工业生产过程控制中流量、温度、压力、液位是最常监控和测量的四大参数。其中,气体流量测量由于多种因素的影响,通常被认为是较难准确测量的参数之一。而准确测量气体流量对于生产控制调节、能源管理、环境保护以及安全监控等方面都具有重要意义
为什么要做温压补偿
温度/压力
温度对计量精度的影响
温度的变化会导致介质的密度和粘度变化,从而影响介质的流速。特别是在温度变化较大的情况下,计量结果可能会产生较大的误差。
压力对计量精度的影响
压力的变化会影响介质的密度和体积,也会对流速产生影响。
在工业生产中,对于一般气体(如压缩空气、氧气、氮气和二氧化碳等)的流量测量通常采用体积流量单位,由于气体的可压缩性,温度和压力的变化都会对其体积和密度产生显著的影响,为了获得准确的测量结果并且方便进行比对和统计,需要通过温压补偿将工况下的气体体积流量转换为标况下的值,这对于过程控制和能源计量等应用具有重要意义。
温压补偿的意义就是将不是标况下测量的结果转换成对应的标况下测量结果,通过调整流量计的输出信号来抵消温度或压力变化对测量精度的影响。通过实施温压补偿,可以显著减小由于温度或压力变化引起的测量误差,对流量系数的非线性进行校正,从而保持计量的准确性。
温压补偿的前提
只有计算出流量,补偿才有意义。温压补偿的前提就是计算出流量,没有流量计算,补偿就无从谈起。只要是利用差压原理来测量流量,都满足流量基本方程。流量基本方程式(差压流量计)为:
体积流量方程:
质量流量方程:
式中:q为被测气体在工作状态下的体积流量;M为被测气体在工作状态下的质量流量;K为系数,它包含流量系数、膨胀系数、管道孔径等参数;ΔP为差压,可实时检测;ρ为工作状态下的密度,一般难以直接测得,通常通过温度、压力、组分求得,需在线进行温压补偿。
③温压补偿的基本公式
依据理想气体、水蒸气、湿气体3种情况密度变化的具体特点,分别衍生出3种不同的流量补偿公式。
◆理想气体温压补偿公式
式中:F0为补偿前的流量,单位为m3/h;F为补偿后的流量,单位为m3/h;P为工作压力,单位为kPa;Pb为设计压力,单位为kPa;T为工作温度,单位为K;Tb为设计温度,单位为K。
◆水蒸气温压补偿公式
水蒸气不等同于理想气体,其密度与温度、压力没有现成的、精确的函数关系式,只能从手册中,根据温度和压力查表找出相应的密度,或以经验公式来替代,分为两种情况:
a、当压力变化范围0.1-1.1MPa,温度变化范围100-400℃时:
,式中:P为实时压力,T为实时温度。
b、当压力变化范围1.0-14.7MPa,温度变化范围400-500℃时:
,式中:P为实时压力,T为实时温度。
◆湿气体温压补偿公式
湿气体与干气体的不同点是,其密度除了与温度、压力有关外,还与湿度有关,包含湿度补正的湿气体温压补偿公式:
式中:Q为补偿后的质量流量,Q0为补偿前的质量流量,单位为kg/m3;0.804为温度0℃,一个标准大气压下,水蒸气的密度,单位为kg/m3; ρ 0、T0、P0分别表示气体在0℃、一个标准大气压下的密度、绝对温度、绝对压力; F为气体的绝对湿度,kg/m3; Z为气体压缩系数; P为实时压力; T为实时温度; F、Z、ρ0可查表求得
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