温压补偿在气体流量测量中的应用探讨

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由于气体的可压缩性，决定了其流量测量的复杂性，气体的实际流量除了与仪表的测量信号有关，还与气体的实时密度有关，而气体的密度又是温度和压力(简称温压)的函数。所以，气体的流量测量普遍存在温压补偿问题。根据被测气体的类型，选用合适的补偿函数，实施温压自动补偿。

大部分气体，可近似地视为理想气体，其密度可用经过补正的理想气体状态方程来表示。有的气体，如水蒸气，即有别于理想气体，其密度不宜简单地用理想气体状态方程来表示。气体又有干、湿之分，对于湿气体，其密度除了与温度、压力有关外，还与湿度有关。

近年来，不断涌现的智能化仪表，使气体流量测量的温压补偿变得简便而精确，从而提高了测量精度。

二、干气体流量测量的温压补偿目前，气体的流量测量大部分采用差压流量测量，其流量基本方程式为：qK/ (1) . YP式中：q为被测气体在工作状态下的体积流量；p为被测气体在工作状态下的密度；△p为差压；K为系数，它包含流量系数、膨胀系数、管道孔径等参数。严格说，它也受温压影响，只是，在常用温压下，这-影响可以忽略。本文讨论的温压补偿是指补偿密度随温压变化所造成的影响。

在实际使用中，仪表的标尺是以标准状态下的流量q 为刻度。根据管道内气体流量满足连续性方程：q p qP (2)式中，带下标I1的参数为标准状态下的值。由此可得到流量在两种状态(标准状态和工作状态)下的转换式：qn (3)将式(1)代入式(3)得：L - q 三 p△p (4)，N而仪表的刻度是按设计工况设置的，即：q 。 (5)式(4)、式(5)相除即可得到当工况偏离设计值时密度的补偿公式：qn √ qm(6)式中，带下标s”的参数为设计值。

再由气体状态方程导出的在不同状态下气体的密度转换式 ：pp. (7)便可得到通常使用的温压补偿公式：√朵㈩从式(8)可见，当气体的实际工况与设计工况相同时，流量计的示值与实际值相符(仅与差压有关)，当实际工况偏离设计工况时，实际流量还会随着温度、压力的变化而变化。例如，压力变化25%，流量就会相差50%，可见误差极大。因此，气体流量测量必须进行温压补偿。

三、湿气体流量测量的温压补偿湿气体与干气体的不同点是，其密度除了与温度、压力有关外，还与湿度有关。虽然湿度对测量的影响与温压比较相对较小，但与仪表的精度比，即不可忽略。湿气体的密度可用下式表示：0 0.804F P TX (9)式中：O.804为温度0C，-个标准大气压下，水蒸气的密度，kg/m ；p0、To、P 分别表示气体在0'E，-个标准大气压下的密度、绝对温度、绝对压力；F为气体的绝对湿度，kg/m。；z为气体压缩系数。

将式(9)代入式(6)即得到包含湿度补正的湿气体温压补偿公式： · /亘 三 ·√/(0(.P8o4F)FP .qnqn (10) 、 Ⅲ在工业中，有相当-部分湿气体在通常情况下是饱和气体，如：焦炉煤气，高炉煤气，混合煤气等。这类88 江 西 化 工 2013年第2期气体的绝对湿度是温度的单值函数，这使得有可能在进行温压补偿的同时实现对湿度的补正。对于混合煤气，其密度还受成分配比波动的影响，可以利用智能化仪表丰富的功能，-并实现温度、压力、湿度、配比的自动综合补正。

四、水蒸气流量测量的温压补偿水蒸气流量计的标尺通常是以质量流量q 为刻度的，其流量基本公式是：q K p·/Xp (11)其密度的补偿公式为：r-z-。

q q ./卫 (12) 、，p·前面提到，水蒸气不等同于理想气体，其密度与温度、压力没有现成的、精确的函数关系式，只能从手册中，根据温度和压力查表找出相应的密度。用户若需要使用常规仪表实施自动温压补偿，尚须建立合适的数学模型。水蒸气密度的数学模型有多种形式，下面列出两种常用的数学模型形式，谨供参考。

对于干饱和水蒸气，有：pabP (13)对于过热水蒸气，有：lOP 丽ekr (14)上述数学模型的诸常数：a，b与A，B，c，D的求法，可