摘要：針對流量(liang)計 在測量氣體(tǐ)和蒸汽流量時(shí)需對溫度、壓力(lì)補償的問題🔴，根(gēn)據各流量計的(de)測量原理不同(tong)，選擇合适的🏃‍♂️測(ce)溫點和測壓💰點(dian)位置對測量的(de)準确性至關重(zhong)要。分析了幾種(zhong)流量計溫度、壓(yā)力補償的🏒目的(de)以及溫度、壓力(li)參數的測量✏️要(yao)求，提出了測溫(wen)口、測壓口開🔞口(kou)位置的合理選(xuǎn)擇。提供了利用(yòng)焦耳－湯姆遜系(xì)數🧡計算上下遊(you)💯溫差的實例。
不(bú)同原理的流量(liang)計,流體溫度和(hé)壓力的變化對(duì)測量🏃‍♂️結果的影(ying)💞響各不相同,因(yīn)此在測得流體(tǐ)的溫度㊙️和壓力(lì)後📞,要按規定的(de)關系式進行補(bu)償。流體在管🥰道(dào)内流動,由于流(liu)量傳🏃🏻‍♂️感器、各種(zhong)阻流件的影響(xiang),在管道的不同(tóng)部位測得的溫(wen)度和壓力值也(ye)會有很大差異(yi),因此用作流量(liang)測量溫，度壓力(li)補償的測量點(dian)的位置也有明(ming)确規定,不能随(sui)意确定。
下面以(yǐ)幾種典型流量(liàng)計爲例，論述流(liú)量測量中溫度(du)壓力檢測點設(shè)計中的有關問(wèn)題。
1渦街流量計(ji)溫度壓力測點(dian)的設計
1.1 渦街流(liu)量計 工作原理(li)
　　在流體流動的(de)管道中設置1個(gè)旋渦發生體(阻(zǔ)流件),于是在發(fa)生體下遊就會(huì)交替地産生有(you)規則的旋渦,這(zhè)種旋渦稱🏃🏻‍♂️爲卡(ka)曼渦街，該旋渦(wo)的頻率與流過(guo)發生體的流速(su)成正比關系。由(you)于旋渦☁️流量傳(chuán)感器的流通截(jie)面積是1個常數(shu),因此旋渦的頻(pín)率與流過👌發生(shēng)體的流體體積(ji)流量成正比1-2]，如(rú)式（1）所示：

　　式中:qvf--旋(xuán)渦發生體出口(kǒu)的工況體積流(liu)量，m3 /h;?--旋渦頻率🌈,P/s;Kt--工(gōng)作狀态下流量(liàng)系數,1/m3。
1.2溫度壓力(li)補償的目的
1.2.1 氣(qi)體流量測量的(de)溫度壓力補償(cháng)
　　在氣體流量測(cè)量中,測得工作(zuò)狀态體積流量(liàng)不是最終目的(de)，得到标準狀态(tài)體積流量才是(shì)最終目标。由工(gōng)💋作狀态體積流(liu)量到标準狀态(tai)體積流量的換(huàn)算，一般在流量(liàng)㊙️演算器中完成(cheng)🥰,其依據📐如式(2)[3]:

　　式(shì)中: qvt--工況條件下(xia)的體積流量，m3/h;qvn--标(biao)準狀态體積流(liú)量,m3/h;pf,pn--工作狀态、标(biao)準狀态流體絕(jué)對靜壓，MPa, pn=0.101 325 MPa;Tf,Tn--工況條(tiao)件下、标準狀态(tài)流體熱力學💁溫(wen)度,K,Tn= 293.15 K;Zf,Zn- -工況條件下(xia)、标準狀态氣體(ti)壓縮系數。
　　在式(shì)(2)中,Zf和Zn一般由流(liu)量演算器按設(shè)計 好的程序自(zi)動計算🐪得到[4],qv由(yóu)式(1)計算得到，而(ér)pf和Tf則必須經實(shi)測得到。
1.2.2蒸汽流(liu)量測量的溫度(du)壓力補償
　　在蒸(zhēng)汽流量測量中(zhong)，雖然也有溫度(du)壓力補償，但補(bǔ)💃🏻償的🔞意義與式(shi)(2)完全不同[3]
　　用渦(wo)街流量計測量(liàng)蒸汽流量的系(xi)統中，測量的目(mù)的是得👨‍❤️‍👨到蒸汽(qi)質量流量值,如(rú)式(3)所示:

　　式中: q,m質(zhi)量流量,kg/h;ρf一工況(kuang)條件下的旋渦(wō)發生體出口🌈蒸(zhēng)汽密度,kg/m3,可通過(guo)查蒸汽密度表(biao)得到
1)對于過熱(rè)蒸汽，可由流量(liàng)演算器按式(4)自(zi)動查蒸汽密度(du)表得到❤️:

　　由于蒸(zhēng)汽的狀态随溫(wēn)度壓力參數而(ér)變化,因此有些(xiē)蒸汽流量🧑🏽‍🤝‍🧑🏻計安(ān)裝地點的蒸汽(qi)狀态難以确定(dìng),有時處于過熱(re)狀☂️态,有時處于(yú)飽和狀态。白天(tian)管道内流速高(gao),處于過熱狀态(tai);夜間管道内流(liú)速低,進入飽和(he)狀态。這時,應對(dui)其溫度壓力都(dōu)進行測量,由流(liú)量🔞演算器自動(dòng)判斷，如果處于(yu)過熱狀态，則儀(yí)表自動轉向根(gen)據式(4)查過熱蒸(zheng)汽密度表;如果(guo)已進入飽和🤩區(qu)間，則儀表自動(dòng)轉向按式(5)查飽(bǎo)和🤩蒸汽密度表(biǎo)。
　　利用蒸汽的溫(wen)度壓力參數自(zì)動判斷蒸汽處(chù)于過熱狀🔅态還(hái)是飽和狀态,原(yuán)理如圖1所示[3]。關(guan)鍵是判斷蒸汽(qi)的溫度壓力值(zhí)是落在臨界飽(bǎo)和曲線的下方(fang)還是上方，如果(guo)落在下方，則爲(wèi)過熱狀态;如果(guǒ)落在上方，則爲(wèi)🚶‍♀️飽和狀态。

　　在這(zhe)種情況下,一般(bān)壓力測量精度(dù)高,查表得到的(de)📐密⛱️度值的🐅精度(dù)也比較高,因此(ci)通常采用式(5)求(qiu)取密度,式(6)一般(ban)不采用。
1.3溫度壓(yā)力測量點位置(zhi)的選取
　　氣體和(he)蒸汽都是可壓(ya)縮流體，在流過(guò)渦街流量傳感(gǎn)器✌️時,都會産生(shēng)一定的壓降。因(yin)此,在管道上不(bu)同位置🏃‍♀️開口測(cè)流❌體的絕對靜(jing)壓,得到的結果(guo)也不同。在旋渦(wo)發生體上遊處(chu)，靜壓最高;在旋(xuan)渦發生體流速(su)最高處,靜壓最(zuì)低,再往下遊,靜(jing)壓會有少許恢(huī)複。
旋渦發生體(ti)前後的永久性(xing)壓降，計算公式(shi)如式(7)所示:

式中(zhong):△p-旋渦發生體前(qian)後壓降,Pa;?--介質流(liu)速,m/s.
　　以旋渦流量(liàng)計爲例,不同型(xíng)号流量儀用于(yu)溫度壓力💃補償(chang)的溫度壓力測(cè)量點的安裝位(wei)置有不同的要(yào)求。壓力測點⭐到(dào)旋📧渦發生體的(de)上限距離與下(xia)限距離有很大(dà)差異。從3.5D~5.5D到3.5D~ 7.5D,使設(she)計人員犯難,因(yin)此研究該距離(lí)對⁉️儀表的準确(què)安裝有重要意(yi)義。
　　仔細研究橫(heng)河渦街産品的(de)發展曆史,在*CD型(xing)儀表發展階段(duan)，渦街流量計最(zuì)小通徑隻能做(zuò)到DN25,對于DN25渦街🥵産(chan)品,5.5D即爲138 mm,在法蘭(lan)下遊的管道上(shàng)開取壓口,在工(gōng)程🚶‍♀️上還是可行(hang)的。但到了*D型儀(yí)表✂️發展階段,最(zuì)小通徑✉️可達到(dao)DN15，同樣是5.5D，但對應(ying)的尺寸變爲83 mm,要(yào)在如此短的距(jù)離上開取壓口(kou),需要放寬距離(li)以滿足工程中(zhong)的⛹🏻‍♀️需求。無論哪(nǎ)👅種情況,實際上(shang)兩㊙️者本質上是(shì)一☀️緻的㊙️。
2差壓流(liu)量計溫度壓力(lì)測點位置的設(she)計
　　差壓式流量(liang) 計的種類很多(duo)，下面以使用最(zuì)多的标準差壓(yā)式流⛹🏻‍♀️量計爲例(lì)，說明溫度壓力(li)測點位置的設(shè)計
2.1差壓流量計(jì)工作原理
差壓(yā)流量計工作原(yuan)理如式(8)所示:

　　式(shi)中: C———流出系數;β———直(zhi)徑比，β= d/D;D———管道内徑(jing),m;d--工作條件下節(jie)流件的開✍️孔👈直(zhí)徑,m;ε1一-節流件正(zhèng)端取壓口平面(mian)上的可膨脹性(xing)系☁️數;ρ1一節流📞件(jian)正端取壓口平(píng)面上的流體密(mi)度,kg/m3。
　　差壓流量計(ji)的本質是質量(liàng)流量計，在式(8)中(zhong),沒有出現溫🤟度(du)和壓力這兩個(ge)變量,但應用這(zhè)種流量計測量(liàng)氣體和蒸汽的(de)流量時，流體溫(wen)度和壓力的變(biàn)化🌈，會使式中的(de)密度ρ1産生變化(hua),進而影響流量(liang)示值。
對于組分(fèn)穩定的氣體,可(ke)用式(9)計算:

　　式中(zhōng):p1--節流件正端取(qu)壓口平面上的(de)流體壓力，MPa; pn--氣體(tǐ)标準狀态壓力(li)，取值爲0.101 325 MPa;Tf1--節流件(jian)正端取壓口平(píng)面上的流體溫(wen)❌度，K; Z f1一工作狀态(tai)下氣體壓縮系(xi)數,純數;Pn标準狀(zhuàng)态流體密度,kg/ m3。
　　對(duì)蒸汽來說,可用(yòng)式(10)由流量演算(suan)器自動查表的(de)方法得🈲到ρ1[5]

　　毫無(wu)疑問，式(9)和式(10)都(dou)表明，壓力取自(zì)正端取壓口,在(zài)🈲具體實施時也(ye)比較方便,難的(de)是正端取壓口(kou)處的⭐流體溫度(du)😄的測量。
該标準(zhun)還規定,一般可(kě)以假設差壓口(kou)上遊和下遊的(de)流體溫度是相(xiàng)同的。然而，如果(guo)流體是非理想(xiǎng)流體,而又需要(yao)計量準确，且☁️上(shang)遊取壓口和一(yi)次裝置下遊測(ce)溫處又存在較(jiao)大的壓🐉力損失(shī)，則假設兩點之(zhī)間是等焓膨脹(zhang),必須根據下遊(yóu)溫度計算上遊(you)溫💁度。對于孔闆(pǎn)計算時，應根據(ju)下式計算😘壓力(lì)損失Δ?。

　　式中: T--絕對(duì)(熱力學)溫度;p--流(liú)經管道的流體(ti)靜壓; H--焓; Ro--通🌐用💃氣(qì)🔆體常數🎯;Cm,P --定壓摩(mo)爾比熱容;Z--壓縮(suo)系數。
3渦輪流量(liang)計溫度壓力測(cè)點的設計
　　 渦輪(lun)流量計 用來測(cè)量氣體流量時(shí),也需要進行溫(wen)度壓力補償㊙️，以(yǐ)便♉将工作狀态(tài)下的體積流量(liang)換算到标準狀(zhuàng)态體積流量♉.
3渦(wo)輪流量計溫度(dù)壓力測點的設(she)計
　　渦輪流量計(jì)用來測量氣體(ti)流量時,也需要(yào)進行溫度壓力(li)補償，以便将工(gōng)作狀态下的體(tǐ)積流量換算到(dào)标準狀态體積(jī)流🌈量。
　　該換算所(suǒ)依據的公式與(yu)式(2)相同,但是由(yóu)于測量原理的(de)不同，測壓點的(de)位置有很大的(de)差别。GB/T 21391- 2008《用 氣體渦(wo)輪流量計 測量(liang)天然氣流量》給(gei)出了渦輪流量(liang)計在管道上典(dian)型♉的安🔱裝圖[9]]。同(tóng)時在文字描述(shu)中規定,渦輪葉(ye)輪處的靜壓測(ce)壓口至少要有(you)1個，孔徑範圍在(zai)3~ 12 mm。該标準同時規(guī)定❤️,溫度傳感器(qi)應安裝在葉輪(lun)的☔下遊端，其離(lí)葉輪的距🐅離應(yīng)小于5D,伸入管道(dao)公稱通徑約33%處(chù),但長💞度不能超(chāo)過150 mm。
4結束語
1)用來(lai)測量氣體和蒸(zheng)汽流量的流量(liang)計,除了個别的(de)流量計之外♍，都(dōu)需進行流體溫(wēn)度、壓力補償。由(yóu)于流體種類的(de)🔆不同,補償的目(mu)的也不盡相同(tong);由于溫度和壓(ya)力的變化,對不(bú)同原理流量計(jì)的影響不相同(tóng),因此測溫點和(hé)測壓點位置也(yě)📧有不同的要求(qiú),隻有合理地确(que)定這些位置,才(cái)有可能準确地(dì)補償。
2)渦街流量(liang)計用于溫度壓(ya)力補償的測壓(ya)口，宜選在旋渦(wō)發生💔體下遊的(de)直管段上，應盡(jìn)可能靠近流量(liàng)計,但應便于施(shi)工和維修(不能(néng)選在旋渦體上(shang)遊的直管段上(shang))。測溫✍️口應選在(zai)測壓口下遊☂️150~200 mm處(chù)。
3)差壓流量計用(yong)于溫度壓力補(bǔ)償的測壓點，應(yīng)選在差壓正❄️端(duān)取壓口處;測溫(wēn)點一般選在差(chà)壓裝置下遊5D~15D處(chu),并假設差壓口(kou)上遊和下遊的(de)流體溫度是相(xiang)同的。如果是非(fēi)理想氣體，而又(yòu)💋需要計量正确(què)，且上遊取壓口(kou)和差壓裝置下(xià)遊測溫處又存(cun)🏃‍♀️在較大的㊙️壓力(lì)損失，則✊可采用(yong)焦耳一湯姆遜(xun)系數計算.上遊(yóu)❤️取壓口到下遊(yóu)溫口處的相應(yīng)溫差△T。
4)基于絕熱(rè)膨脹等焓變化(hua)的原理,利用蒸(zheng)汽性質表,可方(fāng)🏃‍♂️便地求取适用(yong)于蒸汽的焦耳(er)一湯姆遜系數(shu)。
5)渦輪流量計用(yong)于溫度壓力補(bǔ)償的測壓點，宜(yí)設在渦輪葉輪(lun)前取壓口處;測(ce)溫口應選在葉(ye)輪下遊段,離葉(yè)輪的距離應小(xiǎo)于5D。

以上内容源(yuán)于網絡，如有侵(qin)權聯系即删除(chú)!