潘俊花(甘肅鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 甘肅 嘉峪關(guān) 735100)

氣體流量測量中溫度及壓力補(bǔ)正

潘俊花(甘肅鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 甘肅 嘉峪關(guān) 735100)

本文主要介紹常用的體積流量計(jì)測量氣體流量時，氣體的溫度、壓力對測量結(jié)果準(zhǔn)確性起非常重要的作用。根據(jù)密度與溫度、壓力的函數(shù)關(guān)系,建立密度在線檢測補(bǔ)償式,從而實(shí)現(xiàn)氣體流量測量的準(zhǔn)確性和實(shí)時性。

氣體流量測量；準(zhǔn)確性；補(bǔ)償

流量測量技術(shù)與儀表可以應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)過程、能源計(jì)量、環(huán)境保護(hù)工程、交通運(yùn)輸、生物技術(shù)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)以及海洋氣象等領(lǐng)域。隨著國家對環(huán)境保護(hù)工程提出更高的要求，對所需的流量計(jì)將不斷提出新的要求。流量測量在成本核算、收費(fèi)等方面起著舉足輕重的作用。因此，流量測量準(zhǔn)確性就顯得尤為重要。

1 常用流量測量儀表的流量方程

1.1 差壓式流量計(jì)

差壓式流量計(jì)是根據(jù)安裝于管道中流量檢測件產(chǎn)生的差壓、已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來測量流量的儀表。體積流量是指流體在單位時間內(nèi)通過管道某一橫截面的體積數(shù)量。流體的流動速度越大，流量的瞬時值就越大，管道的截面積越大，流量的瞬時值就越大。體積流量的瞬時值等于管道的橫截面積與流速的乘積。流量方程

式中：q為被測介質(zhì)的體積流量(m3/h); K為補(bǔ)正系數(shù)；p 為

節(jié)流元件前后的壓差。

1.2 電磁流量計(jì)

電磁流量計(jì)是利用法拉第電磁感應(yīng)定律，導(dǎo)體在磁場中切割磁力線運(yùn)動時在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。流量方程

式中：E為感應(yīng)電動勢(V)；k為系數(shù)，無量綱；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度

(T)；D為管道內(nèi)徑(m)。

1.3 渦輪流量計(jì)

當(dāng)被測流體流過傳感器時，在流體的作用下，葉輪受力旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比，葉輪的轉(zhuǎn)動周期地改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值。檢測線圈中的磁通隨之發(fā)生周期性變化，產(chǎn)生周期性的感應(yīng)電勢。流量方程

式中：f為流量計(jì)輸出信號的頻率(Hz)；K為流量計(jì)的流量系數(shù)(P/m3)。

2 流量與所選流量測量儀表參數(shù)之間的關(guān)系

由上面的幾種測量儀表的流量方程可知，差壓式流量計(jì)所測流量與差壓的平方根成正比。當(dāng)流體的溫度t，壓力p變化時，流體的密度將隨之改變。因此差壓式流量計(jì)測流量必須進(jìn)行溫度、壓力補(bǔ)償。電磁流量計(jì)所測得的流量，實(shí)際上不受流體的密度、黏度、溫度、壓力和電導(dǎo)率的影響。根據(jù)流量方程可知，電磁流量計(jì)測得的流量與感應(yīng)電動勢成線性關(guān)系。渦輪流量計(jì)測量流量時，流體物性對儀表特性有較大影響。氣體流量計(jì)易受密度的影響，而液體流量計(jì)對黏度變化反應(yīng)靈敏。由于密度和黏度與溫度、壓力關(guān)系密切，在現(xiàn)場溫度、壓力波動是難免的，要根據(jù)它們對精度影響的程度采取補(bǔ)償措施，才能保持高的計(jì)量精度。由此可知，測量氣體流量時是否需要溫度、壓力補(bǔ)正取決于所選用的流量計(jì)，要看具體情況而定。

3 氣體流量測量的溫壓補(bǔ)正公式

(1)差壓式流量計(jì)溫度、壓力補(bǔ)正公式

式中：K為溫壓補(bǔ)正系數(shù)，無量綱；p實(shí)際為實(shí)際的絕對壓力(MPa)；p設(shè)計(jì)為設(shè)計(jì)的絕對壓力(MPa)；T實(shí)際為實(shí)際熱力學(xué)溫度(K)；T設(shè)計(jì)為設(shè)計(jì)熱力學(xué)溫度(K)。注：絕對壓力等于表壓和當(dāng)?shù)卮髿鈮褐?，熱力學(xué)溫度等于攝氏溫度加273.15。

差壓流量計(jì)最終測得的實(shí)際流量就是設(shè)計(jì)流量與溫度、壓力補(bǔ)正系數(shù)的乘積。

(2)電磁流量計(jì)不需要溫度、壓力補(bǔ)正。

式中：qv為工作狀況下的氣體體積流量(m3/h)；qvn為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體體積流量(m3/h)；p為工作狀態(tài)下的絕對壓力(MPa)；T為工作狀態(tài)下的熱力學(xué)溫度(K)；Z為工作狀態(tài)下的氣體壓縮系數(shù)，無量綱；pn為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的絕對壓力(MPa)；Tn為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的熱力學(xué)溫度(K)；Zn為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體壓縮系數(shù)，無量綱。

4 結(jié)語

本文通過對流量測量中溫度、壓力補(bǔ)償?shù)难芯?可以看出,氣體的體積流量的大小直接受到溫度和壓力變化的影響,而溫度、壓力變化又是在時時變化的。因此要想得到準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù),就必須不斷地在線檢測出工作狀況下的溫度和壓力,計(jì)算出溫度、–力補(bǔ)正系數(shù),所以溫度、壓力修正系數(shù)直接關(guān)系到儀表的測量精度。影響氣體流量測量準(zhǔn)確性的不確定因素有很多,很難對測量的準(zhǔn)確性進(jìn)行定量分析。本文只是針對不同流量計(jì)測氣體流量時所采用的溫度、壓力補(bǔ)正公式也有所不相同的。從文中可以看出氣體流量測量時采用溫度、壓力補(bǔ)正方法可以得到比較接近氣體流量的實(shí)際值，減小測量的誤差。為結(jié)算、計(jì)費(fèi)和節(jié)能減排提供準(zhǔn)確的測量結(jié)果。

[1]梁森.自動檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)(第二版)[M]．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005,1.

[2]朱炳興，王森．儀表工試題集(現(xiàn)場儀表分冊)[M]．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2008．

[3]陸建華.淺談氣體流量測量中的溫度及壓力補(bǔ)償[J].化工自動化及儀表，2010,(4)：488-489.

潘俊花(1980-)，女，甘肅民勤人，甘肅鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，工學(xué)學(xué)士，研究方向?yàn)樽詣踊瘍x器儀表。