摘(zhāi)要：針對流量(liàng)計 在測量氣(qi)體和蒸汽流(liú)量時需對溫(wen)度、壓力補償(cháng)的問✨題，根據(jù)各流量計的(de)測量原理不(bú)同，選擇合适(shi)的⭐測溫點和(hé)測壓💰點位置(zhi)對測量的準(zhǔn)确性至關重(zhong)要。分析了👄幾(jǐ)種流量計溫(wen)度、壓力補償(chang)的目的以及(ji)溫💃🏻度、壓力參(can)數的測量要(yào)求，提出了測(cè)溫口、測壓口(kǒu)開口位置的(de)合理選擇。提(tí)供了利用焦(jiāo)耳－湯姆遜系(xì)數計算上下(xia)遊溫差的實(shí)例。
不同原理(li)的流量計,流(liu)體溫度和壓(yā)力的變化對(dui)測量結果的(de)♌影響各不相(xiàng)同,因此在測(cè)得流體的溫(wēn)度和壓💁力後(hou),要按規定的(de)關系式進行(háng)補償。流體在(zai)管道内流動(dòng),由于流量傳(chuán)感器、各種阻(zǔ)流件的影響(xiǎng),在管道的不(bu)同部位測得(dé)的溫度和壓(ya)力值也會有(yǒu)很大差異,因(yīn)此🌐用作流量(liàng)測量溫，度壓(ya)力補償的測(cè)量🔴點的位置(zhì)也有明确規(gui)定,不能随意(yì)确定。
下面以(yi)幾種典型流(liu)量計爲例，論(lùn)述流量測量(liàng)中溫度壓力(lì)檢測🆚點設計(ji)中的有關問(wèn)題。
1渦街流量(liàng)計溫度壓力(lì)測點的設計(ji)
1.1 渦街流量計(ji) 工作原理
　　在(zai)流體流動的(de)管道中設置(zhi)1個旋渦發生(shēng)體(阻流件),于(yu)是在發生體(tǐ)下遊就會交(jiāo)替地産生有(you)規則的旋渦(wō),這種旋渦稱(chēng)爲卡曼渦街(jie)，該旋渦的頻(pin)率與流過發(fā)生體的流速(sù)成正比關系(xì)。由☂️于旋渦流(liu)量傳感器🈲的(de)流通截面積(jī)是1個常數,因(yīn)此旋渦的頻(pín)👉率與流過🏃發(fā)生體的流🔞體(ti)體積流量成(cheng)正比1-2]，如式（1）所(suǒ)示：

　　式中:qvf--旋渦(wō)發生體出口(kou)的工況體積(ji)流量，m3 /h;?--旋渦頻(pin)率,P/s;Kt--工👨‍❤️‍👨作狀态(tai)🏃🏻下流量系數(shu),1/m3。
1.2溫度壓力補(bu)償的目的
1.2.1 氣(qì)體流量測量(liang)的溫度壓力(li)補償
　　在氣體(ti)流量測量中(zhōng),測得工作狀(zhuàng)态體積流量(liàng)不是最終目(mù)的，得到标準(zhǔn)狀态體積流(liú)量才是最終(zhong)目标。由工作(zuo)狀态體🧡積流(liu)♉量到标準狀(zhuang)态體積流量(liang)的換♍算，一般(ban)🌈在流量✨演算(suan)器中完成,其(qí)依據如式(2)[3]:

　　式(shì)中: qvt--工況條件(jiàn)下的體積流(liú)量，m3/h;qvn--标準狀态(tài)體積流量,m3/h;pf,pn--工(gong)作狀态、标準(zhǔn)狀态流體絕(jué)對靜壓，MPa, pn=0.101 325 MPa;Tf,Tn--工況(kuàng)條件下、标準(zhun)狀态流體熱(re)力學溫度,K,Tn= 293.15 K;Zf,Zn- -工(gōng)況條件下、标(biao)準狀态氣體(tǐ)壓縮🌈系數。
　　在(zai)式(2)中,Zf和Zn一般(ban)由流量演算(suan)器按設計 好(hao)的程序自動(dòng)計算得到❓[4],qv由(you)式(1)計算得到(dào)，而pf和Tf則必須(xu)經實測得♈到(dào)。
1.2.2蒸汽流量測(cè)量的溫度壓(ya)力補償
　　在蒸(zheng)汽流量測量(liàng)中，雖然也有(yǒu)溫度壓力補(bǔ)償，但補償的(de)意義與式(2)完(wán)全不同[3]
　　用渦(wō)街流量計測(ce)量蒸汽流量(liang)的系統中，測(ce)量的目🌐的是(shì)得到蒸汽質(zhì)量流量值,如(rú)式(3)所示:

　　式中(zhōng): q,m質量流量,kg/h;ρf一(yī)工況條件下(xià)的旋渦發生(sheng)體出口蒸汽(qì)密🤩度,kg/m3,可通過(guò)查蒸汽密度(du)表得到
1)對于(yu)過熱蒸汽，可(kě)由流量演算(suàn)器按式(4)自動(dong)查蒸汽密度(dù)☁️表得到:

　　由于(yu)蒸汽的狀态(tai)随溫度壓力(li)參數而變化(hua),因此有些蒸(zheng)汽流量計安(an)裝地點的蒸(zhēng)汽狀态難以(yi)确定,有時處(chù)✉️于過熱狀🈲态(tài),有🙇‍♀️時處😍于飽(bao)和狀态。白天(tiān)管道内流速(sù)高,處于過👅熱(re)狀态;夜間管(guan)道内流速低(di),進入飽和狀(zhuàng)态。這⚽時,應對(dui)其溫度壓力(lì)都進行測量(liàng),由流量🙇‍♀️演算(suan)器自動⚽判斷(duan)，如果處于過(guò)熱狀态，則儀(yí)表自動轉向(xiang)根據式(4)查💁過(guo)熱蒸汽密度(dù)表;如果已進(jin)入飽和區間(jiān)，則儀表自動(dòng)轉向按式(5)查(chá)飽和蒸汽密(mì)度表。
　　利用蒸(zhēng)汽的溫度壓(yā)力參數自動(dòng)判斷蒸汽處(chù)于過熱📧狀态(tai)還是飽和狀(zhuang)态,原理如圖(tú)1所示[3]。關鍵是(shi)判斷蒸汽的(de)溫度壓🌐力值(zhí)是落㊙️在臨界(jiè)飽和曲線的(de)下方還是上(shang)方，如果落在(zai)下方，則爲過(guo)熱狀态;如果(guǒ)落在上方，則(zé)爲飽和狀态(tai)。

　　在這種情況(kuàng)下,一般壓力(li)測量精度高(gāo),查表得到的(de)密度值的精(jīng)度也比較高(gāo),因此通常采(cai)用式(5)求取密(mì)度,式(6)一般不(bú)采用。
1.3溫度壓(ya)力測量點位(wei)置的選取
　　氣(qì)體和蒸汽都(dou)是可壓縮流(liu)體，在流過渦(wō)街流量傳👣感(gǎn)器時,都會産(chǎn)生一定的壓(ya)降。因此,在管(guan)道上不同位(wèi)置開口測流(liú)體的絕對🌂靜(jing)壓,得到的結(jie)果也不同。在(zài)旋渦☀️發生體(tǐ)📱上遊處，靜壓(ya)最高;在旋渦(wō)發生體流速(sù)最高處,靜壓(yā)最低,再往下(xià)遊,靜壓會有(you)少許恢複。
旋(xuan)渦發生體前(qian)後的永久性(xìng)壓降，計算公(gōng)式如式(7)所示(shi)🈲:

式中:△p-旋渦發(fa)生體前後壓(ya)降,Pa;?--介質流速(sù),m/s.
　　以旋渦流量(liàng)計爲例,不同(tong)型号流量儀(yí)用于溫度壓(yā)力補償的溫(wēn)度壓力測量(liàng)點的安裝位(wei)置有不同的(de)要求。壓力測(ce)點到旋渦發(fā)生體的上限(xian)距離與下限(xiàn)距離有很大(dà)差異。從3.5D~5.5D到3.5D~ 7.5D,使(shi)設計人員犯(fàn)難,因此研究(jiu)該距離對儀(yi)表的準确安(ān)裝有重要意(yi)義。
　　仔細研究(jiu)橫河渦街産(chǎn)品的發展曆(lì)史,在*CD型儀表(biǎo)發展階🔆段，渦(wo)街流量計最(zuì)小通徑隻能(neng)做到DN25,對于DN25渦(wō)街産品,5.5D即爲(wei)✨138 mm,在法蘭下✉️遊(you)的管道上開(kai)取壓口,在工(gong)程上還是可(ke)行的。但到了(le)♈*D型儀表發展(zhan)階🥰段,最小通(tōng)徑可達到DN15，同(tong)樣是5.5D，但對應(yīng)的尺寸變爲(wei)83 mm,要在如此短(duan)的距離上開(kāi)取壓口,需要(yao)放🔆寬距離以(yǐ)滿📱足工程中(zhong)的需求。無論(lun)哪種🏃‍♀️情況,實(shi)際上兩者本(běn)質上是一緻(zhi)的。
2差壓流量(liang)計溫度壓力(lì)測點位置的(de)設計
　　差壓式(shi)流量 計的種(zhong)類很多，下面(mian)以使用最多(duo)的标準差壓(yā)式流💃🏻量計爲(wei)㊙️例‼️，說明溫度(du)壓力測點位(wèi)置的設計
2.1差(chà)壓流量計工(gong)作原理
差壓(ya)流量計工作(zuo)原理如式(8)所(suǒ)示:

　　式中: C———流出(chu)系數;β———直徑比(bǐ)，β= d/D;D———管道内徑,m;d--工(gōng)作條件下節(jie)流件🏃的💁開孔(kǒng)直徑,m;ε1一-節流(liú)件正端取壓(yā)口平面上的(de)可膨脹性系(xì)數;ρ1一節流🏒件(jiàn)正端取壓口(kǒu)平面上的流(liú)體密度,kg/m3。
　　差壓(yā)流量計的本(ben)質是質量流(liu)量計，在式(8)中(zhong),沒有出現溫(wēn)⭐度和壓力這(zhe)兩個變量,但(dàn)應用這種流(liu)量計測量氣(qì)體和蒸汽的(de)流量時🌂，流體(ti)溫度和壓力(li)的變化，會使(shǐ)式❗中的密度(dù)ρ1産生變化,進(jin)而影響流量(liàng)示值。
對于組(zǔ)分穩定的氣(qì)體,可用式(9)計(ji)算:

　　式中:p1--節流(liú)件正端取壓(yā)口平面上的(de)流體壓力，MPa; pn--氣(qì)體标準💋狀态(tài)壓力，取值爲(wei)0.101 325 MPa;Tf1--節流件正端(duan)取壓口平面(miàn)上的流💁體溫(wēn)度，K; Z f1一工作狀(zhuang)态下氣體壓(ya)縮系數,純數(shu);Pn标準狀态流(liu)體密✊度,kg/ m3。
　　對蒸(zheng)汽來說,可用(yòng)式(10)由流量演(yǎn)算器自動查(cha)表的方💛法👉得(de)✍️到ρ1[5]

　　毫無疑問(wèn)，式(9)和式(10)都表(biao)明，壓力取自(zì)正端取壓口(kou),在具體實🏃🏻‍♂️施(shi)時也比較方(fāng)便,難的是正(zheng)端取壓口處(chù)的流體溫度(du)的測量。
該标(biāo)準還規定,一(yi)般可以假設(she)差壓口上遊(yóu)和下遊🔴的⛷️流(liu)體溫度是相(xiàng)同的。然而，如(ru)果流體是非(fei)理想流體,而(ér)又需要計量(liang)準确，且📞上遊(you)取壓口和一(yī)次裝置下遊(you)測✊溫處又存(cun)在較💘大的壓(ya)力損失，則假(jiǎ)設兩點👅之間(jian)是等焓膨脹(zhàng),必須根據下(xia)遊溫度計算(suan)上遊溫度。對(duì)于孔闆計算(suàn)時，應根據下(xia)式計算壓力(li)損失Δ?。

　　式中: T--絕(jue)對(熱力學)溫(wen)度;p--流經管道(dao)的流體靜壓(ya); H--焓; Ro--通用🔞氣體(tǐ)常數;Cm,P --定壓摩(mó)爾比熱容;Z--壓(ya)縮系數。
3渦輪(lun)流量計溫度(dù)壓力測點的(de)設計
　　 渦輪流(liu)量計 用來測(cè)量氣體流量(liang)時,也需要進(jin)行溫度壓力(lì)補償👨‍❤️‍👨，以⁉️便将(jiang)✊工作狀态下(xia)的體積流量(liang)換算到标準(zhun)狀态💰體積流(liu)量.
3渦輪流量(liang)計溫度壓力(li)測點的設計(jì)
　　渦輪流量計(ji)用來測量氣(qi)體流量時,也(yě)需要進行溫(wen)🚩度壓💛力補償(cháng)❓，以便将工作(zuò)狀态下的體(tǐ)積流量換算(suàn)⛷️到标準狀🚶态(tai)體🚶積流量。
　　該(gai)換算所依據(jù)的公式與式(shi)(2)相同,但是由(yóu)于測量原理(lǐ)的不同，測壓(ya)點的位置有(you)很大的差别(bié)。GB/T 21391- 2008《用 氣體渦輪(lún)流量計 測量(liàng)天然氣流量(liang)》給出了渦輪(lún)流量計在管(guan)道上典👈型的(de)安裝圖[9]]。同時(shi)在文字描述(shu)中規定,渦輪(lún)葉輪處的靜(jing)壓測壓口至(zhì)少要有1個，孔(kong)徑範圍在3~ 12 mm。該(gai)标準同時規(guī)定👨‍❤️‍👨,溫度傳感(gan)器應👉安裝在(zai)😘葉輪的✍️下遊(yóu)端，其離🏃🏻葉輪(lún)的距離應小(xiǎo)于5D,伸入管道(dao)公稱通徑約(yuē)33%處,但長度不(bu)能超過150 mm。
4結束(shù)語
1)用來測量(liang)氣體和蒸汽(qì)流量的流量(liàng)計,除了個别(bié)的流量計☂️之(zhi)外，都需進行(hang)流體溫度、壓(yā)力補償。由于(yú)流體種🌈類的(de)不同,補償👅的(de)目的也不盡(jìn)相同;由于溫(wen)度和壓力💯的(de)變化,對不同(tóng)原理流量計(jì)的👌影響不相(xiang)同,因此測溫(wēn)🛀點和測壓點(diǎn)位置也有不(bu)同的要求,隻(zhī)有💚合理地确(què)定這些位置(zhi),才🛀🏻有可能準(zhǔn)确💃地補償。
2)渦(wō)街流量計用(yong)于溫度壓力(lì)補償的測壓(yā)口，宜選在旋(xuán)渦發生體下(xià)遊的直管段(duàn)上，應盡可能(néng)靠近流量計(ji),但應便于施(shī)工和維修(不(bú)能選在旋渦(wo)體上遊的直(zhi)管段上)。測溫(wēn)口應選在測(ce)壓口下遊150~200 mm處(chù)。
3)差壓流量計(ji)用于溫度壓(ya)力補償的測(ce)壓點，應選在(zai)差壓💰正端取(qu)☀️壓口處;測溫(wen)點一般選在(zai)差壓裝置下(xia)遊5D~15D處,并假設(shè)差壓口上遊(you)和下遊的流(liú)體溫度是相(xiang)同的。如果是(shi)非理想氣體(tǐ)，而又需要計(ji)量正确，且上(shang)遊取壓口和(hé)差壓裝置下(xia)遊測溫處又(yòu)存在較大的(de)壓力損失，則(zé)可采用焦耳(ěr)一湯姆遜系(xi)數計算.上遊(yóu)取壓口到下(xia)遊溫口處的(de)相應溫差△T。
4)基(ji)于絕熱膨脹(zhàng)等焓變化的(de)原理,利用蒸(zheng)汽性質表,可(ke)方便地求取(qǔ)适用于蒸汽(qì)的焦耳一湯(tāng)姆遜系數。
5)渦(wo)輪流量計用(yong)于溫度壓力(lì)補償的測壓(ya)點，宜設在渦(wo)💛輪葉輪前取(qǔ)壓口處;測溫(wēn)口應選在葉(ye)輪下遊段,離(li)葉輪的距離(lí)應小于5D。

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