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為什么需要溫壓補(bǔ)償

蒸汽是一種氣體，物理屬性與溫度和壓力密切相關(guān)。具體來說，當(dāng)蒸汽的溫度升高或壓力降低時(shí)，其體積膨脹，體積流量測量值會偏大；反之，當(dāng)溫度降低或壓力升高時(shí)，其體積縮小，體積流量測量值會偏小。

為了確保蒸汽流量測量的準(zhǔn)確性，消除這種由于工況變化導(dǎo)致的測量偏差，必須將被測蒸汽的溫度和壓力引入流量測量系統(tǒng)，對蒸汽流量進(jìn)行溫壓補(bǔ)償。

蒸汽流量測量的溫度壓力自動補(bǔ)償(以下簡稱溫壓補(bǔ)償)，國內(nèi) 20 世紀(jì)六七十年代就已開展這一工作，當(dāng)時(shí)得益于氣動、電動單元組合儀表中計(jì)算單元的發(fā)展和完善。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，這一工作更是有了長足的進(jìn)步。但蒸汽流量溫壓補(bǔ)償基本的原則及應(yīng)用中的一些問題并沒有變。以下幾點(diǎn)不容忽視!

壓力補(bǔ)償將壓力設(shè)定為規(guī)定值進(jìn)行的自動控制叫做壓力補(bǔ)償。大多數(shù)流體(尤其是氣體)的密度會隨著工況條件的變化而變化，所以流體的密度要進(jìn)行壓力補(bǔ)償

◆溫度補(bǔ)償

電子元器件通常都有一定的溫度系數(shù)，其輸出信號會隨溫度變化而漂移，稱為“溫漂”，為了減小溫漂，采用一些補(bǔ)償措施在一定程度上抵消或減小其輸出的溫漂，這就是溫度補(bǔ)償。

◆差壓補(bǔ)償

將差壓等被測工藝參數(shù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電氣統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號，然后將此信號送至其他單元以實(shí)現(xiàn)對上述工藝參數(shù)的自動檢測或自動調(diào)節(jié)，叫做差壓補(bǔ)償。

測量蒸汽流量時(shí)為什么要進(jìn)行溫度或壓力補(bǔ)償?

按照測量原理來說，我們的流量計(jì)實(shí)際上只能測量當(dāng)前工況下流體流過的體積，所以這個(gè)情況對我們不適用。我們實(shí)際上使用的時(shí)候，是想測量流過多少質(zhì)量的流體。而蒸汽在不同的壓力和溫度下，密度變化很大，所以就要在測量蒸汽流過多少體積的同時(shí)要測量壓力和溫度。只有時(shí)刻了解蒸汽的密度才可以，準(zhǔn)確測量出蒸汽的質(zhì)量。

所謂補(bǔ)償，就是根據(jù)流體的溫度和壓力數(shù)據(jù)來計(jì)算出流體的密度，從而根據(jù)測量出來的流體體積，計(jì)算出流體質(zhì)量。至于汽流量補(bǔ)償，如果蒸汽是飽和蒸汽就要進(jìn)行壓力或者溫度補(bǔ)償(溫度補(bǔ)償和壓力補(bǔ)償可選其一，但壓力補(bǔ)償效果更好，請參閱飽和蒸汽流量測量壓力補(bǔ)償比溫度補(bǔ)償精度高)。如果是過熱蒸汽則要同時(shí)進(jìn)行溫度補(bǔ)償和壓力補(bǔ)償同時(shí)進(jìn)行。

注意一點(diǎn)，在水蒸汽的分類中，飽和蒸汽和過熱蒸汽，千萬不能弄錯，因?yàn)轱柡驼羝拿芏仁歉哂谶^熱蒸汽的，在流量積算儀的選擇和設(shè)置時(shí)一定要注意。-旦在這個(gè)地方搞錯，會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)然也有一些渦街流量計(jì)，除了接測量流量的裝置外，同時(shí)也接有測量溫度和壓力的裝置。

1、溫壓補(bǔ)償?shù)膶?shí)質(zhì)

蒸汽的溫度和壓力改變時(shí)，蒸汽的密度就會跟著變化，導(dǎo)致蒸汽流量計(jì)產(chǎn)生測量誤差。為減少誤差，可以采取溫壓補(bǔ)償方式來減少測量誤差。溫壓補(bǔ)償?shù)膶?shí)質(zhì)就是被測蒸汽的溫度、壓力與設(shè)計(jì)時(shí)采用的數(shù)值不符時(shí)，而采取的蒸汽密度修正措施。密度修正措施既可人工進(jìn)行，也可用流量積算儀或 DCS 自動進(jìn)行

2、溫壓補(bǔ)償?shù)那爸?/span>

引用孔板測蒸汽流量為例進(jìn)行說明。當(dāng)被測蒸汽流量的實(shí)際參數(shù)(溫度、壓力)與設(shè)計(jì)的參數(shù)不一致時(shí)，其流出系數(shù) C、流東線脹系數(shù)ε、孔徑 d 等值都會改變。但當(dāng)蒸汽的溫度、壓力波動不大，即工況參數(shù)偏離設(shè)計(jì)參數(shù)不太多，對測量影響較小時(shí)，采用溫壓補(bǔ)償措施才能達(dá)到理想的測量精度。其補(bǔ)償公式大多為經(jīng)驗(yàn)公式，在流量積算儀說明書上都有介紹，可直接選用。但當(dāng)工參數(shù)偏離設(shè)計(jì)值太多或工況參數(shù)波動頻繁且太大時(shí)，即使有了溫壓補(bǔ)償措施，仍難達(dá)到測量精度要求，此時(shí)對于特定的孔板而言，只能重新計(jì)算差壓與流量之間的關(guān)系。但目前已可引入較完善的補(bǔ)償、修正措施了，即通過流量積算儀或DCS 對流出系數(shù) C,流束線脹系數(shù)ε、密度p進(jìn)行全面修正，但其測量精度取決于算法。要做到全補(bǔ)償還是有一定的難度。

3、溫壓補(bǔ)償措施對兩相流無能為力

在蒸汽流量計(jì)量中，當(dāng)蒸汽壓力增大時(shí)其密度增加，蒸汽的工況壓力大于設(shè)計(jì)壓力時(shí)將出現(xiàn)負(fù)誤差，否則將出現(xiàn)正誤差。溫度升高時(shí)其密度減小，即壓力溫度的變化對蒸汽密度的影響是相反的，其同相變化時(shí)還可以對誤差有所互補(bǔ)。

通常認(rèn)為過熱蒸汽在管道中流動時(shí)屬于單相流，過熱蒸汽的密度由蒸汽的溫度、壓力兩個(gè)參數(shù)決定，有時(shí)還需要考慮對線脹系數(shù)ε的補(bǔ)償。特別要指出的是在溫度、壓力波動范圍較大及保溫效果不好的場合，過熱蒸汽常會轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡驼羝@時(shí)就又成了氣液兩相流，即使有了補(bǔ)償措施也難于準(zhǔn)確測出質(zhì)量流量來。

飽和蒸汽的溫度是壓力的單值函數(shù)，因此可將密度的溫壓補(bǔ)償簡化為壓力補(bǔ)償。但應(yīng)看到，設(shè)計(jì)時(shí)通常都把飽和蒸汽當(dāng)作干度X=1，把它作為單相流來處理，但實(shí)際情況是飽和蒸汽大多數(shù)都是濕蒸汽，它的干度X<1，此時(shí)飽和蒸汽在管道中流動時(shí)屬于兩相流體，就是有了壓力補(bǔ)償措施也難以準(zhǔn)確測出質(zhì)量流量來。

4、溫壓補(bǔ)償要從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)

采用溫壓補(bǔ)償要綜合考慮，如計(jì)量要求、流量計(jì)用途、溫度、壓力變送器的成本等因素。對于計(jì)量用的一定要采用溫壓補(bǔ)償措施，并應(yīng)選好、選對經(jīng)驗(yàn)公式及配套的溫度、壓力變送器的精度，并進(jìn)行正確、合理、認(rèn)真地設(shè)置和調(diào)校。對于流量積算儀應(yīng)從生產(chǎn)要求的實(shí)際出發(fā)，該補(bǔ)償?shù)木鸵a(bǔ)償，不用和不能補(bǔ)償?shù)膱龊暇筒谎a(bǔ)償。該補(bǔ)償?shù)膱龊喜徊扇⊙a(bǔ)償措施是不對的，但夸大溫壓補(bǔ)償?shù)淖饔靡彩遣煌椎摹τ诒粶y蒸汽流量的實(shí)際參數(shù)(溫度、壓力)與設(shè)計(jì)的參數(shù)相差不大時(shí)，可用下式進(jìn)行密度修正。

5、蒸汽流量測量中正確對待情況有的廠商夸大了溫壓補(bǔ)償?shù)淖饔茫e工藝參數(shù)的情況來說明誤差。對于用戶而言，一定要對實(shí)際工況波動頻繁及波動很大的場合持慎重態(tài)度。否則單靠溫壓補(bǔ)償仍難達(dá)到測量精度要求。自控人員應(yīng)建議工藝人員查找工況參數(shù)波動大及波動頻繁的原因，從工藝或設(shè)備上進(jìn)行改進(jìn)才是上策。

在電廠同樣還會遇到蒸汽的測量需求：

首先蒸汽流量測量受溫度、壓力的變化而變動，這些不利因素對氣體流量儀表的精確度、重復(fù)性造成嚴(yán)重影響。

其次蒸汽母管多為DN600mm以上的大口徑管道，采用傳統(tǒng)的差壓流量計(jì)進(jìn)行流量測量引起的壓損大，不節(jié)能；而且一旦儀表故障停氣檢修，牽涉面廣，損失大。

因此需要流量儀表高節(jié)能、高可靠性和穩(wěn)定性，同時(shí)具有免維護(hù)性，從而保障蒸汽的節(jié)能降耗和精準(zhǔn)貿(mào)易計(jì)量。

西安三聯(lián)測控加強(qiáng)型均速管流量計(jì)采用的實(shí)心對稱的流量元件和自動補(bǔ)償?shù)亩鄥?shù)變送器能夠非常好地解決了上面提到的大口徑流量測量上的全部問題。