摘(zhāi)要:着(zhe)重對(duì)過熱蒸汽(qì)流量計 量中溫度、壓(yā)力補償的(de)數學(xué)模(mó)型進行(háng)了分(fèn)析，最後(hòu)提(tí)出了一種(zhǒng)全新的微(wēi)機全參數(shù)補償(cháng)方(fāng)式。
一.引(yǐn)言
　　随着成本意(yì)識的不斷增強(qiáng)，人們對能(néng)源計量的正(zhèng)确率提(tí)出了(le)更(gèng)高(gāo)的要(yào)求，流(liú)量測量中(zhōng)的溫(wēn)度、壓力補(bǔ)償逐(zhú)漸(jiàn)被(bèi)提上(shàng)了議事(shì)日(rì)程。由(yóu)于流(liú)量測量裝置的(de)設計(jì)提供(gòng)的設計(jì)溫(wēn)度、壓(yā)力與(yǔ)實際運行(háng)的工作(zuò)溫度、壓力有一定(dìng)的差異，再加(jiā)上(shàng)由于(yú)工藝條件造(zào)成(chéng)流體溫度(dù)、壓力波動(dòng)較大，緻使測出的流(liú)量不(bú)能真實(shí)反映其(qí)工作狀态(tài)下的(de)實際流(liú)量。絕大(dà)多數(shù)流量(liàng)計,隻有在流體(tǐ)工況(kuàng)與設(shè)計(jì)條(tiáo)件一(yī)緻的情(qíng)況下才(cái)能保證(zhèng)較(jiào)高的(de)測量精度，有些(xiē)流體如(rú)氣(qì)體、蒸(zhēng)汽，流(liú)體工(gōng)況變(biàn)化對測量(liàng)精(jīng)度(dù)的影(yǐng)響特别大，必須進(jìn)行(háng)補償。不同(tóng)類别的流(liú)量測(cè)量裝(zhuāng)置，測(cè)量不同的流體(tǐ)介質，其溫(wēn)度壓力補償公(gōng)式選(xuǎn)擇的(de)數學模型(xíng)是有差(chà)異(yì)的。因(yīn)此,有(yǒu)必要對對流量(liàng)計(jì)量(liàng)中溫(wēn)度、壓(yā)力補償的(de)數學模型(xíng)加以分析、研究(jiū)，總結(jié)出一(yī)套全新的(de)補償(cháng)方式(shì)，盡可(kě)能地消(xiāo)除系統(tǒng)誤差，使(shǐ)計量精度提(tí)高(gāo)到一個(gè)新的水平。
二.過(guò)熱蒸汽(qì)流量計(jì)量的補償(cháng)
　　在蒸汽流量的計量(liàng)上，密(mì)度雖(suī)然也(yě)是溫(wēn)度、壓力的(de)函數，但不再遵(zūn)循理想氣體狀(zhuàng)态方(fāng)程，且在不同壓(yā)力、溫度區(qū)間，函數關系不(bú)同，很(hěn)難(nán)用(yòng)一個(gè)簡單的(de)或(huò)統一的函數(shù)關系式(shì)來表示。下(xià)面我(wǒ)們分析(xī)常用水蒸氣密度的确定方法。
1.密度的(de)确定(dìng)方法。
　　工業(yè)或工(gōng)程上應用(yòng)的水蒸汽(qì)大(dà)多是處于(yú)剛(gāng)剛脫(tuō)離液态(tài)或離液态較近時的狀态，它的物(wù)理、化(huà)學性質與理想(xiǎng)氣體大不(bú)相同(tóng)，應視爲(wèi)實際氣(qì)體。水蒸氣(qì)的物理(lǐ)性質(zhì)較理想(xiǎng)氣體要複雜得多，故(gù)不能(néng)用簡(jiǎn)單的數(shù)學表達加以(yǐ)描述(shù)，所以，在(zài)以往的工程(chéng)計算(suàn)中，凡(fán)涉及水蒸氣的(de)狀态(tài)參數(shù)數值,大都(dōu)從相關的(de)水蒸氣表中直接查(chá)取。
　　随着電(diàn)子技術的發展，計算(suàn)機(或單片(piàn)機)已(yǐ)廣泛應.用(yòng)于流(liú)量測(cè)量(liàng)儀(yí)表中，其存(cún)儲能力、快(kuài)速計(jì)算能(néng)力爲(wèi)正确(què)、快速的确(què)定水蒸(zhēng)氣的密度提(tí)供了有力(lì)的手(shǒu)段。
1.1現(xiàn)在介(jiè)紹在(zài)二次僅表(biǎo)中常用的水蒸(zhēng)氣密(mì)度的确定(dìng)方法。
1.1.1查(chá)表法:把(bǎ)水蒸氣密度表(biǎo)裝入計算(suàn)機系統中(zhōng)，
　　根(gēn)據實際(jì)工況(kuàng)下(xià)的溫度(dù)、壓力(lì)值(zhí)，從表中(zhōng)直接查出相應(yīng)的密(mì)度值
1.1.2計算法:
①自己拟(nǐ)合公(gōng)式(或(huò)者出(chū)版物(wù)給出(chū)公式)
②ifc1967公式(shì)
　　目前(qián)，我們采用(yòng)的密度補償的(de)拟合(hé)公式(shì)爲:
 
式(shì)中:-溫度,℃;p-表壓,mpa;
蒸(zhēng)汽實(shí)際工況條(tiáo)件爲:
工作(zuò)壓力變化範圍:0.1-1.1mpa
工作(zuò)溫度變(biàn)化(huà)範圍:160-410℃
下面(miàn)，我們取特(tè)殊點對公式(1)進行驗證:
 
　　通(tōng)過以(yǐ)上驗證上算，我(wǒ)們目前(qián)采用的(de)密度(dù)補(bǔ)償公式(shì)的計(jì)算誤差太(tài)大,顯(xiǎn)然不能滿(mǎn)足計量(liàng)儀(yí)表的(de)要求。我們流量(liàng)計量(liàng)絕(jué)大部分(fèn)已進入微機網(wǎng)絡，因(yīn)此，理想的(de)是采用ifc1967公式”。
1.2比較。
　　查(chá)表法:根據(jù)1fc1967公式”制定(dìng)的數(shù)表，考慮了各個(gè)不同區(qū)域的特性,目前它(tā)是比較完(wán)整和全面的。但(dàn)它數據量(liàng)大(dà)，需要占(zhàn)用大(dà)量的(de)内存，應用(yòng)數表要(yào)首(shǒu)先判斷是飽(bǎo)和蒸汽還是(shì)過熱(rè)蒸汽，再(zài)查不同的數(shù)表，另外(wài)數表的(de)變量有一定步(bù)長的非連續量(liàng)，對于兩點之間的數據，需經過數學内插(chā)處理獲得。
　　應用(yòng)公式(shì)計算:不需(xū)占有(yǒu)大量(liàng)的内存空(kōng)間，便于智能儀(yí)表應用(yòng)，至于使(shǐ)用哪(nǎ)一個(gè)公式(shì)，根據不同場所(suǒ)和不同(tóng)需要，選(xuǎn)用不同公(gōng)式。采用tfc1967公式”雖(suī)然公(gōng)式繁雜一(yī)些，但在壓力(lì)爲0-16.65mpa範圍(wéi)内，計(jì)算的過熱蒸汽(qì)及飽和蒸(zhēng)汽密度值(zhí)完全(quán)符合國際标準(zhǔn)。應用公(gōng)式隻需安裝(zhuāng)有溫度、壓力變送器，不需(xū)要判斷是飽和狀态或過(guò)熱狀态就可以正确(què)測量(liàng)。對于确定(dìng)是(shì)飽和蒸汽的(de)場合,隻需要将公式稍(shāo)做(zuò)變動(dòng)，隻用測溫或測(cè)壓，就(jiù)可正(zhèng)确計(jì)算飽和(hé)蒸(zhēng)汽密(mì)度。
2.流量公(gōng)式(shì)的(de)确定。
　　在蒸(zhēng)汽計(jì)量中用(yòng)節流元(yuán)件作(zuò)爲傳感元件時用計算法(fǎ)進行補償，其流量公式爲(wèi):
 
式中:qm-質量流量,kg/s;
e-流出(chū)系數;
d-節流件開孔直徑,m;
ε-可膨脹(zhàng)性系數;
p-被測流(liú)體密度,kg/m3;
β-節(jiē)流件(jiàn)孔徑與(yǔ)直管段内徑(jìng)之比，β=d/d;
△p-差壓(yā),pa;
　　而用 渦街流量(liàng)計 量時，它的輸(shū)出脈沖信(xìn)号不(bú)受流體組(zǔ)分變化的影響，即僅(jǐn)表系數在(zài)一定(dìng)雷諾數(shù)範圍内(nèi)僅與洲渦(wō)發生(shēng)體及管(guǎn)道的尺(chǐ)寸有(yǒu)關，但(dàn)是作(zuò)爲流量計在物(wù)料平衡及(jí)能源計量中(zhōng)需(xū)檢測(cè)質量流(liú)量(liàng)，這時(shí)流量(liàng)的(de)輸出信号(hào)應同時(shí)檢測(cè)體積流量和流(liú)體密度，流體組份對流(liú)量(liàng)計還(hái)是存在直(zhí)接影(yǐng)響，其(qí)流量公式(shì)爲:
 
式中:qv-體積(jī)流(liú)量，m3/h;
sr-斯(sī)特(tè)勞(láo)哈爾(ěr)系數;
m-漩渦(wō)發生(shēng)體兩側弓(gōng)形面(miàn)積與(yǔ)管道橫截(jié)面面積(jī)之比;
d-漩(xuán)渦發生(shēng)體(tǐ)硬面寬度(dù),m;
d-管道(dào)通徑(jìng),m;
f-漩渦的發生頻率，hz/s;
qm=pq、4)
式(shì)中:qv-體積流(liú)量;m3/h;
qm-質量流量,kg/s;
p-被(bèi)測流體密度,kg/m3;
　　由(yóu)流量公式(2).(4)可知(zhī)，流量與密(mì)度的關(guān)系分别與c和(hé)p成正比(bǐ),如果用(yòng)錯将造成(chéng)很大(dà)的計算誤差，同時，溫度(℃)與熱力(lì)學溫度(k)的代入(rù)也應正确處理(lǐ)。
　　考慮上述(shù)原因(yīn)，有必要(yào)對補償軟件和智(zhì)能流(liú)量計算儀(yí)進行(háng)測試(shì)和(hé)校準。方(fāng)法爲:由(yóu)lg節(jiē)流裝置設(shè)計及管理(lǐ)軟件(jiàn)》計算出對(duì)應(yīng)點(diǎn)補償流量(liàng)的理論值，再對(duì)流量計輸入相同工沉(chén)參(cān)數得到相應(yīng)的顯示(shì)值，這時(shí)将流量計的(de)顯(xiǎn)示.值與(yǔ)理論(lùn)值進行比(bǐ)較即可(kě)達到校(xiào)準的(de)目的。曆來(lái)流量(liàng)校.準與設(shè)備和流量(liàng)儀表兩大(dà)主題是研(yán)究的中心，流量儀表标準和檢(jiǎn)定(dìng)規程是流量(liàng)正确計量(liàng)的保(bǎo)證，針對目(mù)前國(guó)内智(zhì)能(néng)流(liú)量演(yǎn)算器和相(xiàng)關計(jì)算機(jī)軟件(jiàn)的現(xiàn)狀，建立國家有(yǒu)關部(bù)門應(yīng)出台(tái)一部相應的檢定校(xiào)準規(guī)程，以便于技(jì)術監督(dū)和管理。
三(sān)微機(jī)的全參數(shù)補償
根據
 
　　對(duì)氣體介(jiè)質進行補(bǔ)償時(shí)，在低壓(yā)範(fàn)圍内(nèi)，可以(yǐ)利用理想(xiǎng)氣體狀态(tài)方程(chéng)來進行(háng)溫度、壓(yā)力補(bǔ)償。但在高(gāo)壓(yā)時，則必須考慮氣(qì)體壓縮系數的影響(xiǎng)。對于(yú)過熱(rè)蒸氣,必須(xū)作實際氣(qì)體處(chù)理。對(duì)于大部分(fèn)氣體,在(zài)低(dī)壓區(如小于1mpa)的壓縮(suō)系數都接(jiē)近于(yú)1。在該區域内,隻要溫(wēn)度不是太(tài)低，即使(shǐ)不對(duì)壓(yā)縮系(xì)數進行修正，也不會引起(qǐ)明顯(xiǎn)的誤差，完全可(kě)以滿足工(gōng)程上的(de)要求。但(dàn)在高壓區(qū)，則必須考慮壓縮系數的(de)影(yǐng)響，否則(zé)将(jiāng)會造成明顯(xiǎn)的誤差。像常(cháng)規(guī)方法那樣(yàng)将k看(kàn)成常(cháng)數(shù)，将(jiāng)會造(zào)成不(bú)可忽視的測量誤差(chà)。分析(xī)計算表明(míng)，當溫度和壓力在設計值(zhí)t.和p.的(de)基礎(chǔ)上變化20%，red變化60%時(shí)，如果我們(men)隻補(bǔ)償密度變(biàn)化的(de)影響，那麽(me)，即使密度變化可能(néng)引入(rù)的誤差爲(wèi)零，即(jí)認(rèn)爲已實(shí)現了對密(mì)度的完全(quán)補(bǔ)償(cháng)，其它(tā)各餘留(liú)參數變(biàn)化累加(jiā)後的最(zuì)大誤差(chà)仍可達6%左右(yòu)。其中,ε引入(rù)的誤差(chà)最爲明(míng)顯。對于(yú)常(cháng)規儀(yí)表來(lái)說(shuō),這些餘留誤(wù)差沒有可(kě)能得到補(bǔ)償。而對于(yú)微(wēi)機補償(cháng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，補償(cháng)這些(xiē)餘(yú)留參數(shù)的變化(huà)已成爲(wèi)可能。所以，一般(bān)來說，微機(jī)補償系統(tǒng)除(chú)補償密(mì)度外(wài),還(hái)應考慮整個補(bǔ)償方程(chéng)中其它參數(shù)變(biàn)化的(de)補償問題(tí),即全參(cān)數(shù)補償(cháng)。
四結(jié)語
　　總而言(yán)之，選擇合(hé)适的(de)溫度(dù)、壓力補償(cháng)公式，就(jiù)必(bì)須全(quán)面地了(le)解流量(liàng)測量的方式。在(zài)測(cè)量介質，測量(liàng)裝置，流體(tǐ)工(gōng)況，流量單(dān)位(wèi)均不(bú)同的場(chǎng)合(hé)，采用正确(què)的(de)溫度、壓(yā)力補償方式，才(cái)能獲(huò)得正确(què)的流量(liàng)。此外(wài)，計算(suàn)機的(de)應用也堪(kān)稱檢測技(jì)術中(zhōng)的(de)一場(chǎng)革命，它(tā)使各(gè)類(lèi)過程參(cān)數的(de)檢測由常(cháng)規儀表(biǎo)時(shí)代進(jìn)入了(le)計算機時代，同時(shí)也使企業綜(zōng)合自(zì)動化(huà)和生産(chǎn)過程控制得以(yǐ)實現，是(shì)今後檢測與控(kòng)制系(xì)統發展的(de)必然趨勢。

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