摘要：主要討論在蒸汽計(jì)量中，由于壓力、溫度的波動(dòng)對(duì)計(jì)量準(zhǔn)確的影響，如何設(shè)計(jì)正確的溫度、壓力補(bǔ)償系統(tǒng)來(lái)提高蒸汽流量計(jì)計(jì)量的準(zhǔn)確度。

蒸汽是一種重要的工作流體和熱載體介質(zhì)，并且蒸汽具有溫度高；散熱損失大；物理參數(shù)受環(huán)境影響大等特點(diǎn)。由于蒸汽的這些特性，給精確計(jì)量帶來(lái)很大的難度。正確分析誤差產(chǎn)生的原因，合理的采取溫壓補(bǔ)償系統(tǒng)，將大大的提高蒸汽流量計(jì)計(jì)量的準(zhǔn)確性。

目前用于蒸汽計(jì)量比較多的流量計(jì)有孔板、威力巴等。它們均為差壓式流量計(jì)，簡(jiǎn)單的溫壓補(bǔ)償是達(dá)不到精確計(jì)量的目的。本人通過(guò)多年煉油廠(chǎng)儀表運(yùn)行及監(jiān)理工作的經(jīng)驗(yàn)就差壓式流量計(jì)在蒸汽計(jì)量過(guò)程中誤差產(chǎn)生的原因和溫壓補(bǔ)償問(wèn)題做一淺析。

1、差壓式流量計(jì)的工作原理

差壓式流量計(jì)測(cè)量流體流量是利用流體的動(dòng)靜壓轉(zhuǎn)換原理進(jìn)行的。所遵循的方程為伯努力方程。以孔板為例，其數(shù)學(xué)模型為：

式中M—質(zhì)量流量，kg/h；

Q—工況條件下的體積流量，m³/h；

α—流量系數(shù)；

ε—流束膨脹系數(shù)；

△P—差壓，Pa；

ρ—工況條件下，被測(cè)流體的密度，kg/m³；

d—工況條件下的節(jié)流件開(kāi)孔直徑，mm。

在實(shí)際的工作中，是通過(guò)測(cè)量出差壓△P，間接的測(cè)量出蒸汽的流量。

2、密度變化產(chǎn)生的計(jì)量誤差

在實(shí)際應(yīng)用中，用于反映流量的差壓△P，是受到流量和密度的雙重影響，當(dāng)流量和密度任何一個(gè)參數(shù)變化都將引起差壓的變化。流體流速、密度、差壓之間的關(guān)系見(jiàn)3式

式中j—流體經(jīng)過(guò)孔板前的總能量；

P2—流體經(jīng)過(guò)孔板后有效距離內(nèi)的靜壓力；

ρ—流體的密度；

g—重力加速度；

v2—流體經(jīng)過(guò)孔板后有效距離內(nèi)的流速；

z—壓力損失；

在實(shí)際的使用當(dāng)中，差壓是**反映流體流量的可測(cè)參數(shù)，而且在孔板孔徑和流量（即流體的流速）等其它條件一定的情況下，孔板前后的壓差將直接受到流體密度變化的影響。

蒸汽經(jīng)過(guò)數(shù)百米的管程傳輸及熱量的損耗，到達(dá)用戶(hù)的計(jì)量點(diǎn)處，其密度參數(shù)已經(jīng)很大程度的偏離了設(shè)計(jì)值，這就造成了很大的計(jì)量誤差。下面是一組實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)中可以看出，在流量不變的條件下，密度對(duì)差壓的影響。

通過(guò)上面的數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)流量不變時(shí)，密度發(fā)生18.4%的變化時(shí)，將直接導(dǎo)致差壓23%的變化。差壓的誤差*終導(dǎo)致流量測(cè)量的誤差。

另外，由于溫度和壓力的變化，也將使得差壓與流量的對(duì)應(yīng)關(guān)系發(fā)生了變化。下面是在同一管道中，用同一個(gè)孔板及相同的測(cè)量設(shè)備對(duì)蒸汽所測(cè)得的一組數(shù)據(jù)。

從表2中可以看出，在相同的差壓下，由于蒸汽的溫度和壓力的變化，即蒸汽密度的變化。相同的差壓所對(duì)應(yīng)的流量是不同的。*大變化量可達(dá)到12.57%。

只有蒸汽的物理?xiàng)l件完全符合設(shè)計(jì)條件：1.0MPa、300℃時(shí)，40kPa時(shí)儀表指示的示值才是真實(shí)的實(shí)際流量值。

3、合理的溫壓補(bǔ)償可降低計(jì)量誤差

測(cè)得的某一差壓時(shí)，由于被測(cè)流體的密度不同，所代表的流量是不同的，只有當(dāng)流體的密度值等于孔板設(shè)計(jì)條件中的密度值時(shí)，所測(cè)的差壓才能真實(shí)的反映我們所測(cè)的流量。當(dāng)蒸汽密度發(fā)生變化時(shí)，就應(yīng)給予修正。通常使用在線(xiàn)溫壓補(bǔ)償?shù)拇胧﹣?lái)進(jìn)行修正。通常的補(bǔ)償方式，只是對(duì)密度的修正，而忽略了差壓的修正。對(duì)于差壓式流量計(jì)，流量和差壓及密度的關(guān)系為：。從中可以看出，只有差壓△P乘以產(chǎn)生該差壓時(shí)，對(duì)應(yīng)的密度ρ時(shí)，才能得出正確的流量。如果用工況條件下測(cè)得的差壓△P去對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)條件下的的密度值來(lái)求得流量，將產(chǎn)生很大的誤差。如果只用補(bǔ)償系統(tǒng)測(cè)得的工況密度值去修正流量值，這樣可以改善計(jì)量結(jié)果，但不能完全消除誤差。

下面是一組實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果：

該測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)條件是。介質(zhì)：過(guò)熱蒸汽；壓力P=1.0Mpa；溫度T=300℃，密度ρ=4.2805kg/m³。設(shè)計(jì)條件下25kPa對(duì)應(yīng)的蒸汽流量是：3952kg/h。也就是在差壓變送器測(cè)得25kPa差壓時(shí)，指示系統(tǒng)便指示出3952kg/h的蒸汽流量（這里假設(shè)變送器等儀表的誤差為零）。但是，實(shí)際工況條件下蒸汽的參數(shù)是：壓力P=0.8Mpa；溫度T=250℃，ρ1=3.8576kg/m³。在該條件下，25kPa對(duì)應(yīng)的蒸汽流量為3745kg/h，而不是3952kg/h，由此產(chǎn)生的誤差為。如果系統(tǒng)加入了溫壓補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行在線(xiàn)修正，將一定程度的減少計(jì)量誤差。修正后的結(jié)果為，修正后的計(jì)量誤差為。密度在4.2805到3.4917之間變化時(shí)，用此種修正方式，修正后的平均誤差為0.86%。在實(shí)際工況條件下的密度值與設(shè)計(jì)條件下的密度值相差不大時(shí)，可用作為修正系數(shù)。如果工況參數(shù)和設(shè)計(jì)參數(shù)相差過(guò)大，要想達(dá)到精確計(jì)量，應(yīng)將溫壓補(bǔ)償系統(tǒng)測(cè)得的實(shí)際密度送入差壓在線(xiàn)計(jì)算系統(tǒng)，進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算差壓與流量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以求得實(shí)測(cè)差壓所對(duì)應(yīng)的蒸汽流量。這樣可很好的消除蒸汽密度變化對(duì)流量計(jì)量帶來(lái)的計(jì)量誤差。

4、結(jié)束語(yǔ)

在蒸汽精確計(jì)量中，溫壓補(bǔ)償是不可忽視的一個(gè)環(huán)節(jié)；采取何種補(bǔ)償方式應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來(lái)定。要想獲得高精度的計(jì)量，單單進(jìn)行密度修正是不夠的，必須用通過(guò)溫壓補(bǔ)償系統(tǒng)測(cè)得的真實(shí)密度，去修正差壓與流量的對(duì)應(yīng)關(guān)系；在根據(jù)實(shí)測(cè)的差壓計(jì)算出準(zhǔn)確的蒸汽流量。