuò)原(yuán)理
　　在流體(tǐ)流動(dòng)的管(guǎn)道(dào)中(zhōng)設置1個旋(xuán)渦發(fā)生體(阻流(liú)件),于是在(zài)發生體下遊(yóu)就會交替地産生(shēng)有規則(zé)的旋渦(wō),這種旋渦稱爲(wèi)卡曼渦街，該旋(xuán)渦的(de)頻率與(yǔ)流(liú)過發生體的流(liú)速成(chéng)正比關系。由于(yú)旋渦(wō)流量傳感器的流通(tōng)截面積(jī)是1個常(cháng)數,因此旋渦的(de)頻率與(yǔ)流(liú)過發(fā)生體(tǐ)的(de)流(liú)體體積流量(liàng)成正比(bǐ)1-2]，如式(shì)（1）所(suǒ)示：

　　式(shì)中:qvf--旋渦發生(shēng)體出(chū)口的工況(kuàng)體積(jī)流量(liàng)，m3 /h;?--旋渦(wō)頻率(lǜ),p/s;kt--工作狀态下流(liú)量系(xì)數(shù),1/m3。
1.2溫度壓(yā)力補償的目的(de)
1.2.1 氣體流量測量的溫度(dù)壓(yā)力補(bǔ)償
　　在氣體(tǐ)流量(liàng)測量中,測得工(gōng)作狀态(tài)體(tǐ)積流(liú)量不(bú)是(shì)最(zuì)終目(mù)的，得(dé)到标準狀(zhuàng)态體(tǐ)積流量才(cái)是最終(zhōng)目(mù)标。由工作(zuò)狀态體積(jī)流量到标準狀(zhuàng)态體積(jī)流量的(de)換算(suàn)，一般在流量演算器中(zhōng)完成,其依據(jù)如式(2)[3]:

　　式中: qvt--工況條件(jiàn)下的體積(jī)流量，m3/h;qvn--标(biāo)準狀态體積(jī)流量(liàng),m3/h;pf,pn--工作狀态、标準(zhǔn)狀(zhuàng)态(tài)流體(tǐ)絕對(duì)靜壓，mpa, pn=0.101 325 mpa;tf,tn--工況(kuàng)條件下、标準狀态流體熱(rè)力學(xué)溫度,k,tn= 293.15 k;zf,zn- -工況條件(jiàn)下、标準狀(zhuàng)态氣體壓(yā)縮(suō)系(xì)數。
　　在(zài)式(2)中(zhōng),zf和zn一般由(yóu)流量演算器按(àn)設計 好的(de)程序(xù)自動計算(suàn)得到[4],qv由式(shì)(1)計(jì)算(suàn)得到，而pf和(hé)tf則必須經(jīng)實(shí)測(cè)得到(dào)。
1.2.2蒸汽(qì)流量測量的溫度壓(yā)力補償
　　在蒸汽(qì)流量(liàng)測量(liàng)中，雖然也有溫度壓力補償，但(dàn)補償的(de)意義與式(2)完全不同[3]
　　用(yòng)渦街(jiē)流(liú)量(liàng)計測(cè)量蒸(zhēng)汽(qì)流量的(de)系統中，測量的(de)目的(de)是得到蒸(zhēng)汽質量(liàng)流量值,如式(3)所(suǒ)示:

　　式中(zhōng): q,m質量流量(liàng),kg/h;ρf一工(gōng)況條件(jiàn)下的旋(xuán)渦發生(shēng)體出口蒸汽密度,kg/m3,可通(tōng)過查蒸汽(qì)密度(dù)表得(dé)到
1)對于過(guò)熱蒸汽，可(kě)由流(liú)量演算器按式(4)自動查蒸(zhēng)汽密度表得到(dào):

　　由于(yú)蒸汽的狀(zhuàng)态随溫(wēn)度壓力參數(shù)而變化,因此有些蒸汽流(liú)量計(jì)安裝地點的蒸(zhēng)汽狀(zhuàng)态難以确(què)定,有時處于過熱狀态,有時處(chù)于飽和狀(zhuàng)态。白天管(guǎn)道(dào)内流速(sù)高,處(chù)于過(guò)熱狀态;夜間管道内(nèi)流速低,進(jìn)入飽和狀(zhuàng)态(tài)。這(zhè)時,應(yīng)對其溫(wēn)度(dù)壓力都進(jìn)行測量,由(yóu)流量(liàng)演算(suàn)器自(zì)動判(pàn)斷(duàn)，如果處于過熱狀(zhuàng)态，則(zé)儀表(biǎo)自(zì)動轉向(xiàng)根據式(4)查過熱(rè)蒸汽(qì)密度表;如(rú)果已進入(rù)飽(bǎo)和區間，則(zé)儀表自(zì)動轉向按(àn)式(5)查(chá)飽和(hé)蒸(zhēng)汽密度(dù)表(biǎo)。
　　利用蒸汽的(de)溫度(dù)壓力(lì)參數(shù)自動判斷蒸汽(qì)處于過熱狀态還是(shì)飽和狀态(tài),原理如圖(tú)1所示(shì)[3]。關鍵是判(pàn)斷蒸(zhēng)汽的(de)溫度壓力值是落(luò)在臨界飽和(hé)曲(qǔ)線的下(xià)方還是上(shàng)方，如(rú)果落(luò)在(zài)下(xià)方，則爲過(guò)熱狀(zhuàng)态;如(rú)果落(luò)在(zài)上方，則(zé)爲飽和(hé)狀态。

　　在(zài)這種(zhǒng)情況下,一(yī)般壓力測量精(jīng)度高(gāo),查(chá)表得到(dào)的密度(dù)值(zhí)的精度也(yě)比較高,因(yīn)此(cǐ)通常采用式(5)求取密度,式(6)一(yī)般不(bú)采用。
1.3溫度(dù)壓力測(cè)量點位(wèi)置的選(xuǎn)取
　　氣體和(hé)蒸(zhēng)汽都是可(kě)壓縮流(liú)體，在(zài)流(liú)過渦街(jiē)流量傳(chuán)感器時(shí),都會産生一(yī)定的壓降。因(yīn)此,在管道上(shàng)不同(tóng)位置開口測流體(tǐ)的絕對(duì)靜壓,得到(dào)的結(jié)果也(yě)不同。在旋(xuán)渦發(fā)生體(tǐ)上遊(yóu)處，靜壓最(zuì)高;在(zài)旋渦發生(shēng)體流(liú)速最高處(chù),靜壓(yā)最低(dī),再(zài)往下遊,靜(jìng)壓會有少許(xǔ)恢複(fú)。
旋渦發生體前後的(de)永久性壓降(jiàng)，計算公式如式(shì)(7)所(suǒ)示:

式(shì)中:△p-旋(xuán)渦發生體(tǐ)前後壓降(jiàng),pa;?--介質流速,m/s.
　　以旋(xuán)渦流(liú)量計爲例(lì),不同(tóng)型号(hào)流量(liàng)儀用(yòng)于溫度壓力補償的(de)溫(wēn)度(dù)壓力(lì)測量點(diǎn)的(de)安裝(zhuāng)位置(zhì)有(yǒu)不同的(de)要求。壓力測點(diǎn)到旋渦發生體(tǐ)的上(shàng)限距離與(yǔ)下限距離有很(hěn)大差異。從3.5d~5.5d到3.5d~ 7.5d,使設計(jì)人員犯難,因此(cǐ)研究該距離對儀表的準确安裝(zhuāng)有重要意義。
　　仔細(xì)研究(jiū)橫河渦(wō)街産品(pǐn)的發(fā)展曆史,在(zài)*cd型儀(yí)表(biǎo)發(fā)展階(jiē)段，渦街流量計(jì)最小通徑(jìng)隻能做到(dào)dn25,對(duì)于dn25渦街(jiē)産品,5.5d即爲138 mm,在法蘭下(xià)遊的管(guǎn)道(dào)上開取壓(yā)口,在(zài)工程上(shàng)還是可(kě)行的(de)。但到了*d型(xíng)儀表發展階段(duàn),最小(xiǎo)通徑(jìng)可達(dá)到dn15，同樣是5.5d，但對應的尺寸(cùn)變爲83 mm,要在(zài)如(rú)此短的(de)距(jù)離上(shàng)開取壓口,需要放寬距(jù)離以滿(mǎn)足工程(chéng)中的需求。無論(lùn)哪種(zhǒng)情況(kuàng),實際上兩(liǎng)者本(běn)質上(shàng)是一(yī)緻的。
2差壓流量(liàng)計溫(wēn)度壓力測點(diǎn)位置的(de)設計
　　差壓式流(liú)量 計(jì)的種類很(hěn)多，下面以使用最多的标(biāo)準差(chà)壓式(shì)流量(liàng)計爲(wèi)例，說明溫度壓力測(cè)點位置的(de)設計
2.1差壓(yā)流量(liàng)計工(gōng)作原理
差(chà)壓流量計工作(zuò)原理(lǐ)如式(8)所示:

　　式(shì)中: c———流出系數(shù);β———直徑比，β= d/d;d———管(guǎn)道内徑,m;d--工作條件下(xià)節流件(jiàn)的(de)開孔直徑,m;ε1一-節流件(jiàn)正(zhèng)端取壓口平(píng)面上的可膨脹(zhàng)性系數;ρ1一節流(liú)件正(zhèng)端取壓口平面(miàn)上的流體(tǐ)密度,kg/m3。
　　差(chà)壓流量計的(de)本質是質(zhì)量流量計，在式(shì)(8)中,沒有出現溫(wēn)度和壓(yā)力(lì)這兩個變量(liàng),但應用(yòng)這種流量計測量氣體(tǐ)和(hé)蒸汽(qì)的流量時，流體(tǐ)溫度(dù)和壓力的(de)變化，會使(shǐ)式中(zhōng)的密度ρ1産(chǎn)生變(biàn)化,進而影響流量示值。
對于組(zǔ)分穩定(dìng)的(de)氣體(tǐ),可(kě)用(yòng)式(9)計算:

　　式(shì)中:p1--節(jiē)流(liú)件正端取壓口平面上(shàng)的流(liú)體(tǐ)壓力，mpa; pn--氣(qì)體标(biāo)準狀态壓(yā)力(lì)，取值爲(wèi)0.101 325 mpa;tf1--節流(liú)件正端取壓口(kǒu)平面(miàn)上的(de)流體(tǐ)溫度，k; z f1一工作狀(zhuàng)态下氣體壓縮(suō)系數,純數;pn标準(zhǔn)狀态流體(tǐ)密度,kg/ m3。
　　對蒸汽來說,可(kě)用式(10)由流(liú)量演(yǎn)算器自動查表(biǎo)的方法得(dé)到ρ1[5]

　　毫(háo)無疑問，式(shì)(9)和式(shì)(10)都表明(míng)，壓(yā)力取自正端(duān)取壓口(kǒu),在具體實施時(shí)也比較方(fāng)便,難(nán)的是正(zhèng)端(duān)取壓口處的(de)流體溫(wēn)度的測量(liàng)。
該标(biāo)準還(hái)規定,一般(bān)可(kě)以(yǐ)假設(shè)差壓口上遊(yóu)和下遊(yóu)的流體(tǐ)溫度是相同的。然而，如(rú)果流體是非理想流體,而又需(xū)要計量(liàng)準确，且上遊(yóu)取壓口和(hé)一次裝置(zhì)下遊(yóu)測溫(wēn)處又(yòu)存在(zài)較(jiào)大的壓(yā)力損(sǔn)失，則假設兩點(diǎn)之間(jiān)是等(děng)焓膨(péng)脹,必(bì)須根據下(xià)遊溫(wēn)度計算上(shàng)遊溫度。對(duì)于孔(kǒng)闆計算(suàn)時(shí)，應根(gēn)據下式(shì)計算壓力損失(shī)Δ?。

　　式中: t--絕(jué)對(熱(rè)力學)溫度(dù);p--流(liú)經管道的流(liú)體靜(jìng)壓; h--焓(hán); ro--通用(yòng)氣體常數(shù);cm,p --定壓(yā)摩爾(ěr)比(bǐ)熱容;z--壓(yā)縮系(xì)數。
3渦輪流(liú)量計(jì)溫度壓力(lì)測點(diǎn)的設計
　　 渦(wō)輪流(liú)量計 用來(lái)測量氣體(tǐ)流量(liàng)時,也(yě)需(xū)要進行溫(wēn)度壓力補償(cháng)，以便(biàn)将工(gōng)作狀(zhuàng)态下的體(tǐ)積流量換(huàn)算到标準(zhǔn)狀态體積(jī)流量(liàng).
3渦輪流量計溫(wēn)度壓力測點的(de)設計(jì)
　　渦輪(lún)流量(liàng)計用(yòng)來測(cè)量氣體流(liú)量時,也需(xū)要進行溫(wēn)度壓(yā)力補(bǔ)償(cháng)，以(yǐ)便将(jiāng)工作(zuò)狀态(tài)下的體積(jī)流量(liàng)換算(suàn)到标準狀态體積(jī)流(liú)量。
　　該換算(suàn)所依(yī)據的公式與式(shì)(2)相同(tóng),但是(shì)由于測(cè)量(liàng)原理(lǐ)的不同，測(cè)壓點(diǎn)的位置有很大(dà)的差别。gb/t 21391- 2008《用 氣體(tǐ)渦輪(lún)流量(liàng)計 測量天然氣流量(liàng)》給出了(le)渦輪流量(liàng)計在(zài)管道上(shàng)典型的安裝圖[9]]。同時在文(wén)字描(miáo)述中規定,渦輪葉輪(lún)處的靜壓(yā)測壓口至少要(yào)有1個，孔徑(jìng)範圍(wéi)在3~ 12 mm。該标(biāo)準(zhǔn)同時(shí)規定,溫(wēn)度傳感(gǎn)器應(yīng)安(ān)裝(zhuāng)在葉(yè)輪的下遊端，其(qí)離葉輪的距離(lí)應小(xiǎo)于5d,伸(shēn)入管(guǎn)道公稱通徑約33%處,但(dàn)長(zhǎng)度不能(néng)超(chāo)過150 mm。
4結束(shù)語
1)用(yòng)來測量氣體和(hé)蒸汽流(liú)量(liàng)的流(liú)量計,除(chú)了個别(bié)的流量(liàng)計之外(wài)，都(dōu)需(xū)進行流體(tǐ)溫度、壓力補償(cháng)。由于流體(tǐ)種類(lèi)的不同(tóng),補償的目的也不盡相(xiàng)同;由于(yú)溫度和(hé)壓力(lì)的變化,對(duì)不同原理(lǐ)流量計的(de)影(yǐng)響(xiǎng)不相同,因此測溫點(diǎn)和測壓點位置(zhì)也有(yǒu)不(bú)同(tóng)的(de)要(yào)求,隻(zhī)有合理地(dì)确定這些位置(zhì),才有可能準确(què)地補償(cháng)。
2)渦街流(liú)量計用(yòng)于溫度(dù)壓力(lì)補償的測壓口(kǒu)，宜選在旋渦發(fā)生體下遊(yóu)的直管段上，應(yīng)盡可(kě)能靠(kào)近流量計,但應便于施工和維(wéi)修(不(bú)能選(xuǎn)在旋渦體(tǐ)上遊的直(zhí)管段(duàn)上)。測(cè)溫口應選(xuǎn)在測(cè)壓口下遊150~200 mm處。
3)差(chà)壓流量計(jì)用于溫度(dù)壓力(lì)補償(cháng)的測壓點(diǎn)，應選在差壓正端取(qǔ)壓口處;測溫點一(yī)般(bān)選在(zài)差壓裝置下遊5d~15d處,并假設差壓(yā)口上(shàng)遊(yóu)和下遊(yóu)的流體(tǐ)溫度是相同(tóng)的。如果是非理想氣體，而又需(xū)要計(jì)量正(zhèng)确，且上遊取壓口和(hé)差(chà)壓裝置(zhì)下遊測(cè)溫(wēn)處又(yòu)存在較大的壓(yā)力損失，則可采(cǎi)用焦耳一湯(tāng)姆(mǔ)遜系(xì)數計(jì)算.上遊取(qǔ)壓口(kǒu)到下(xià)遊溫(wēn)口處的相(xiàng)應溫差△t。
4)基于絕(jué)熱膨脹等焓(hán)變化的(de)原理,利用(yòng)蒸汽性質(zhì)表,可(kě)方便(biàn)地求取适(shì)用于(yú)蒸汽的焦(jiāo)耳一(yī)湯(tāng)姆遜系(xì)數。
5)渦輪流(liú)量計用于溫(wēn)度壓力(lì)補償的測壓點，宜設在渦(wō)輪葉(yè)輪前(qián)取(qǔ)壓口(kǒu)處;測溫口應(yīng)選在(zài)葉輪(lún)下遊段,離(lí)葉輪(lún)的距離應(yīng)小于5d。

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