摘要：主要討論在蒸汽計量中，由于壓力、溫度的波動對計量準確的影響，如何設(shè)計正確的溫度、壓力補償系統(tǒng)來提高蒸汽流量計計量的準確度。

蒸汽是一種重要的工作流體和熱載體介質(zhì)，并且蒸汽具有溫度高；散熱損失大；物理參數(shù)受環(huán)境影響大等特點。由于蒸汽的這些特性，給精確計量帶來很大的難度。正確分析誤差產(chǎn)生的原因，合理的采取溫壓補償系統(tǒng)，將大大的提高蒸汽流量計計量的準確性。

目前用于蒸汽計量比較多的流量計有孔板、威力巴等。它們均為差壓式流量計，簡單的溫壓補償是達不到精確計量的目的。本人通過多年煉油廠儀表運行及監(jiān)理工作的經(jīng)驗就差壓式流量計在蒸汽計量過程中誤差產(chǎn)生的原因和溫壓補償問題做一淺析。

1、差壓式流量計的工作原理

差壓式流量計測量流體流量是利用流體的動靜壓轉(zhuǎn)換原理進行的。所遵循的方程為伯努力方程。以孔板為例，其數(shù)學(xué)模型為：

式中M—質(zhì)量流量，kg/h；

Q—工況條件下的體積流量，m³/h；

α—流量系數(shù)；

ε—流束膨脹系數(shù)；

△P—差壓，Pa；

ρ—工況條件下，被測流體的密度，kg/m³；

d—工況條件下的節(jié)流件開孔直徑，mm。

在實際的工作中，是通過測量出差壓△P，間接的測量出蒸汽的流量。

2、密度變化產(chǎn)生的計量誤差

在實際應(yīng)用中，用于反映流量的差壓△P，是受到流量和密度的雙重影響，當(dāng)流量和密度任何一個參數(shù)變化都將引起差壓的變化。流體流速、密度、差壓之間的關(guān)系見3式

式中j—流體經(jīng)過孔板前的總能量；

P2—流體經(jīng)過孔板后有效距離內(nèi)的靜壓力；

ρ—流體的密度；

g—重力加速度；

v2—流體經(jīng)過孔板后有效距離內(nèi)的流速；

z—壓力損失；

在實際的使用當(dāng)中，差壓是**反映流體流量的可測參數(shù)，而且在孔板孔徑和流量（即流體的流速）等其它條件一定的情況下，孔板前后的壓差將直接受到流體密度變化的影響。

蒸汽經(jīng)過數(shù)百米的管程傳輸及熱量的損耗，到達用戶的計量點處，其密度參數(shù)已經(jīng)很大程度的偏離了設(shè)計值，這就造成了很大的計量誤差。下面是一組實測數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)中可以看出，在流量不變的條件下，密度對差壓的影響。

通過上面的數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)流量不變時，密度發(fā)生18.4%的變化時，將直接導(dǎo)致差壓23%的變化。差壓的誤差*終導(dǎo)致流量測量的誤差。

另外，由于溫度和壓力的變化，也將使得差壓與流量的對應(yīng)關(guān)系發(fā)生了變化。下面是在同一管道中，用同一個孔板及相同的測量設(shè)備對蒸汽所測得的一組數(shù)據(jù)。

從表2中可以看出，在相同的差壓下，由于蒸汽的溫度和壓力的變化，即蒸汽密度的變化。相同的差壓所對應(yīng)的流量是不同的。*大變化量可達到12.57%。

只有蒸汽的物理條件完全符合設(shè)計條件：1.0MPa、300℃時，40kPa時儀表指示的示值才是真實的實際流量值。

3、合理的溫壓補償可降低計量誤差

測得的某一差壓時，由于被測流體的密度不同，所代表的流量是不同的，只有當(dāng)流體的密度值等于孔板設(shè)計條件中的密度值時，所測的差壓才能真實的反映我們所測的流量。當(dāng)蒸汽密度發(fā)生變化時，就應(yīng)給予修正。通常使用在線溫壓補償?shù)拇胧﹣磉M行修正。通常的補償方式，只是對密度的修正，而忽略了差壓的修正。對于差壓式流量計，流量和差壓及密度的關(guān)系為：。從中可以看出，只有差壓△P乘以產(chǎn)生該差壓時，對應(yīng)的密度ρ時，才能得出正確的流量。如果用工況條件下測得的差壓△P去對應(yīng)設(shè)計條件下的的密度值來求得流量，將產(chǎn)生很大的誤差。如果只用補償系統(tǒng)測得的工況密度值去修正流量值，這樣可以改善計量結(jié)果，但不能完全消除誤差。

下面是一組實測數(shù)據(jù)計算結(jié)果：

該測量系統(tǒng)的設(shè)計條件是。介質(zhì)：過熱蒸汽；壓力P=1.0Mpa；溫度T=300℃，密度ρ=4.2805kg/m³。設(shè)計條件下25kPa對應(yīng)的蒸汽流量是：3952kg/h。也就是在差壓變送器測得25kPa差壓時，指示系統(tǒng)便指示出3952kg/h的蒸汽流量（這里假設(shè)變送器等儀表的誤差為零）。但是，實際工況條件下蒸汽的參數(shù)是：壓力P=0.8Mpa；溫度T=250℃，ρ1=3.8576kg/m³。在該條件下，25kPa對應(yīng)的蒸汽流量為3745kg/h，而不是3952kg/h，由此產(chǎn)生的誤差為。如果系統(tǒng)加入了溫壓補償系統(tǒng)進行在線修正，將一定程度的減少計量誤差。修正后的結(jié)果為，修正后的計量誤差為。密度在4.2805到3.4917之間變化時，用此種修正方式，修正后的平均誤差為0.86%。在實際工況條件下的密度值與設(shè)計條件下的密度值相差不大時，可用作為修正系數(shù)。如果工況參數(shù)和設(shè)計參數(shù)相差過大，要想達到精確計量，應(yīng)將溫壓補償系統(tǒng)測得的實際密度送入差壓在線計算系統(tǒng)，進行實時計算差壓與流量的對應(yīng)關(guān)系，以求得實測差壓所對應(yīng)的蒸汽流量。這樣可很好的消除蒸汽密度變化對流量計量帶來的計量誤差。

4、結(jié)束語

在蒸汽精確計量中，溫壓補償是不可忽視的一個環(huán)節(jié)；采取何種補償方式應(yīng)根據(jù)實際情況來定。要想獲得高精度的計量，單單進行密度修正是不夠的，必須用通過溫壓補償系統(tǒng)測得的真實密度，去修正差壓與流量的對應(yīng)關(guān)系；在根據(jù)實測的差壓計算出準確的蒸汽流量。