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 气体流量测量中温度压力修正
发布时间:2017-12-07

  流量测量技术与仪表可以应用在工业生产过程、能源计量、环境保护工程、交通运输、生物技术、科学实验以及海洋气象等领域。随着国家对环境保护工程提出更高的要求,对所需的流量计将不断提出新的要求。流量测量在成本核算、收费等方面起着举足轻重的作用。因此,流量测量准确性就显得尤为重要。
1 常用流量测量仪表的流量方程
1.1 差压式流量计
  差压式流量计是根据安装于管道中流量检测件产生的差压、已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来测量流量的仪表。体积流量是指流体在单位时间内通过管道某一横截面的体积数量。流体的流动速度越大,流量的瞬时值就越大,管道的截面积越大,流量的瞬时值就越大。体积流量的瞬时值等于管道的横截面积与流速的乘积。流量方程

式中 :q 为被测介质的体积流量(m3/h); K 为补正系数 ;p 为节流元件前后的压差。
1.2 电磁流量计
  电磁流量计是利用法拉第电磁感应定律,导体在磁场中切割磁力线运动时在其两端产生感应电动势。流量方程

式中 :E 为感应电动势(V) ;k 为系数,无量纲 ;B 为磁感应强度(T) ;D 为管道内径(m)。
1.3 涡轮流量计
  当被测流体流过传感器时,在流体的作用下,涡轮流量计叶轮受力旋转,其转速与管道平均流速成正比,叶轮的转动周期地改变磁电转换器的磁阻值。检测线圈中的磁通随之发生周期性变化,产生周期性的感应电势。流量方程

式中 :f 为流量计输出信号的频率(Hz) ;K 为流量计的流量系数(P/m3)。
2 流量与所选流量测量仪表参数之间的关系
  由上面的几种测量仪表的流量方程可知,差压式流量计所测流量与差压的平方根成正比。当流体的温度t,压力p 变化时,流体的密度将随之改变。因此差压式流量计测流量必须进行温度、压力补偿。电磁流量计所测得的流量,实际上不受流体的密度、黏度、温度、压力和电导率的影响。根据流量方程可知,电磁流量计测得的流量与感应电动势成线性关系。涡轮流量计测量流量时,流体物性对仪表特性有较大影响。气体流量计易受密度的影响,而液体流量计对黏度变化反应灵敏。由于密度和黏度与温度、压力关系密切,在现场温度、压力波动是难免的,要根据它们对精度影响的程度采取补偿措施,才能保持高的计量精度。由此可知,测量气体流量时是否需要温度、压力补正取决于所选用的流量计,要看具体情况而定。
3 气体流量测量的温压补正公式
(1) 差压式流量计温度、压力补正公式

式中 :K 为温压补正系数,无量纲 ;p实际为实际的绝对压力(MPa) ;p设计为设计的绝对压力(MPa) ;T实际为实际热力学温度(K) ;T设计为设计热力学温度(K)。注 :绝对压力等于表压和当地大气压之和,热力学温度等于摄氏温度加273.15。
差压流量计最终测得的实际流量就是设计流量与温度、压力补正系数的乘积。
(2) 电磁流量计不需要温度、压力补正。
(3) 涡轮流量计温度、压力补正公式

式中 :qv为工作状况下的气体体积流量(m3/h) ;qvn为标准状况下的气体体积流量(m3/h) ;p 为工作状态下的绝对压力(MPa) ;T 为工作状态下的热力学温度(K) ;Z 为工作状态下的气体压缩系数,无量纲 ;pn为标准状态下的绝对压力(MPa) ;Tn为标准状态下的热力学温度(K) ;Zn为标准状态下的气体压缩系数,无量纲。
4 结语
  本文通过对流量测量中温度、压力补偿的研究, 可以看出, 气体的体积流量的大小直接受到温度和压力变化的影响,而温度、压力变化又是在时时变化的。因此要想得到准确的测量数据, 就必须不断地在线检测出工作状况下的温度和压力,计算出温度、–力补正系数, 所以温度、压力修正系数直接关系到仪表的测量精度。影响气体流量测量准确性的不确定因素有很多, 很难对测量的准确性进行定量分析。本文只是针对不同流量计测气体流量时所采用的温度、压力补正公式也有所不相同的。从文中可以看出气体流量测量时采用温度、压力补正方法可以得到比较接近气体流量的实际值,减小测量的误差。为结算、计费和节能减排提供准确的测量结果。

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