摘要：針(zhēn)對流量(liàng)計 在測(cè)量氣體(tǐ)和蒸汽(qi)流量時(shi)需對溫(wen)度、壓力(lì)補償的(de)問題🔆，根(gēn)❌據各流(liú)量計的(de)測量原(yuán)理不同(tóng)，選擇合(hé)适的測(ce)溫點和(hé)測壓點(diǎn)位置對(dui)測量的(de)準确性(xìng)至關重(zhòng)要🚶。分析(xi)了幾種(zhong)流量計(jì)溫✂️度、壓(yā)力補償(cháng)的目的(de)以及溫(wen)度、壓力(lì)參數的(de)測量要(yao)求，提出(chū)👌了測溫(wēn)口、測壓(yā)口開💁口(kǒu)位置的(de)合理選(xuǎn)擇。提供(gong)了利用(yòng)焦耳－湯(tang)姆遜系(xì)數計算(suan)上下遊(yóu)🍉溫差的(de)實例。
不(bu)同原理(li)的流量(liàng)計,流體(ti)溫度和(hé)壓力的(de)變化對(duì)測量結(jie)果的影(ying)響各不(bu)相同,因(yin)此在測(ce)得流體(ti)的溫度(dù)和壓力(lì)後,要按(àn)規定的(de)關系式(shì)進行補(bǔ)償。流體(tǐ)在管道(dao)内流動(dòng),由于流(liú)量傳感(gan)器、各種(zhong)阻流件(jiàn)的影響(xiǎng),在管道(dào)的不同(tong)部位測(cè)得的溫(wen)度💚和壓(yā)力值也(yě)會有很(hen)大差異(yi),因此用(yong)作流量(liàng)測💋量溫(wēn)，度壓力(li)補償的(de)測量點(diǎn)的位置(zhì)也有明(ming)确規定(dìng),不能随(suí)意确定(ding)。
下面以(yi)幾種典(dian)型流量(liang)計爲例(lì)，論述流(liú)量測量(liàng)中溫度(dù)壓力檢(jian)測點設(shè)計中的(de)有關問(wen)題。
1渦街(jie)流量計(ji)溫度壓(yā)力測點(diǎn)的設計(ji)
1.1 渦街流(liu)量計 工(gōng)作原理(li)
　　在流體(ti)流動的(de)管道中(zhōng)設置1個(ge)旋渦發(fa)生體(阻(zu)流件),于(yu)是在📞發(fā)生體下(xià)遊就會(hui)交替地(dì)産生有(yǒu)規則的(de)旋🈲渦,這(zhè)種旋💃渦(wo)稱爲卡(kǎ)曼渦📱街(jie)，該旋渦(wo)的頻率(lǜ)與流過(guò)發生體(ti)的流速(sù)成正比(bi)關系。由(you)于旋渦(wo)流量傳(chuan)感器的(de)流通截(jié)面積是(shi)1個常數(shu),因此旋(xuan)渦的頻(pín)率與流(liu)過發生(sheng)體的流(liú)體體積(ji)流量成(chéng)正比1-2]，如(rú)式（1）所示(shì)：

　　式中:qvf--旋(xuán)渦發生(sheng)體出口(kou)的工況(kuang)體積流(liu)量，m3 /h;?--旋渦(wo)頻率,P/s;Kt--工(gong)作狀态(tài)⛱️下🛀🏻流量(liang)系數,1/m3。
1.2溫(wen)度壓力(lì)補償的(de)目的
1.2.1 氣(qì)體流量(liang)測量的(de)溫度壓(yā)力補償(cháng)
　　在氣體(ti)流量測(ce)量中,測(cè)得工作(zuò)狀态體(tǐ)積流量(liang)不是最(zui)終目的(de)🛀，得🥵到标(biao)準狀态(tài)體積流(liu)量才是(shì)最終目(mu)标🏃‍♀️。由工(gong)作狀🐅态(tài)體積流(liu)量到标(biao)準狀态(tài)體積流(liu)量的換(huàn)算，一般(bān)在流量(liang)演算器(qi)🔞中完成(cheng),其依據(jù)如式(2)[3]:

　　式(shi)中: qvt--工況(kuàng)條件下(xià)的體積(jī)流量，m3/h;qvn--标(biāo)準狀态(tài)體積流(liu)量,m3/h;pf,pn--工作(zuo)狀⛱️态、标(biao)❤️準狀态(tài)流體絕(jué)對靜壓(yā)，MPa, pn=0.101 325 MPa;Tf,Tn--工況條(tiáo)件下、标(biāo)準狀态(tai)流體熱(rè)力學溫(wen)度,K,Tn= 293.15 K;Zf,Zn- -工況(kuang)條件下(xià)、标準狀(zhuang)态氣⛱️體(ti)壓縮系(xi)數。
　　在式(shì)(2)中,Zf和Zn一(yī)般由流(liu)量演算(suan)器按設(shè)計 好的(de)程序自(zì)動計📧算(suan)得🔅到🐪[4],qv由(yóu)式(1)計算(suàn)得到，而(ér)pf和Tf則必(bi)須經實(shi)測得到(dao)。
1.2.2蒸汽流(liu)量測量(liàng)的溫度(du)壓力補(bǔ)償
　　在蒸(zheng)汽流量(liang)測量中(zhong)，雖然也(yě)有溫度(dù)壓力補(bǔ)償，但補(bu)償的意(yì)義與🛀🏻式(shì)(2)完全不(bú)同[3]
　　用渦(wo)街流量(liàng)計測量(liàng)蒸汽流(liu)量的系(xì)統中，測(ce)量的目(mù)的🌈是得(dé)到👌蒸汽(qi)質量流(liú)量值,如(rú)式(3)所示(shì):

　　式中: q,m質(zhì)量流量(liàng),kg/h;ρf一工況(kuàng)條件下(xia)的旋渦(wō)發生體(tǐ)出口蒸(zheng)汽密度(du),kg/m3,可通過(guo)查蒸汽(qì)密度表(biao)得到
1)對(dui)于過熱(re)蒸汽，可(kě)由流量(liàng)演算器(qi)按式(4)自(zi)動查蒸(zheng)汽密🌈度(du)表得到(dào):

　　由于蒸(zheng)汽的狀(zhuang)态随溫(wēn)度壓力(li)參數而(er)變化,因(yin)此有些(xiē)🎯蒸汽流(liu)量計安(an)裝地點(dian)的蒸汽(qì)狀态難(nán)以确定(dìng),有時處(chu)于過熱(rè)狀态,有(you)時處于(yu)飽和狀(zhuàng)态。白天(tiān)管道内(nèi)流速高(gao)🌈,處于過(guo)熱狀态(tai);夜間管(guǎn)🏃道内流(liu)速低,進(jin)入飽和(hé)狀态。這(zhè)時,應對(duì)其溫度(du)壓力都(dou)進行測(cè)🌈量,由流(liu)量演算(suan)器自動(dòng)判斷，如(rú)果處于(yú)過熱狀(zhuang)态，則儀(yi)表自動(dong)轉向根(gen)據式(4)查(chá)🔴過熱蒸(zhēng)汽密度(dù)表;如果(guo)已進入(ru)飽和區(qū)間，則儀(yí)🍓表自動(dong)轉向按(an)式(5)查飽(bao)和蒸汽(qì)密度表(biao)。
　　利用蒸(zheng)汽的溫(wēn)度壓力(li)參數自(zì)動判斷(duàn)蒸汽處(chù)于過熱(rè)狀态還(hái)是飽和(hé)狀态,原(yuán)理如圖(tú)1所示[3]。關(guan)鍵是判(pàn)斷蒸汽(qì)🙇‍♀️的溫度(dù)壓力值(zhi)是落在(zài)臨界飽(bao)和曲線(xian)的下方(fang)還是上(shàng)方，如果(guo)落在下(xià)方，則爲(wei)過熱狀(zhuàng)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼态;如果(guǒ)落在上(shang)方，則爲(wèi)飽和狀(zhuang)态。

　　在這(zhè)種情況(kuang)下,一般(bān)壓力測(cè)量精度(dù)高,查表(biǎo)得到的(de)密度值(zhi)的精度(du)也比較(jiào)高,因此(ci)通常采(cai)用式(5)求(qiú)取密度(du),式(6)一般(ban)不采用(yong)。
1.3溫度壓(ya)力測量(liàng)點位置(zhi)的選取(qu)
　　氣體和(hé)蒸汽都(dou)是可壓(yā)縮流體(ti)，在流過(guo)渦街流(liú)量傳感(gǎn)器時,都(dou)📞會産生(shēng)一定的(de)壓降。因(yīn)此,在管(guǎn)道上不(bú)同位置(zhì)開口測(cè)流體的(de)絕對靜(jing)壓,得到(dào)的結果(guo)也不同(tong)。在旋渦(wo)發生體(ti)上遊處(chù)，靜壓最(zuì)高;在旋(xuán)渦發生(shēng)體流速(su)最高處(chù)🈲,靜壓最(zui)低,再往(wǎng)下遊💞,靜(jìng)壓會有(yǒu)🙇🏻少許恢(huī)複。
旋渦(wō)發生體(tǐ)前後的(de)永久性(xìng)壓降，計(jì)算公式(shi)如式(7)所(suo)示:

式中(zhōng):△p-旋渦發(fa)生體前(qian)後壓降(jiàng),Pa;?--介質流(liu)速,m/s.
　　以旋(xuan)渦流量(liàng)計爲例(li),不同型(xíng)号流量(liang)儀用于(yú)溫度壓(ya)力補🈲償(cháng)🈲的溫度(dù)壓力測(ce)量點的(de)安裝位(wei)置有不(bu)同的要(yào)求。壓力(li)🌈測點到(dào)旋✨渦發(fa)生體的(de)上限距(jù)離與下(xia)限距離(li)有很大(dà)差異。從(cóng)3.5D~5.5D到3.5D~ 7.5D,使設(she)計人員(yuan)犯難,因(yin)此研究(jiu)該距離(li)對儀表(biao)的準确(que)安裝有(yǒu)😘重要意(yi)義。
　　仔細(xi)研究橫(heng)河渦街(jiē)産品的(de)發展曆(lì)史,在*CD型(xing)儀表發(fa)🈲展階🏒段(duan)，渦街流(liu)量計最(zui)小通徑(jìng)隻能做(zuo)到DN25,對于(yu)DN25渦街🔞産(chan)品,5.5D即爲(wei)138 mm,在法蘭(lán)下遊的(de)🤟管道上(shang)開取壓(ya)口,在工(gōng)程上還(hái)是可行(háng)的。但到(dao)了💰*D型儀(yi)表發展(zhan)階段,最(zuì)小通徑(jìng)可達到(dao)DN15，同🍉樣是(shì)5.5D，但對應(ying)的尺寸(cùn)變爲83 mm,要(yao)在🈲如此(ci)短的距(jù)離上開(kai)取壓口(kǒu),需要放(fàng)寬距離(lí)以滿♋足(zú)工程中(zhōng)的🈲需求(qiú)。無論哪(nǎ)種🈲情況(kuang),實際上(shàng)兩🥵者本(běn)質上是(shi)一緻的(de)。
2差壓流(liú)量計溫(wen)度壓力(li)測點位(wèi)置的設(she)計
　　差壓(yā)式流量(liàng) 計的種(zhǒng)類很多(duō)，下面以(yi)使用最(zui)多的标(biāo)準差壓(yā)式流💃🏻量(liàng)💃🏻計爲例(li)，說📐明溫(wen)度壓力(lì)測點位(wèi)置的設(she)計
2.1差壓(ya)流量計(jì)工作原(yuán)理
差壓(yā)流量計(ji)工作原(yuán)理如式(shi)(8)所示:

　　式(shi)中: C———流出(chū)系數;β———直(zhí)徑比，β= d/D;D———管(guan)道内徑(jing),m;d--工作條(tiáo)件下節(jiē)流件的(de)開孔直(zhi)徑,m;ε1一-節(jie)流件正(zhèng)端取壓(yā)口平面(miàn)上的可(kě)膨脹性(xing)系數;ρ1一(yī)節流件(jiàn)正端取(qǔ)壓口平(ping)面上的(de)流體密(mi)度,kg/m3。
　　差壓(ya)流量計(ji)的本質(zhi)是質量(liàng)流量計(jì)，在式(8)中(zhōng),沒有出(chū)現溫💛度(du)和壓✂️力(li)這兩個(ge)變量,但(dan)應用這(zhè)種流量(liàng)計測量(liàng)氣🍉體和(he)✔️蒸汽的(de)流量時(shi)🔞，流體溫(wen)度和壓(ya)力的變(bian)化，會使(shi)式中的(de)密度ρ1産(chǎn)生🔱變化(hua),進而影(yǐng)響流量(liàng)示值。
對(dui)于組分(fen)穩定的(de)氣體,可(ke)用式(9)計(jì)算:

　　式中(zhōng):p1--節流件(jiàn)正端取(qu)壓口平(ping)面上的(de)流體壓(yā)力，MPa; pn--氣體(ti)标準狀(zhuang)态♈壓力(li)，取值爲(wèi)0.101 325 MPa;Tf1--節流件(jiàn)正端取(qǔ)壓口平(ping)面上的(de)流體溫(wēn)度，K; Z f1一工(gōng)作狀态(tai)下氣體(tǐ)壓縮系(xi)數,純數(shù);Pn标準狀(zhuang)态流體(ti)密度,kg/ m3。
　　對(dui)蒸汽來(lai)說,可用(yong)式(10)由流(liú)量演算(suàn)器自動(dòng)查表的(de)方🌍法得(de)到ρ1[5]

　　毫無(wu)疑問，式(shi)(9)和式(10)都(dōu)表明，壓(ya)力取自(zi)正端取(qu)壓口,在(zài)具體🆚實(shí)施時也(yě)比較方(fang)便,難的(de)是正端(duan)取壓口(kou)處的流(liu)體🌍溫度(du)的測量(liang)。
該标準(zhǔn)還規定(ding),一般可(ke)以假設(shè)差壓口(kǒu)上遊和(hé)下遊的(de)流體溫(wen)度是相(xiang)同的。然(rán)而，如果(guǒ)流體是(shi)非理想(xiǎng)流體,而(ér)✊又需要(yao)計🏃‍♀️量準(zhǔn)确，且上(shàng)遊取壓(ya)口和一(yi)次裝置(zhi)👉下遊測(cè)㊙️溫處又(yòu)存在較(jiao)大的壓(yā)力損失(shi)，則假設(shè)兩點🌍之(zhi)間是等(deng)焓膨脹(zhàng),必😘須根(gēn)據下遊(yóu)溫度計(jì)算上遊(you)溫度。對(duì)于孔闆(pǎn)計算時(shí)，應根據(ju)下式計(jì)算壓力(li)損失Δ?。

　　式(shì)中: T--絕對(dui)(熱力學(xue))溫度;p--流(liu)經管道(dao)的流體(ti)靜壓; H--焓(han); Ro--通用氣(qi)體常數(shu);Cm,P --定壓摩(mo)爾比熱(rè)容;Z--壓縮(suo)系數。
3渦(wō)輪流量(liang)計溫度(du)壓力測(cè)點的設(she)計
　　 渦輪(lún)流量計(jì) 用來測(ce)量氣體(tǐ)流量時(shí),也需要(yao)進行溫(wēn)度壓力(lì)補償，以(yi)便将工(gōng)作狀态(tài)下的體(tǐ)積流量(liang)換算到(dào)标準狀(zhuang)态體積(ji)♋流量.
3渦(wo)輪流量(liang)計溫度(dù)壓力測(ce)點的設(she)計
　　渦輪(lún)流量計(jì)用來測(cè)量氣體(tǐ)流量時(shi),也需要(yào)進行溫(wēn)度壓力(lì)補償，以(yǐ)便将工(gōng)作狀态(tài)下的體(tǐ)積流量(liang)換算到(dào)标準狀(zhuàng)态體♍積(ji)流量。
　　該(gai)換算所(suo)依據的(de)公式與(yu)式(2)相同(tóng),但是由(yóu)于測量(liàng)原🔞理的(de)不同，測(ce)壓點的(de)位置有(yǒu)很大的(de)差别。GB/T 21391- 2008《用(yòng) 氣體渦(wo)輪流量(liàng)計 測量(liang)天然氣(qì)流量》給(gei)出了渦(wō)輪流量(liàng)計在管(guǎn)道上典(dian)型的安(ān)裝圖[9]]。同(tong)時在文(wen)字描述(shù)中規定(ding),渦輪葉(ye)輪處的(de)靜🚩壓測(ce)壓口至(zhi)少要有(you)1個，孔徑(jìng)範圍在(zai)3~ 12 mm。該标準(zhun)同時規(guī)定,溫度(dù)傳感器(qì)應安裝(zhuāng)在💃🏻葉輪(lun)的下遊(you)端，其離(lí)葉輪的(de)距離應(yīng)小于5D,伸(shēn)入管道(dao)公稱通(tōng)徑約33%處(chù),但長度(dù)不能超(chao)過🔅150 mm。
4結束(shu)語
1)用來(lái)測量氣(qì)體和蒸(zhēng)汽流量(liang)的流量(liàng)計,除了(le)個别的(de)流量計(jì)之外，都(dou)需進行(háng)流體溫(wēn)度、壓力(lì)補償。由(you)于流體(ti)種類的(de)不同,補(bǔ)償🔞的目(mu)的也不(bú)盡相同(tong);由于溫(wēn)度🌈和壓(yā)力的變(biàn)化,對不(bu)同🌐原理(lǐ)流量計(jì)的影響(xiǎng)不相同(tong),因此測(cè)溫點和(he)測壓點(dian)位置也(yě)🤞有不同(tóng)的要求(qiu),隻有🤩合(he)理地确(que)定這些(xiē)位置,才(cai)有可能(néng)準确🚶地(dì)補償。
2)渦(wō)街流量(liàng)計用于(yu)溫度壓(ya)力補償(chang)的測壓(ya)口，宜選(xuan)在旋渦(wo)發生體(ti)下遊的(de)直管段(duan)上，應盡(jin)可能靠(kao)近流量(liang)計,但應(yīng)便✂️于施(shī)工和維(wei)修(不能(néng)選在旋(xuan)渦體上(shang)遊的直(zhí)管段上(shang))。測溫口(kǒu)應選在(zài)測壓口(kǒu)下遊150~200 mm處(chù)。
3)差壓流(liu)量計用(yong)于溫度(du)壓力補(bǔ)償的測(cè)壓點，應(yīng)選在差(chà)壓㊙️正端(duān)取壓口(kǒu)處;測溫(wen)點一般(bān)選在差(chà)壓裝置(zhi)下遊5D~15D處(chù),并假設(she)差壓口(kou)上遊和(he)下遊的(de)流體溫(wēn)度是相(xiang)同的。如(ru)果是非(fei)理想氣(qì)體，而又(you)需要計(jì)⁉️量正确(què)，且上遊(you)取壓口(kou)和差壓(ya)裝置下(xià)遊測溫(wēn)處又存(cún)在較大(dà)的⭐壓力(lì)損失，則(zé)可采用(yong)焦耳一(yī)湯姆遜(xùn)系數計(ji)算.上遊(you)取壓口(kou)到下遊(you)溫口處(chu)的相應(yīng)溫差△T。
4)基(jī)于絕熱(re)膨脹等(deng)焓變化(huà)的原理(li),利用蒸(zheng)汽性質(zhì)表,可方(fāng)💁便地求(qiu)取适用(yong)于蒸汽(qì)的焦耳(ěr)一湯姆(mu)遜系數(shu)。
5)渦輪流(liú)量計用(yong)于溫度(dù)壓力補(bu)償的測(cè)壓點，宜(yi)設在渦(wo)輪葉輪(lun)前取壓(yā)口處;測(cè)溫口應(yīng)選在葉(yè)輪下遊(you)段,離葉(ye)輪的距(jù)離應小(xiao)于5D。

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