摘 要：水蒸汽和空气是工业现场中常用的物料，常用流量测量计必须设置物料的温度和压力，然而温度和压力会产生变更，所以无法在设计阶段准肯定义温度和压力，必须在流量计测量落后行补偿。介绍了几种常见的流量测量补偿办法在DCS中的应用。

关键字：水蒸汽 空气 流量测量 补偿

    在工业控制过程中，流量测量的精度直接影响着现场工艺。液体和蔼体在温度产生改变时，其密度会产生变更。而现场流量计老是照办设计的温度和压力进行测量的，也就是说，其测量出来的旌旗灯号是基于设计的温度和压力。当温度和压力产生变更时，这时所测量值并不是其真正的值，须要经由过程温压补偿对流量进行修改。本文介绍了几种典范的流量补偿方法，并以过热蒸汽为例，介绍了在ECS－100体系中的实现办法。

    1 水蒸汽

    水蒸汽可分为过饱和蒸汽、饱和蒸汽和过热蒸汽。个中过饱和是一个非稳定状况，它最终会使得一部分气体凝集为液体，从而又进入了饱和状况。在这里我们只评论辩论饱和蒸汽和过热蒸汽的测量补偿。

    1.1 撙节式差压流量计

    撙节式差压流量计的计量公式为：

        （1）

    个中：qm－质量流量，kg/s；

    C－流出系数；

    ε1－撙节件正端取压口平面上的可膨胀系数；

    d－工作前提下撙节件的开孔直径，m；

    △p－差压，Pa；

    ρ1－撙节件正端取压口平面上的流体密度，kg/m3；

    β－直径比，β＝d/D；

    D－管道内径，m。

    D和β为常数，而C和ε1在必定的流量范围内可近似为常数，令：

        （2）

    则：

        （3）

    若采取撙节式差压流量计测量一蒸汽，其设计密度为ρD，而实际工况下的密度为ρW，仪表指导的流量为qmD，那么实际流量应为：

        （4）

    对于过热蒸汽，其密度取决于温度和压力。而对于饱和蒸汽，其温度和压力是单值函数，从蒸汽温度查出的密度与此温度所对应的压力查出的密度是一致的，可以采取温度补偿或压力补偿。

    有时刻DCS或二次仪表中所获得的为差压旌旗灯号（△q），须要将其开平方后才是流量值。在这种情况下，其补偿公式为：

        （5）

    1.2 涡街流量计

    涡街流量计是体积流量计，即流体雷诺数在必定的范围内，其输出与体积流量成正比。频率输出涡街流量计测量质量流量的表达式为：

        （6）

    个中：qm－质量流量，kg/h；

    f－涡街流量计输出频率，P/s；

    Kt－工作状况下的流量系数，P/L；

    ρf－流体密度，kg/m3。

    若采取涡街流量计测量蒸汽，其设计密度为ρD，而实际工况下的密度为ρW，仪表指导的流量为qmD，那么实际流量qmW应为：

        （7）

    留意：涡街流量计的温压补偿方法也实用于那些流量与密度成线性关系的流量计如线性孔板等。

    2 空气的测量

    在现场实际应用的空气流量计最重要的有玻璃浮子流量计、撙节式差压流量计、涡街流量计。

    对于幻想气体其遵守幻想气体方程：

    而： ，超声波流量计是指一种基于超声波在流动介质中传播速度等于被测介质的平均流速与声波在静止介质中速度的矢量和的仪器;   

        （9）

        （10）

    对于必定质量的气体可得：

        （11）

    2.1 玻璃浮子流量计

    浮子流量计的根本方程为：

        （12）

    个中：

    α－仪表的流量系数；

    ε－气体膨胀系数；

    △F－流畅环形面积；

    g－本地重力加快度；

    ，热像仪具有多功能,高清晰度及高性能的特点;Gf－浮子质量；

    Vf－浮子体积；

    ρ－被测流体密度；

    Ff－浮子工作直径处的横截面积。    

    而α、△F、g、Gf、Ff为常数，ε的校订量很小，可近似为常数。当气体的温度和压力产生改变时，Gf－Vfρ所引入的精度误差相对于ρFf要小的多，为了简化运算，可将Vfρ近似为常数。所以浮子流量计的根本方程可近似为：

        （13）

    其温压补偿公式为：

        （14）

    个中：

    qv－实际体积流量；

    qvf－仪表测量值；

    ρn－被测气体在标准状况下的密度；

    ρan－空气在标准状况下的密度；

    Tn、Pn－气体（空气）在标准状况下的绝对温度、绝对压力；

    Tf、Pf－气体在工作状况下的绝对温度、绝对压力。

    假如被测气体近似等于空气，那么上式可近似等于：

        （15）

    2.2 撙节式差压流量计

    由式（3）可得：

        （16）

    由式（16）可知，差压流量计的温压补偿办法与玻璃浮子流量计的方法一样，参照式（14）。当差压流量计奉上的旌旗灯号为差压旌旗灯号时，那么其补偿方法为：

        （17）

    个中：

    qv－实际体积流量；

    △Pvf－仪表测量差压值；

    ρn－被测气体在标准状况下的密度；

    ρan－空气在标准状况下的密度；    

    Tn、Pn－气体（空气）在标准状况下的绝对温度、绝对压力；

    Tf、Pf－气体在工作状况下的绝对温度、绝对压力。

    假如被测气体近似等于空气，那么上式可近似等于：

        （18）    

    2.3 涡街流量计    

    用涡街流量计测量体积流量时，与密度无关，然则气体的流量是用标准状况来表达的。由式（8）可得：

        （19）

    个中：

    qv－实际体积流量；

    qvf－仪表测量值；

    Tn、Pn－气体（空气）在标准状况下的绝对温度、绝对压力；

    Tf、Pf－气体在工作状况下的绝对温度、绝对压力。

    3 DCS中的实现

    3.1 涡街流量计

    有一涡街流量计测量过热蒸汽流量，过热蒸汽的设计压力为4MPa（表压），设计温度为400℃；过热蒸汽的实测压力为PI-101：0～6MPa（表压），实测温度为TI-101：0～600℃，流量为FI-101，补偿后的流量为自定义半浮点数FI＿101，计算办法如下：    

    1）经由热蒸汽计算器得出设计比容为71.849001488cm3/g；

  ，风速仪是测量空气流速的仪器。它的种类较多，气象台站最常用的为风杯风速计;  2）采取COMPENSATE模块

图1 过热蒸汽温压补偿1

    3.2 孔板流量计1（变送器无开方处理）

    有一孔板流量计测量过热蒸汽流量，过热蒸汽的设计压力为4MPa（表压），设计温度为400℃；过热蒸汽的实测压力为PI－101：0～6MPa（表压），实测温度为TI－101：0～600℃，流量为FI－101（未在变送器长进行开方处理），补偿后的流量为自定义半浮点数FI＿101，计算办法如下：

    1）经由热蒸汽计算器得出设计比容为71.849001488cm3/g，密度为13.93kg/m3；

    2）采取COMPENSATE模块。

图2 过热蒸汽温压补偿2

    3.3 孔板流量计2（变送器有开方处理）

    有一孔板流量计测量过热蒸汽流量，过热蒸汽的设计压力为4MPa（表压），设计温度为400℃；过热蒸汽的实测压力为PI－101：0～6MPa（表压），实测温度为TI-101：0～600℃，流量为FI-101（已在变送器长进行开方处理），补偿后的流量为自定义半浮点数FI＿101，计算办法如下：    

图3 过热蒸汽温压补偿3    

    1）经由热蒸汽计算器得出设计比容为71.849001488cm3/g；

    2）采取COMPENSATE模块。

    4 停止语

    经由过程对水蒸汽和幻想气体进行密度补偿，可以或许充分修改流量，进步流量测量精度，以进步控制精度。SUPCONECS－100体系中，集成了丰富的算法模块，可以或许知足各类流量补偿的需求。采取ECS－100体系进行流量补偿，在多个工业现场取得较好的补偿后果。