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标准孔板测量气体流量的偏差修正方法
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  • 更新时间:2015-02-04
  • 发 布 人忘川秋水
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  • 石化工行业中的流量测量大多数都采用标准孔板及差压变送器组成的测量系统来实现,然而这种测量是会受介质密度影响的,如果工作时的密度与设计时的密度不同就会产生测量误差。由于气体是可压缩的,其密度直接受到温度、压力的影响。因此,为了取得准确的测量结果,必须要对其进行修正。气体的种类不同,其修正方法也不同。不管怎样,问题的关键在密度。所以,测量结果的修正实质是密度的修正。

    2同-气体的修正问题这种差压流量计的原理是:当流体以-定的速度流过孔板时,就会在孔板前后形成压差。其计算公式为:QK×(AP/p) Mk×(AP X p)其中:Q---体积流量(M /h)M--质量流量(kg/h)K--与孔板孔径、流体运动状态有关的常数△P- 孔板前后差压p--流体密度由此可见,当密度增大时,体积流量 Q变小,质量流量 M变大;反之,Q变大,M变校下面通过-个具体的例子来说明如何修正体积流量 Q和质量流量 M。

    2.1体积流量Q的修正方法假设同-管道上装有三台标准孔板差压流量计,如图所示:孔板 1 孔板2 孔板3加气体- 热器流髓计 1 流髓计2 流擞计3孔板l和孔板2设计条件均为T1,Pl,pl,孔板3的设计条件为 ,I3,P3,p3;孔板 1的工作条件和设计数据相同,孔板2和孔板3的工作条件为 ,P3,p3,流量计 1的读数为Ql,流量计2的读数为 Q2,流量计3的读数为Q3。因为孔板1和孔板3的工作条件和设计数据相同,所以流过流量计1和流量计3的实际流量Q1实Q1,Q3实Q3。而孑L板2的工作条件和设计条件不同,所以Q2实≠Q2,而应该是 Q2实 Q3。

    说明:T,P分别为绝对温度(单位:K)和绝对压力(单位:Pa)计算时需要数据标准化,即Tt273 t:摄氏度PP101300 P:相对压力Q为体积流量,单位:M /hQl实 Q1K X(AP1/p )Q3实Q3K x(AP3/p)Q2实Q3K x(AP3/p )Q2Q1K x(AP3/p )因为气体组分和孔板设计的其他条件均未变化,所以K不变Q2实/Q2(pl/p )Q2实Q2×(pl/p )如果忽略气体的压缩,可以把气体当做理想气体处理,那么.plp3×P1T3/P3T1.. Q2实 Q2×(P1T3/P3T1)这就是气体体积流量的温压补偿公式。

    2.2质量流量 M的修正方法与2.1情况-样,只是流量计的刻度改为质量流量。三个流量计的读数分别为M1,M2,M3。因此流量计 1和流量计3的工作和设计条件相同,所以M1实 M1k×(△P1 x p1)M3实 M3k x(△P3 X p3)M2实 M3k×(AP3×p3)M2k×(AP3×p1)由此得出收稿日期:2012-11-26作者简介:吕鸣(198l-),男(回族),山东寿光人,毕业于天津理工大学,工程师。现在中海石油气电集团有限责任公司工作。

    · 95· M2实 M2×(p3/p1)如果忽略气体的压缩,可把气体当做理想气体处理,那么.plp3×P1T3/P3T1.·. M2实 M2×(P3T1/P1T3)这就是气体质量流量的温压补偿公式。

    3不同气体的修正问题上面的例子讨论的是同-种气体在不同的温度压力下的流量修正问题。下面再举-个不同介质气体流量修正例子。

    假设某流量计用来测量某种混合气体的流量,已知其温度压力分别为 T1,P1密度为 p1,孔板设计条件与实际使用条件相同,在开工阶段,用氮气来代替该混合气体。使用条件为 Pl、T1,氮气在 Tl、Pl条件下的密度为 p氮,那么实际的氮气流量又是多少呢Q实 K×(AP/p氮)Q读 K×(AP/p1)Q2实 Q实 ×(pl/p氮)这与相同气体的修正方法是-致的,当然这不再是温度、压力补偿问题,不同气体差异在于密度,所以对密度进行修正就可以了。

    4体积换算问题孔板设计时,通常用到标准状态下的体积流量和密度。在进行修正时,必须将其分别换算为工作状态下的体积流量和密度,修正后,再将体积流量换算到标准状态。假设设计条件的密度、压力 温度为 pd、Pd、Td,工作条件下的密度、压力和温度为 pa、Pa、Ta,标准状态下的密度为 po。

    流量计读数为 QdO(NM /h),实 际流量为 Qa0(NM /h);所对应 的工作状态刻度下的流量 为 Qd(NM/h),Qa(NM /h)参考前面的 Q2实 Q2×(pl/p3)QaQd×(pd/pa). QaQa0×p0/paQdQdO×pO/od.. QaOQdO×(pa/pd) QdO×(PaTd/PdTa) /2这是体积流量换算成标准状况下的温度压力补偿公式。比较Q2实 Q2×(P1T3/P3T1) 和 Qa0 QdO×(PaTd/PdTa) 可看到体积流量在工作状态刻度下修正公式和标准状态刻度下的修正公式并不相同。这是进行修正工作时需要注意的地方。

    5非理想气体的密度换算和体积换算上面所推导的流量修正公式,都是在假设气体为理想状态基础上推导出来的。实际生产中情况并非如此简单,在进行修正时会用到-些密度换算和体积换算公式。

    5.1密度换算工作状态下干燥气体密度pp20 ×PT20/PnTZp--压力为P温度为T时的密度(KG/M )· 96·p20--压力为760mmHg,20C时的密度(KG/M )Pn--标准大气压(101300Pa)T20---2O273293KP--工作状态下的绝对压力(Pa)T--工作状态下的绝对温度(K)z-气体压缩系数,理想气体 Z15.2体积换算5.2.1工作 状 态 下 的 干 气体 换 算 到 20C,760mmHg时的体积流量:Q20Q×p/p20Q×PT20/PnTZ5.2.2工作状态下的湿气体换算到工作状态下干气体体积流量:Q干 Q×(P- Pb)×T20/PnTZQ干--干气体体积流量(M /h)Q--湿气体体积流量(M /h)(3)工作状态下的湿气体体积流量换算到20C,760mmHg时的干气体体积流量Q20干 Q×(P- Pb)T20/PnTZQ--湿气体体积流量(M /h)Q20干 0℃,760mmHg时的干气体体积流量(NM /h)6总结气体流量的偏差修正过程是-个比较复杂的问题,在实际应用中要具体分析工作条件与设计数据有何不同,区别各种情况选择适用的补偿公式进行计算,这样才能取得准确的结果。

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