管道(dao)式氣體(tǐ)體積流(liu)量測量(liang)中溫度(du)和壓力(lì)修正的(de)必要性(xìng)

管(guǎn)道式氣(qi)體流量(liàng)測量中(zhōng) ,溫(wen)度和壓(yā)力修正(zhèng)是提高(gāo)氣體流(liú)量測量(liàng)精度的(de)重😄要手(shǒu)💞段之🎯一(yī)。

文(wen)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(he)差壓式(shi)流量

計進(jin)行流量(liang)測量所(suǒ)帶來的(de)誤差 ,并通(tong)過工程(chéng)實例示(shi)出溫度(dù)和壓力(li)在 8種變

化狀(zhuang)況下産(chan)生的測(ce)量誤差(cha) ,以(yǐ)對溫度(dù)和壓力(lì)變化造(zào)成的誤(wù)差提供(gong)一些量(liang)的概㊙️

念。指(zhi)出 ,如今實(shí)施溫度(dù)和壓力(li)修正并(bing)不像以(yǐ)前單元(yuán)組合🌐儀(yi)⚽表那樣(yàng)🏃🏻‍♂️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(ti)體積流(liu)量的含(han)義

氣體體(ti)積流量(liang)系指單(dan)位時間(jian)輸送管(guǎn)道中流(liu)過的氣(qì)體體積(ji)。氣體體(ti)積有工(gōng)作狀

态下(xià)體積和(he)标準狀(zhuang)态下體(tǐ)積之分(fèn) ,它(ta)們都是(shi)指在某(mou)個壓力(lì)和某個(gè)溫度情(qing)況下的(de)

體(ti)積 ,後者是(shi)指壓力(li)爲一個(gè)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(shù)指 0℃ ,僅(jǐn)在某些(xie)場合 ,例如(rú)鼓風機(ji)的流量(liang) ,因(yin)多指風(fēng)機的入(ru)

口(kǒu)狀态 ,所以(yi)标準狀(zhuang)态溫度(du)采用的(de)是 20℃ 。由(yóu)于使用(yong)工作狀(zhuàng)态流量(liang)參數時(shí) ,需(xu)

說(shuo)明相應(ying)的工作(zuò)溫度和(hé)壓力 ,這樣(yàng)比較麻(má)煩 ,并且在(zài)人們的(de)腦海中(zhōng)不容易(yi)建立

一個(ge)量的概(gai)念 ,因此 ,在工(gong)程中常(chang)使用标(biao)準狀态(tài)流量作(zuo)爲測量(liang)标準。

既然(rán)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(wēn)度和壓(yā)力

偏離設(shè)定狀态(tai)時 ,儀表測(cè)量的示(shi)值就會(hui)産生變(bian)化。變化(hua)有多大(dà) ,是(shi)否需要(yao)修正 ,

這就(jiù)是本文(wén)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(cha)

2.1 直(zhí)接輸出(chū)式流量(liàng)計

所謂直(zhi)接輸出(chu)的流量(liàng)計是指(zhi)流量信(xin)号不用(yòng)開方😍處(chù)理的流(liu)量計 ,例如(rú)渦街流(liú)量計、

轉子(zi)流量計(ji)等。

根據氣(qi)體狀态(tài)方程可(kě)知

式中 ,p,t,v分别(bié)爲氣體(tǐ)的壓力(li)、溫度 ,以及(ji)在此溫(wen)度下的(de)體積 ;c爲常(cháng)數。

對于某(mou)确定被(bèi)測對象(xiang) ,其(qi)管道直(zhí)徑确定(dìng)後 ,式

(1)可改寫(xiě)爲式 (2)和式(shi) (3)

式(shì)中 ,q爲體積(ji)流量 ;p1s,t1s,q1s,p1w,t1w,q1w分别(bié)爲選擇(zé)直接輸(shū)出式流(liú)量計時(shi)

計(jì)算和實(shi)際運行(hang)時其壓(yā)力、溫度(dù)和流量(liang)值。由此(ci)可得💰壓(ya)力、溫度(dù)偏離設(she)定值

p1s和 t1s時造(zào)成的流(liú)量誤差(cha)爲

2.2 差壓式(shì)流量計(jì)

采(cǎi)用節流(liú)裝置測(ce)量流量(liàng)時 ,視被測(cè)氣體爲(wèi)不可壓(yā)縮氣體(ti) ,其(qí)流量與(yu)節流裝(zhuāng)置兩端(duan)

的(de)差壓 δp的關(guan)系爲

式中(zhōng) ,k爲(wèi)常數 ; r爲随(suí)壓力、溫(wēn)度變化(huà)的氣體(ti)密度 ,并可(ke)用下式(shi)表達 :

式中(zhōng) ,rn爲(wei)标準狀(zhuàng)态 (壓力爲(wèi) pn,溫(wēn)度爲 tn)下被(bèi)測氣體(ti)的密度(du)。由式 (5)和式(shì) (6)

得(de)到節流(liu)裝置在(zai)設定壓(yā)力、溫度(dù)下和在(zài)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(jì)

運(yùn)行時其(qí)壓力、溫(wen)度和流(liu)量值。

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

3 典(diǎn)型實例(li)

下(xia)面給出(chu)幾個溫(wen)度和壓(yā)力修正(zheng)的實例(lì) ,通(tong)過一些(xiē)具體數(shù)據 ,說明實(shí)際使用(yòng)中正

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

例(lì) 1,設(shè)定壓力(lì) p1s=0. 35mpa(壓(yā)力 ),壓力變(bian)化範圍(wei)爲 0. 33~0. 37mpa。

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

流量計(ji)測量。

将 8個極(ji)限壓力(li)、溫度值(zhi) ,以(yǐ)及壓力(lì)、溫度的(de)設定值(zhí)代入式(shì) (4),得(dé)到其相(xiang)應的

誤差(chà) δ1。表(biao) 1列(lie)出了相(xiàng)應各參(cān)數的情(qing)況。

由表 1可見(jian) ,當(dang)溫度增(zeng)大、壓力(li)減小或(huò)溫度降(jiang)低、壓力(lì)增大時(shí) ,也(ye)就是第(di) 2、

第 3種情(qing)況時産(chan)生的誤(wù)差zui大。

例 2,設定(ding)壓力 p2s=0. 109mpa(壓力(lì) ),壓(yā)力變化(hua)範圍爲(wèi) 0. 108~0. 110mpa。

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

式流量(liang)計測量(liàng)。

将(jiang) 8種(zhǒng)極限壓(ya)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(yi)得到其(qí)

相(xiang)應的誤(wu)差 δ2。表 2列出了(le)相應各(ge)參數的(de)情況。

由表(biao) 2可(ke)見 ,溫度不(bú)變 ,壓力變(bian)化時 ,總體(tǐ)上造成(chéng)的誤差(cha)不大。

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

度 t2s=313k,溫度變(biàn)化範圍(wei)爲 293~333 k。被測介(jiè)質爲氮(dan)氣 ,采用差(chà)壓式流(liu)量

計測量(liang)。

同(tóng)樣将 8種極(ji)限壓力(lì)、溫度值(zhí) ,以(yǐ)及壓力(li)、溫度的(de)設定值(zhí)代入式(shi) (9),得(dé)到其相(xiang)

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

由表 3可見(jian) ,第(di) 3~5種(zhong)情況造(zao)成的誤(wu)差zui大 ,這是(shi)因爲這(zhè) 3種(zhong)情況下(xià)的壓力(li)波動太(tài)

大(da)。

4 推(tui)薦意見(jiàn)

(1)由(you)上面的(de)典型例(li)子可見(jiàn) ,被(bèi)測介質(zhi)在實際(jì)運行中(zhōng) ,由(you)于壓力(li)、溫度偏(piān)離設定(dìng)

值(zhí) ,所(suo)以會給(gěi)流量的(de)示值帶(dai)來不同(tong)程度的(de)誤差。因(yīn)此 ,作爲計(ji)量用的(de)能源介(jiè)質

流量測(ce)量 ,都應考(kǎo)慮溫度(du)和壓力(lì)修正。

(2)對于(yu)不作爲(wei)計量用(yòng)的氣體(ti)流量測(ce)量 ,如果已(yǐ)獲得溫(wen)度、壓力(li)信号 ,也應(ying)該考

慮溫(wen)度和壓(ya)力修正(zheng)。因爲當(dang)今的二(èr)次儀表(biao)或作爲(wei)⁉️二次儀(yí)表使用(yong)的各種(zhong)計算機(ji)

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

那(na)樣搭接(jiē)一個複(fú)雜的能(neng)滿足功(gong)能要求(qiú)的儀表(biao)硬件系(xì)統。

(3)對于常(cháng)溫、常壓(yā)下的氣(qì)體 ,也就是(shi)說 ,溫度爲(wei) 30~40℃ ,壓力(li)爲 10 kpa左右

的氣(qì)體 ,不作爲(wèi)計量用(yòng) ,僅(jin)作工藝(yi)操作參(can)考時 ,可以(yi)不考慮(lǜ)溫度和(he)壓力修(xiū)正 ,因

爲這種(zhong)工況下(xia) (參(cān)見上面(miàn)的例 2),溫度(du)和壓力(lì)的變化(hua)帶來流(liú)量示值(zhi)的誤差(cha)不是

很大(da)。

(4)對(duì)于壓力(lì)爲 0. 01 mpa以上的(de)氣體 ,不管(guan)流量測(ce)量的目(mu)的是什(shí)麽 ,應盡量(liàng)考

慮溫度(dù)和壓力(li)修正 (如果(guo)是常溫(wēn)氣體 ,可單(dan)獨設壓(yā)力修正(zhèng) ,不(bu)設溫度(dù)修正 )。這

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

鋼鐵(tie)廠中設(shè)備密封(feng)或吹掃(sao)用的氮(dàn)氣流量(liàng)測量就(jiu)屬于這(zhè)種情況(kuang)。由于氮(dàn)氣來源(yuan)

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

下對流(liu)量測量(liàng)的精度(dù)要求很(hen)低 ,但由于(yu)壓力波(bō)動的影(yǐng)響太大(dà) ,也(ye)應該考(kao)慮壓力(li)

修(xiu)正。