摘要：針(zhen)對流量(liang)計 在測(ce)量氣體(ti)和蒸汽(qi)流量時(shi)需對溫(wen)度、壓力(lì)補償的(de)問題🌂，根(gen)據各流(liú)量計的(de)測量原(yuan)理不同(tóng)，選擇合(he)适的測(ce)溫點和(hé)測壓點(dian)位置對(dui)測量的(de)準确性(xing)至關重(zhong)要。分析(xi)了幾種(zhong)流量計(ji)溫度、壓(yā)力補償(chang)的目的(de)以及溫(wen)度、壓力(lì)參數的(de)測量要(yào)求，提出(chū)了測溫(wen)口、測壓(yā)口開口(kou)位置的(de)合理選(xuan)擇。提供(gong)了利用(yong)焦耳－湯(tāng)姆遜系(xi)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(tǐ)溫度和(he)壓力的(de)變化對(dui)測量結(jié)🌈果的影(yǐng)響各不(bú)相同,因(yīn)此在測(cè)得流體(ti)的溫度(du)和壓力(li)後🈲,要按(àn)規定的(de)關⭐系式(shì)進行補(bu)償。流體(ti)在管道(dao)内流動(dong),由于流(liú)量傳感(gǎn)器、各種(zhǒng)阻流件(jian)的影響(xiang),在💃管道(dao)的不同(tóng)部位測(cè)☂️得的溫(wen)度和壓(yā)力值❓也(yě)會有很(hěn)大差異(yi),因此用(yòng)作流量(liang)測🔞量溫(wēn)，度壓力(lì)補償的(de)測量😄點(dian)的位置(zhi)也有明(ming)确規定(ding),不能随(sui)意确定(ding)。
下面以(yǐ)幾種典(dian)型流量(liang)計爲例(li)，論述流(liú)量測量(liang)中溫度(dù)壓力檢(jiǎn)測點設(shè)計中的(de)有關問(wen)題。
1渦街(jie)流量計(jì)溫度壓(yā)力測點(diǎn)的設計(ji)
1.1 渦街流(liú)量計 工(gong)作原理(lǐ)
　　在流體(ti)流動的(de)管道中(zhong)設置1個(ge)旋渦發(fa)生體(阻(zǔ)流件💃),于(yu)是在發(fa)生🥰體下(xià)遊就會(hui)交替地(dì)産生有(you)規則的(de)旋渦,這(zhe)種旋🌍渦(wo)稱爲卡(ka)曼渦❤️街(jiē)，該旋渦(wō)的頻率(lǜ)與流過(guo)發生體(ti)的流速(sù)成正比(bǐ)關系。由(yóu)于旋渦(wō)流量傳(chuán)感器的(de)流通截(jié)💚面積是(shì)1個常數(shu),因此旋(xuán)渦的頻(pín)❄️率與流(liú)過發生(shēng)體的流(liu)體體積(ji)流量⭕成(cheng)正比1-2]，如(ru)式（1）所示(shi)：

　　式中:qvf--旋(xuán)渦發生(sheng)體出口(kǒu)的工況(kuang)體積流(liú)量，m3 /h;?--旋渦(wō)頻率,P/s;Kt--工(gong)作狀态(tài)❓下☀️流量(liàng)系數,1/m3。
1.2溫(wēn)度壓力(li)補償的(de)目的
1.2.1 氣(qì)體流量(liang)測量的(de)溫度壓(ya)力補償(cháng)
　　在氣體(tǐ)流量測(cè)量中,測(ce)得工作(zuò)狀态體(ti)積流量(liàng)不是🎯最(zuì)終目的(de)📞，得到标(biao)準狀态(tai)體積流(liu)量才是(shi)最終目(mù)标。由工(gong)作狀态(tai)體積流(liú)量到🤟标(biao)準狀态(tai)體積流(liú)量的換(huàn)算，一般(ban)在流量(liàng)演算器(qì)中完成(cheng)👌,其依據(jù)如式(2)[3]:

　　式(shi)中: qvt--工況(kuang)條件下(xia)的體積(ji)流量，m3/h;qvn--标(biao)準狀态(tai)體積流(liu)量,m3/h;pf,pn--工作(zuò)狀态、标(biāo)準狀态(tai)流體絕(jue)對靜壓(ya)，MPa, pn=0.101 325 MPa;Tf,Tn--工況條(tiáo)件下、标(biao)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(shi)(2)中,Zf和Zn一(yi)般由流(liú)量演算(suan)器按設(she)計 好的(de)程序自(zì)動計算(suan)得到[4],qv由(yóu)式(1)計算(suan)得到，而(er)pf和Tf則必(bi)須經實(shí)測得到(dao)。
1.2.2蒸汽流(liú)量測量(liang)的溫度(dù)壓力補(bǔ)償
　　在蒸(zheng)汽流量(liang)測量中(zhong)，雖然也(yě)有溫度(du)壓力補(bǔ)償，但補(bǔ)償的意(yi)義🈲與式(shi)(2)完全不(bú)同[3]
　　用渦(wō)街流量(liang)計測量(liang)蒸汽流(liu)量的系(xi)統中，測(cè)量的目(mù)的是得(de)到㊙️蒸汽(qì)質量流(liú)量值,如(ru)式(3)所示(shi):

　　式中: q,m質(zhi)量流量(liàng),kg/h;ρf一工況(kuàng)條件下(xia)的旋渦(wō)發生體(ti)出口蒸(zhēng)汽密度(du),kg/m3,可通過(guò)查蒸汽(qi)密度表(biǎo)得到
1)對(duì)于過熱(rè)蒸汽，可(ke)由流量(liang)演算器(qi)按式(4)自(zi)動查蒸(zhēng)汽密度(du)表得到(dào):

　　由于蒸(zheng)汽的狀(zhuàng)态随溫(wēn)度壓力(lì)參數而(ér)變化,因(yīn)此有些(xiē)蒸🔞汽流(liú)量計安(an)裝地點(dian)的蒸汽(qì)狀态難(nan)以确定(dìng),有時處(chù)✊于過🛀熱(rè)狀态,有(you)時處❌于(yú)飽和狀(zhuang)态。白天(tian)管道内(nei)流速高(gao),處于過(guò)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(dui)其溫度(dù)壓力都(dou)進行測(ce)量,由流(liu)量演算(suan)器自動(dong)❓判斷，如(ru)果處于(yu)過熱狀(zhuàng)态，則儀(yi)表自動(dòng)轉向根(gen)據式(4)查(chá)過熱蒸(zheng)汽密度(du)表;如果(guo)已進入(rù)飽和區(qu)間，則儀(yí)表自動(dong)轉向按(an)式(5)查飽(bao)和蒸汽(qì)密度表(biǎo)。
　　利用蒸(zheng)汽的溫(wen)度壓力(li)參數自(zi)動判斷(duan)蒸汽處(chù)于過❤️熱(re)🈲狀✨态還(hái)是㊙️飽和(he)狀态,原(yuán)理如圖(tu)1所示[3]。關(guān)鍵是判(pàn)斷☁️蒸汽(qì)😍的溫度(dù)壓力值(zhi)是落在(zài)臨界飽(bǎo)和曲線(xian)的下方(fāng)還是上(shàng)方，如果(guo)落在下(xia)方，則爲(wèi)過熱狀(zhuang)态;如果(guǒ)落在上(shàng)方，則爲(wèi)飽和狀(zhuàng)态。

　　在這(zhè)種情況(kuang)下,一般(ban)壓力測(ce)量精度(dù)高,查表(biǎo)得到的(de)密度值(zhi)的精度(du)也比較(jiao)高,因此(cǐ)通常采(cǎi)用式(5)求(qiú)取密度(dù),式(6)一般(bān)不采用(yòng)。
1.3溫度壓(ya)力測量(liang)點位置(zhi)的選取(qǔ)
　　氣體和(hé)蒸汽都(dōu)是可壓(ya)縮流體(ti)，在流過(guo)渦街流(liú)量傳感(gǎn)😘器時,都(dōu)會🏃🏻‍♂️産生(sheng)一定的(de)壓降。因(yīn)此,在管(guǎn)道上不(bú)同位置(zhì)🔴開口測(ce)流體的(de)絕對靜(jìng)壓,得到(dào)的結果(guǒ)也不同(tóng)。在旋渦(wo)發生體(tǐ)上遊處(chu)，靜壓最(zuì)高;在旋(xuán)渦發生(sheng)體流💋速(sù)最高處(chu),靜壓最(zui)低,再往(wǎng)下遊,靜(jing)壓會有(yǒu)少許恢(huī)複。
旋渦(wo)發生體(ti)前後的(de)永久性(xìng)壓降，計(jì)算公式(shì)如式(7)所(suo)示:

式中(zhōng):△p-旋渦發(fā)生體前(qian)後壓降(jiàng),Pa;?--介質流(liú)速,m/s.
　　以旋(xuan)渦流量(liàng)計爲例(lì),不同型(xing)号流量(liàng)儀用于(yu)溫度壓(ya)力補📱償(cháng)的溫度(dù)壓力測(cè)量點的(de)安裝位(wèi)置有不(bú)同的要(yao)求。壓力(lì)✊測點💁到(dao)旋渦發(fā)生體的(de)上限距(jù)離與下(xià)限距離(li)有很大(dà)差異。從(cong)3.5D~5.5D到3.5D~ 7.5D,使設(shè)計人員(yuán)犯🔞難,因(yin)此研究(jiū)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(héng)河渦街(jiē)産品的(de)發展曆(li)史,在*CD型(xing)儀表發(fa)展階🤩段(duàn)，渦街流(liu)量計最(zui)小通徑(jìng)隻能做(zuò)到DN25,對于(yú)DN25渦街産(chan)品,5.5D即爲(wei)138 mm,在法蘭(lan)下遊的(de)管道上(shang)開取壓(yā)口,在工(gōng)程上還(hái)是㊙️可行(hang)的。但到(dao)了🔅*D型儀(yi)表發展(zhan)階段,最(zuì)小通徑(jing)可達到(dào)DN15，同樣是(shi)5.5D，但對應(yīng)的尺寸(cùn)變爲83 mm,要(yao)在如此(ci)短的距(ju)離上開(kāi)取壓口(kǒu),需要放(fang)💰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(shang)兩者本(běn)質上是(shi)一緻的(de)。
2差壓流(liu)量計溫(wēn)度壓力(lì)測點位(wei)置的設(shè)計
　　差壓(yā)式流量(liàng) 計的種(zhǒng)類很多(duō)，下面以(yi)使用最(zuì)多的标(biao)準差壓(ya)式流量(liang)計㊙️爲例(li)，說明溫(wen)度壓力(li)測點位(wei)置的設(shè)計
2.1差壓(yā)流量計(jì)工作原(yuán)理
差壓(yā)流量計(jì)工作原(yuan)理如式(shì)(8)所示:

　　式(shì)中: C———流出(chu)系數;β———直(zhi)徑比，β= d/D;D———管(guan)道内徑(jing),m;d--工作條(tiáo)件下節(jie)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(ke)膨脹性(xìng)系數;ρ1一(yi)節流件(jiàn)正端取(qǔ)壓口平(píng)面上的(de)流體密(mì)度,kg/m3。
　　差壓(ya)流量計(ji)的本質(zhi)是質量(liang)流量計(jì)，在式(8)中(zhōng),沒有出(chu)🌍現溫度(du)和壓💘力(li)這兩個(gè)變量,但(dan)應用這(zhè)種流量(liang)計測🈲量(liang)氣體和(hé)蒸汽的(de)流量時(shi)，流體溫(wen)度和壓(ya)力的變(biàn)化🈲，會使(shǐ)式中的(de)密度ρ1産(chǎn)生🏃‍♂️變化(hua),進而影(ying)響☀️流量(liang)示值。
對(dui)于組分(fen)穩定的(de)氣體,可(ke)用式(9)計(jì)算:

　　式中(zhong):p1--節流件(jian)正端取(qu)壓口平(píng)面上的(de)流體壓(ya)力，MPa; pn--氣體(tǐ)标♻️準🍉狀(zhuàng)态壓力(lì)，取值爲(wei)0.101 325 MPa;Tf1--節流件(jian)正端取(qǔ)壓口平(ping)面上的(de)流體溫(wēn)度，K; Z f1一工(gong)作🐪狀态(tài)下氣體(tǐ)壓縮系(xi)數,純數(shu);Pn标準狀(zhuàng)态流體(tǐ)密度,kg/ m3。
　　對(duì)蒸汽來(lái)說,可用(yòng)式(10)由流(liú)量演算(suan)器自動(dong)查表的(de)方🌐法得(de)到ρ1[5]

　　毫無(wu)疑問，式(shi)(9)和式(10)都(dou)表明，壓(yā)力取自(zì)正端取(qǔ)壓口,在(zài)具體實(shi)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(dù)的測量(liang)。
該标準(zhǔn)還規定(dìng),一般可(kě)以假設(shè)差壓口(kou)上遊和(he)下遊的(de)流體溫(wēn)度是相(xiang)同的。然(ran)而，如果(guǒ)流體是(shi)非理想(xiǎng)流體,而(ér)又需要(yao)計量準(zhun)确，且上(shang)遊取壓(yā)口和一(yī)次裝置(zhì)🌈下遊測(ce)🈲溫處又(yòu)存在較(jiào)大的壓(ya)力損失(shī)，則假設(she)兩點之(zhi)間是等(děng)焓膨脹(zhang),必須根(gēn)據下💚遊(yóu)溫度計(jì)算上遊(you)溫🍉度。對(dui)于孔闆(pǎn)計算時(shi)，應根據(ju)下式計(jì)算🔞壓力(lì)損失Δ?。

　　式(shì)中: T--絕對(dui)(熱力學(xue))溫度;p--流(liu)經管道(dào)的流體(tǐ)靜壓; H--焓(hán); Ro--通用氣(qi)體常數(shu);Cm,P --定壓摩(mó)爾比熱(rè)容;Z--壓縮(suo)系數。
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(ji) 用來測(ce)量氣體(tǐ)流量時(shí),也需要(yào)進行溫(wēn)度壓力(li)補償，以(yi)🌈便将工(gong)作狀态(tài)下的體(tǐ)積流量(liàng)換算到(dao)标準狀(zhuang)态體積(jī)流量.
3渦(wo)輪流量(liàng)計溫度(dù)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(shi),也需要(yào)進行溫(wen)度壓力(lì)💃補⚽償，以(yǐ)便将工(gōng)作狀态(tài)下的體(tǐ)積流量(liàng)換算到(dao)标準狀(zhuang)态體積(jī)流量。
　　該(gai)換算所(suo)依據的(de)公式與(yǔ)式(2)相同(tong),但是由(you)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(yong) 氣體渦(wō)輪流量(liàng)計 測量(liàng)天然氣(qì)流量》給(gei)出了渦(wō)輪流量(liàng)計在管(guǎn)道上典(diǎn)型的安(ān)裝圖[9]]。同(tong)時在文(wen)字描述(shù)中規定(dìng),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(zhǔn)同時規(guī)定,溫度(dù)傳感器(qi)應安裝(zhuāng)在葉輪(lún)的下遊(yóu)端，其離(li)葉輪的(de)距離應(ying)小于5D,伸(shen)入管道(dào)公稱通(tong)徑👅約33%處(chù),但長度(dù)不能超(chao)過150 mm。
4結束(shu)語
1)用來(lai)測量氣(qi)體和蒸(zheng)汽流量(liàng)的流量(liang)計,除了(le)個别的(de)流量⛹🏻‍♀️計(ji)之外，都(dōu)需進行(háng)流體溫(wēn)度、壓力(lì)補償。由(yóu)于流🔴體(ti)種🤞類的(de)不同‼️,補(bǔ)償的目(mu)的也不(bu)盡相同(tong);由于溫(wēn)度和壓(ya)力的變(biàn)化,對不(bú)同原理(li)流量計(jì)的影響(xiǎng)不相同(tóng),因此測(ce)溫點和(hé)測壓點(diǎn)位置也(ye)有不同(tong)的要求(qiú),隻有合(he)理地确(què)定這些(xie)位置,才(cai)❌有可能(néng)準确地(dì)補償。
2)渦(wo)街流量(liang)計用于(yu)溫度壓(yā)力補償(chang)的測壓(ya)口，宜選(xuan)在旋渦(wo)發☂️生體(tǐ)下遊的(de)直管段(duàn)上，應盡(jin)可能靠(kao)近流量(liàng)🏃‍♀️計,但應(yīng)便于施(shi)工和💁維(wei)修♻️(不能(néng)選在旋(xuán)渦體上(shang)遊的直(zhi)管段🐕上(shàng))。測溫口(kou)應選在(zai)測壓🏃‍♂️口(kǒu)下遊❌150~200 mm處(chù)。
3)差壓流(liu)量計用(yong)于溫度(dù)壓力補(bu)償的測(ce)壓點，應(yīng)選在差(cha)壓🏒正端(duān)取👄壓口(kou)處;測溫(wen)點一般(bān)選在差(cha)壓裝置(zhi)下遊5D~15D處(chu),并假設(she)差壓口(kou)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻上遊和(hé)下遊的(de)流體溫(wēn)度是相(xiàng)同的。如(rú)果是非(fēi)理想氣(qì)體，而又(you)🏃🏻需要計(ji)量正确(què)，且上遊(yóu)取壓口(kǒu)🏃‍♀️和差壓(ya)裝🈲置下(xià)遊測🧑🏽‍🤝‍🧑🏻溫(wen)處又存(cún)在較大(da)的🔆壓力(lì)損失，則(zé)可采用(yòng)焦耳一(yī)湯姆遜(xun)系數計(ji)算.上遊(you)取壓口(kǒu)到下遊(yóu)溫口處(chù)的相應(yīng)溫差△T。
4)基(jī)于絕熱(re)膨脹等(deng)焓變化(hua)的原理(lǐ),利用蒸(zhēng)汽性質(zhi)表📧,可方(fāng)便地求(qiu)取适用(yòng)于蒸汽(qi)的焦耳(ěr)一湯姆(mu)遜系數(shù)。
5)渦輪流(liú)量計用(yòng)于溫度(dù)壓力補(bǔ)償的測(ce)壓點，宜(yí)設在渦(wo)輪✂️葉輪(lún)🔞前取壓(ya)口處;測(ce)溫口應(yīng)選在葉(yè)輪下遊(yóu)段,離葉(ye)輪的距(jù)離應小(xiao)于5D。

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