1 威力巴流量計測量原理

 

威力巴流量計采用一種差壓式的流量探頭，其計算模型和其他差壓式流量計(如孔板流量計[7～8])的數(shù)學(xué)模型相同。威力巴流量計的工作原理見圖1。其計算模型為：

 

 

 

式中qm——質(zhì)量流量，kg/h

 

K——流量常量

 

ρ——介質(zhì)工況密度，kg/m3

 

△p——探頭前后的差壓(即圖1中高壓區(qū)與低壓區(qū)的差壓)，kPa

 

△p的準(zhǔn)確測量不應(yīng)只限選用一臺高精度的差壓變送器，實(shí)際上差壓變送器能否接收到真實(shí)的差壓還取決于一系列因素，其中探頭的正確選型及探頭、引壓管的正確安裝和使用，都是保證獲得真實(shí)差壓值的關(guān)鍵。

 

 

 

這些影響因素很多是難以定量確定的，只有在選型、安裝和使用上加強(qiáng)準(zhǔn)確性和規(guī)范化。從計算模型中還可以看出，ρ在方程中同△p處于同等地位，當(dāng)追求差壓變送器高精度等級時，絕不要忽視ρ的測量精度與△p相匹配，否則△p精度的提高將會被ρ的精度的降低所抵消。介質(zhì)密度ρ一般難以直接測得，通常是通過溫度、壓力、組成計算求得。

 

2 溫壓補(bǔ)償方式及數(shù)學(xué)模型

 

本文結(jié)合威力巴流量計計算軟件來說明對于各種狀態(tài)介質(zhì)ρ的正確補(bǔ)償[2]及溫壓補(bǔ)償在二次儀表中的數(shù)學(xué)模型。目前在流量計量的二次儀表中，規(guī)模比較大的項目一般選用分散控制系統(tǒng)(Distributed Control System，簡稱DCS)或可編程邏輯控制系統(tǒng)(Programmed Logic Control，簡稱PLC)，而規(guī)模比較小的項目一般選用流量積算儀、無紙記錄儀等二次儀表。本文以DCS系統(tǒng)和流量積算儀為例進(jìn)行說明。

 

2.1 氣體測量

 

威力巴流量計在氣體測量中常用差壓計算標(biāo)準(zhǔn)狀況(0℃，101.32kPa，以下簡稱標(biāo)況)體積流量。對氣體而言，由于密度受壓力影響比較大，一般在溫度變化不大，壓力波動比較大的場所，只進(jìn)行壓力補(bǔ)償就可以；但在溫度、壓力變化都比較大的場所，要同時進(jìn)行溫壓補(bǔ)償才能使得測量準(zhǔn)確。下面對二次儀表進(jìn)行壓力補(bǔ)償和溫壓補(bǔ)償?shù)那闆r分別加以說明。

 

某測點(diǎn)介質(zhì)為空氣，管徑規(guī)格為Φ219×6，操作壓力為5kPa，操作溫度為20℃，刻度流量(最大流量，標(biāo)況)為3000m3/h，標(biāo)況密度為1.293kg/m3，當(dāng)?shù)卮髿饨^對壓力為100kPa。

 

由威力巴流量計計算軟件可知，差壓上限為0.74377kPa，該數(shù)據(jù)為差壓變送器使用范圍的最大值。

 

由于測點(diǎn)中空氣的操作壓力為5kPa，可設(shè)定其壓力補(bǔ)償范圍為0～25kPa；操作溫度為20℃，可設(shè)定其溫度補(bǔ)償范圍為0～50℃。

 

2.1.1 DCS系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

 

從威力巴流量計算軟件中得知計算公式為http://www.jslkyb.com/

 

 

 

式中qV——標(biāo)況體積流量，m3/h

 

C——流量常量

 

pa——探頭之前工作狀態(tài)絕對壓力(即圖1中高壓區(qū)的絕對壓力)，kPa

 

T——工作狀態(tài)下溫度，K

 

Z——工作狀態(tài)下該氣體的壓縮因子

 

將測點(diǎn)中的參數(shù)代入威力巴流量計計算軟件可得，該測點(diǎn)中C=5812.354，Z=1。將數(shù)據(jù)C=5812.354，Z=1代入式(2)，則DCS系統(tǒng)中流量計算公式為：

 

 

 

① 只進(jìn)行壓力補(bǔ)償

 

將溫度(20℃)換算成熱力學(xué)溫度(293.15K)代入式(3)，流量公式為：

 

 

 

式中pg——工作狀態(tài)下的相對壓力(即圖1中高壓區(qū)的相對壓力)，kPa

 

② 同時進(jìn)行溫度、壓力補(bǔ)償

 

若同時進(jìn)行溫度、壓力補(bǔ)償，則公式(3)變?yōu)椋?/div>