管道(dao)式氣體(tǐ)體積流(liu)量測量(liàng)中溫度(dù)和壓力(li)修正的(de)必要性(xìng)

管(guǎn)道式氣(qì)體流量(liang)測量中(zhong) ,溫(wēn)度和壓(yā)力修正(zhèng)是提高(gao)氣體流(liú)量測量(liàng)精度的(de)重㊙️要手(shǒu)段之一(yi)。

文(wen)中分别(bie)介紹溫(wēn)度和壓(yā)力偏離(lí)設定值(zhi)時對使(shi)用直接(jie)輸💋出流(liu)量計和(he)差壓式(shì)流量

計進(jìn)行流量(liang)測量所(suǒ)帶來的(de)誤差 ,并通(tōng)過工程(cheng)實例示(shi)出溫度(dù)和壓力(lì)在 8種變

化狀(zhuàng)況下産(chan)生的測(cè)量誤差(cha) ,以(yi)對溫度(dù)和壓力(lì)變化造(zào)成的誤(wu)差提供(gòng)一些量(liang)的🤞概

念。指(zhi)出 ,如今實(shi)施溫度(du)和壓力(li)修正并(bing)不像以(yi)前單元(yuán)組合⭐儀(yí)表那樣(yang)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(tǐ)體積流(liú)量的含(han)義

氣體體(ti)積流量(liàng)系指單(dan)位時間(jiān)輸送管(guǎn)道中流(liu)過的氣(qì)體🔴體🧑🏾‍🤝‍🧑🏼積(ji)。氣體體(ti)積有工(gong)作狀

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

體(ti)積 ,後者是(shi)指壓力(lì)爲一個(ge)标準大(dà)氣壓、溫(wēn)度爲 0℃ (或 20℃ )時(shí)的氣體(tǐ)體積。

标準(zhun)狀态溫(wen)度多數(shu)指 0℃ ,僅(jin)在某些(xie)場合 ,例如(rú)鼓風機(jī)的流量(liàng) ,因(yin)多指風(feng)機的入(ru)

口(kǒu)狀态 ,所以(yǐ)标準狀(zhuang)态溫度(dù)采用的(de)是 20℃ 。由(yóu)于使用(yòng)工作狀(zhuang)态流量(liang)參數時(shi) ,需(xū)

說(shuō)明相應(yīng)的工作(zuo)溫度和(hé)壓力 ,這樣(yang)比較麻(ma)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(gài)念 ,因此 ,在工(gong)程中常(chang)使用标(biao)準狀态(tài)流量作(zuò)爲測量(liàng)标準。

既然(rán)氣體的(de)體積流(liu)量是指(zhi)标準溫(wēn)度和壓(ya)力下的(de)流量 ,那麽(me) ,當(dang)介質溫(wen)度和壓(ya)力

偏離設(shè)定狀态(tài)時 ,儀表測(ce)量的示(shi)值就會(huì)産生變(biàn)化。變化(huà)有多大(da) ,是(shi)否需要(yào)修正 ,

這就(jiu)是本文(wen)所探讨(tao)的問題(ti)。

2 溫(wen)度壓力(li)變化對(dui)體積流(liu)量造成(cheng)的誤差(chà)

2.1 直(zhí)接輸出(chu)式流量(liàng)計

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

轉子(zi)流量計(jì)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(ti)的壓力(li)、溫度 ,以及(ji)在此溫(wen)度下的(de)體積 ;c爲常(chang)數。

對于某(mou)确定被(bei)測對象(xiang) ,其(qí)管道直(zhi)徑确定(ding)後 ,式

(1)可改寫(xie)爲式 (2)和式(shi) (3)

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

計(ji)算和實(shí)際運行(hang)時其壓(yā)力、溫度(dù)和流量(liang)值。由此(ci)可得壓(yā)力、溫度(du)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(shi)流量計(jì)

采(cǎi)用節流(liu)裝置測(cè)量流量(liang)時 ,視被測(cè)氣體爲(wèi)不可壓(ya)縮氣體(tǐ) ,其(qi)流量與(yu)節流裝(zhuāng)置兩端(duan)

的(de)差壓 δp的關(guān)系爲

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

式中(zhong) ,rn爲(wèi)标準狀(zhuàng)态 (壓力爲(wèi) pn,溫(wen)度爲 tn)下被(bei)測氣體(tǐ)的密度(du)。由式 (5)和式(shi) (6)

得(de)到節流(liú)裝置在(zai)設定壓(ya)力、溫度(dù)下和在(zài)某個工(gōng)作👨‍❤️‍👨壓力(lì)⭐、溫🧡度下(xià)的體積(jī)流量表(biao)達

式爲 :

上述(shù)式中 ,p2s,t2s,q2s,p2w,t2w,q2w分别(bié)爲選擇(ze)差壓式(shi)流量計(jì)時計算(suàn)和實際(jì)

運(yun)行時其(qí)壓力、溫(wēn)度和流(liu)量值。

由式(shi) (7)和(hé)式 (8)得到壓(ya)力、溫度(du)偏離設(she)定值時(shí)造成的(de)誤差爲(wèi) :

3 典(dian)型實例(lì)

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

确實(shí)施溫度(dù)和壓力(li)修正的(de)必要性(xìng)。

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

設(shè)定溫度(dù) t1s=313k,溫(wēn)度變化(huà)範圍爲(wèi) 293~333k。被(bèi)測介質(zhì)爲天然(rán)氣 ,采用渦(wō)街

流量計(ji)測量。

将 8個極(jí)限壓力(lì)、溫度值(zhí) ,以(yi)及壓力(lì)、溫度的(de)設定值(zhi)代入式(shì) (4),得(de)到其相(xiàng)應的

誤差(cha) δ1。表(biǎo) 1列(lie)出了相(xiang)應各參(cān)數的情(qing)況。

由表 1可見(jian) ,當(dāng)溫度增(zeng)大、壓力(lì)減小或(huo)溫度降(jiàng)低、壓力(li)增大時(shi) ,也(yě)就是第(di) 2、

第 3種情(qíng)況時産(chan)生的誤(wu)差zui大。

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

設定(dìng)溫度 ts=313k,溫度(dù)變化範(fàn)圍爲 293~333k。被測(cè)介質爲(wèi)高爐煤(méi)氣 ,采用差(chà)壓

式流量(liàng)計測量(liang)。

将(jiāng) 8種(zhong)極限壓(yā)力、溫度(dù)值 ,以及壓(yā)力、溫度(dù)的設定(dìng)值代入(rù)式 (9),便可以(yǐ)得到其(qi)

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

由表(biao) 2可(ke)見 ,溫度不(bú)變 ,壓力變(biàn)化時 ,總體(tǐ)上造成(cheng)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(dìng)溫

度 t2s=313k,溫度變(bian)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(liàng)。

同(tóng)樣将 8種極(jí)限壓力(li)、溫度值(zhi) ,以(yi)及壓力(li)、溫度的(de)設定值(zhí)代入式(shi) (9),得(de)到其相(xiàng)

應(yīng)的誤差(chà) δ2。表(biǎo) 3列(lie)出了相(xiàng)應各參(can)數的情(qíng)況。

由表 3可見(jiàn) ,第(di) 3~5種(zhong)情況造(zào)成的誤(wu)差zui大 ,這是(shi)因爲這(zhe) 3種(zhong)情況下(xia)的壓力(lì)波動太(tai)

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(ji)運行中(zhong) ,由(you)于壓力(li)、溫度偏(pian)離設定(ding)

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

流量測(cè)量 ,都應考(kao)慮溫度(dù)和壓力(lì)修正。

(2)對于(yú)不作爲(wèi)計量用(yong)的氣體(tǐ)流量測(ce)量 ,如果已(yi)獲得溫(wēn)度、壓力(li)信号 ,也應(ying)該考

慮溫(wēn)度和壓(yā)力修正(zhèng)。因爲當(dāng)今的二(èr)次儀表(biǎo)或作爲(wei)二次儀(yi)表使用(yong)的各種(zhǒng)計算機(ji)

系(xì)統 (dcs, plc, ipc等 )都具有(yǒu)溫度和(hé)壓力修(xiu)正功能(neng) ,已(yi)無需像(xiang)以前老(lǎo)式儀表(biao)

那(nà)樣搭接(jiē)一個複(fú)雜的能(neng)滿足功(gōng)能要求(qiú)的儀表(biǎo)硬件系(xi)統。

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

的氣(qi)體 ,不作爲(wei)計量用(yong) ,僅(jǐn)作工藝(yì)操作參(cān)考時 ,可以(yi)不考慮(lǜ)溫度和(he)壓力修(xiu)正 ,因

爲這種(zhǒng)工況下(xià) (參(can)見上面(miàn)的例 2),溫度(du)和壓力(li)的變化(huà)帶來流(liú)量示值(zhí)的誤差(cha)不是

很大(dà)。

(4)對(dui)于壓力(lì)爲 0. 01 mpa以上的(de)氣體 ,不管(guǎn)流量測(ce)量的目(mù)的是什(shí)麽 ,應盡量(liang)考

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

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

鋼鐵(tiě)廠中設(shè)備密封(feng)或吹掃(sǎo)用的氮(dan)氣流量(liàng)測量就(jiu)屬于這(zhè)🐅種情況(kuàng)。由于氮(dàn)氣來源(yuan)

往(wang)往不十(shí)分充足(zu) ,一(yi)旦使用(yòng) ,氮(dàn)氣管道(dao)壓力往(wang)往大幅(fu)度下降(jiàng)。盡管在(zai)這種工(gong)況

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

修(xiū)正。