蒸汽流量计量温度、压力补偿的数学模型研究

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1、蒸汽流量计量温度、压力补偿的数学模型研究   摘要：不同类别的流量测量装置，测量不同的流体介质，其温度、压力补偿公式是有差异的。本文针对过热蒸汽的流量计量，对其温度、压力补偿进行了分析。计算机环节的加入，实现了带温、压补偿的流量检测系统的计算机辅助分析和计算，进一步消除了系统误差，从而将计量精度提高到一个新水平。  关键词：　蒸汽流量　温、压补偿　密度计算　微机全参数补偿　1.引言  随着成本意识的不断增强，对能源计量的准确性提出了更高的要求，流量测量的温度、压力补偿逐渐被提到了重要位置。由于流量测量装置的设计过程中，提供的设计温度、压力与实际运行的工作温度、压力有一定的差

2、异或者由于工艺造成流体温度、压力波动较大，致使测出的流量不能真实反映其工作状态下的实际流量。绝大多数流量计，只有在流体工况与设计条件一致的情况下才能保证较高的测量精度，有些流体如气体、蒸汽，流体工况变化对测量精度的影响特别大，必须进行补偿。当今流量仪表新产品层出不穷，各种新型智能流量演算器不断涌现仪表市场，这些仪表各自有其技术经济特点，所采用的补偿数学模型也不尽相同，我们应该欢迎在流量领域里推陈出新，推进技术进步，但是亦应看到，新型流量计并非都是成熟的，有的仅在实验室中通过少量试验，并无在各种现场复杂条件下进行足够的检验，以致在使用中出现许多未知因素，造成计量的误差。因此，

3、应从加强管理，建立健全法制制度入手，使该领域的产品的工业化试验、补偿技术的完善走向正规化。2.过热蒸汽计量的补偿  在蒸汽的计量上，密度虽然也是温度、压力的函数，但不再遵循理想气体状态方程，且在不同压力、温度区间，函数关系不同，很难用一个简单的函数关系式表示，因此着重论述一下常用水蒸气密度的确定方法2.1.密度的确定：  工程上应用的水蒸气大多处于刚刚脱离液态或离液态较近，它的性质与理想气体大不相同，应视为实际气体。水蒸气的物理性质较理想气体要复杂的多，故不能用简单的数学式加以描述；所以，在以往的工程计算中，凡涉及水蒸气的状态参数数值，大都从水蒸气表中查出。把水蒸汽状态参数

4、表装入仪表内存中，数据量很大。  随着电子技术的发展，计算机（或单片机）已广泛应用于流量测量仪表中，其存储能力、快速计算能力为准确、快速的确定水蒸气的密度提供了有力的手段。现在介绍在二次仪表中常用的水蒸气密度的确定方法。2.1.1.查表法：把水蒸气密度表装入计算机中，根据工况的温度、压力，从表中查出相应的密度值。2.1.2.计算法：◆自己拟合公式（或者出版物给出的公式）◆乌卡诺维奇公式◆IFC1967公式而目前，我们在用的拟合公式为：                          (1)式中：t－温度，℃；P－表压，Mpa；蒸汽实际工况条件为：工作压力变化范围：0.1～

5、1.1MPa工作温度变化范围：160～410℃取特殊点对公式（1）验证1)p=0.2MPa、t=160℃查表得ρ＝1.01626kg/m32)p=0.5Mpa、t=200℃查表得ρ＝2.35294kg/m33)p=0.8MPa、t=250℃查表得ρ＝3.41064kg/m34)p=1.1MPa、t=400℃查表得ρ＝3.59454kg/m3  通过以上计算，我们目前采用的密度补偿公式的计算误差太大，不能满足计量仪表的要求。如果在计算过程中将温度单位按热力学温度K来计算，就无从谈起其精度了。我部的能源计量绝大部分已进入微机网络，因此，理想的是采用“IFC1967公式”(见附录

6、)。2.1.3.比较  查表法：根据“IFC1967公式”制定的数表，考虑了各个不同区域的特性，它是最完整的、最全面的。但它数据量大，占了大量的空间，应用数表要首先判断是饱和蒸汽还是过热蒸汽，再查不同的数表，另外数表的变量是有一定步长的非连续量，对于两点之间的数据，需经过数学内插处理获得。应用公式计算；不需占用大量的内存空间，便于智能仪表应用，至于使用哪一个公式，根据不同场所，不同需要，选用不同公式。采用“IFC1967公式”虽然公式繁杂一些，但在压力为0～16.65MPa范围内，计算的过热蒸汽及饱和蒸汽密度值完全符合国际标准。应用公式只需安装有温度、压力变送器不需要判断是

7、饱和状态或过热状态就可以准确测量。对于确定是饱和蒸汽的场合，只需要将公式稍做变动，只用测温或测压，也可准确计算饱和蒸汽密度。 2.2.流量公式的确定:在蒸汽计量中用节流元件作为传感元件时用计算法进行补偿，其流量公式为：           (2)式中：qm－质量流量，kg/s；c－流出系数；d－节流件开孔直径，m；ε－可膨胀性系数；ρ－被测流体密度，kg/m3；β－节流件孔径与直管段内径之比，β＝d/D；Δp－差压，Pa； 而用涡街流量计计量时，它的输出脉冲信号不受流体组分变化的影响，即仪表系数在一定雷诺数范围内仅