二、焦?fàn)t煤氣流量計(jì)測(cè)量原理 威力巴流量計(jì)采用一種差壓式的流量探頭,，其計(jì)算模型和其他差壓式流量計(jì)(如孔板流量計(jì)[7～8])的數(shù)學(xué)模型相同,。的工作原理見(jiàn)圖1。其計(jì)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(cè)量不應(yīng)只限選用一臺(tái)高精度的差壓變送器,，實(shí)際上壓力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(jì)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(jí)時(shí),，不要忽視ρ的測(cè)量精度與△p相匹配，否則△p精度的提高將會(huì)被ρ的精度的降低所抵消,。介質(zhì)密度ρ一般難以直接測(cè)得,，通常是通過(guò)溫度、壓力、組成計(jì)算求得,。 3 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(jì)計(jì)算軟件來(lái)說(shuō)明對(duì)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(jì)量的二次儀表中，規(guī)模比較大的項(xiàng)目一般選用分散控制系統(tǒng)(Distributed Control System,，簡(jiǎn)稱DCS)或可編程邏輯控制系統(tǒng)(Programmed Logic Control,，簡(jiǎn)稱PLC)，而規(guī)模比較小的項(xiàng)目一般選用流量積算儀,、無(wú)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(shuō)明。 3.1 氣體測(cè)量 焦?fàn)t煤氣流量計(jì)在氣體測(cè)量中常用差壓計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)狀況(0℃,，101.32kPa,，以下簡(jiǎn)稱標(biāo)況)體積流量。對(duì)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(dòng)比較大的場(chǎng)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(chǎng)所,，要同時(shí)進(jìn)行溫壓補(bǔ)償才能使得測(cè)量準(zhǔn)確。下面對(duì)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(shuō)明,。 某測(cè)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(z大流量，標(biāo)況)為3000m3/h,，標(biāo)況密度為1.293kg/m3,，當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?00kPa。 由威力巴流量計(jì)計(jì)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z大值。 由于測(cè)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℃,。 3.1.1 DCS系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 從威力巴流量計(jì)算軟件中得知計(jì)算公式為 
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)壓力(即圖1中高壓區(qū)的壓力)，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(cè)點(diǎn)中的參數(shù)代入威力巴流量計(jì)計(jì)算軟件可得,，該測(cè)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(jì)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(duì)壓力(即圖1中高壓區(qū)的相對(duì)壓力),，kPa ② 同時(shí)進(jìn)行溫度,、壓力補(bǔ)償 若同時(shí)進(jìn)行溫度、壓力補(bǔ)償,，則公式(3)變?yōu)椋?/span> 
式中t——工作狀態(tài)下的溫度,，℃ 3.1.2流量積算儀的數(shù)學(xué)模型 ① 只進(jìn)行壓力補(bǔ)償 選擇積算儀計(jì)算模型： 
式中ρn——介質(zhì)標(biāo)況密度，kg/m3 A1,、A2——介質(zhì)密度系數(shù),，無(wú)量綱 氣體壓力和密度的關(guān)系在一定的范圍內(nèi)基本上是線性關(guān)系： A1+A2pg=℃ (7) 因此，只要取兩組壓力和密度的對(duì)應(yīng)關(guān)系,，將式(8),、(9)組成一個(gè)二元一次方程組，就可求出A1,、A2值,。 A1+A2pg,1=ρ1 (8) A1+A2pg,2=ρ2 (9) 查表得知空氣在20℃、0kPa時(shí)密度為1.189kg/m3,；在20℃,、25kPa時(shí)密度為1.486kg/m3。將這些數(shù)據(jù)代入式(8),、(9)組成的方程組,，解得A1=1.189，A2=0.0119,。 根據(jù)式(6)可知： 
將數(shù)據(jù)qV=3000m3/h,，ρn=1.293kg/m3，A1=1.189,，A2=0.0119,，pg=5kPa，△p=0.7437 kPa代入式(10),，可求得：K=4025.5293,。 ② 同時(shí)進(jìn)行溫度,、壓力補(bǔ)償 選擇積算儀計(jì)算模型： 式中Tn——標(biāo)況溫度,，K,，取273.15K p0——當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ琸Pa pn——標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,，kPa,，取101.32kPa 根據(jù)式(11)可知：  
將數(shù)據(jù)qV=3000m3/h，ρn=1.293kg/m3,，L=273.15K,，pg=5kPa，p0=100kPa,，pn=101.32kPa,，t=20℃，△p=0.74377kPa代入式(12),，可求得：K=4025.3021,。 3.2 過(guò)熱蒸汽測(cè)量 由于過(guò)熱蒸汽密度受溫度、壓力影響較大,，因此對(duì)過(guò)熱蒸汽的密度,，要同時(shí)進(jìn)行溫度、壓力補(bǔ)償才能使得流量測(cè)量準(zhǔn)確,。 某測(cè)點(diǎn)介質(zhì)為過(guò)熱蒸汽,，管徑規(guī)格為Φ219×6，操作壓力為200kPa,，操作溫度為150℃,，刻度流量(z大流量)為10000kg/h,，當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?00kPa,。 通過(guò)威力巴流量計(jì)計(jì)算軟件可知，差壓上限為3.92113kPa,，該數(shù)據(jù)為差壓變送器使用范圍的z大值,。 由于測(cè)點(diǎn)中過(guò)熱蒸汽的操作壓力為200kPa，可設(shè)定其壓力補(bǔ)償范圍為0～400kPa,；操作溫度為150℃，可設(shè)定其溫度補(bǔ)償范圍為0～300℃,。 z高技術(shù)水平的差壓式流量測(cè)量技術(shù) MY-WLB威力巴采用了*符合空氣動(dòng)力學(xué)原理的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),，是一種在精度、功效及可靠方面達(dá)到了無(wú)比程度的傳感元件,。
1、用途
適用于氣體,、液體和蒸汽的高精度流量測(cè)量,。威力巴是一種差壓式、速率平均式流量傳感器,，通過(guò)傳感器在流體中所產(chǎn)生的差壓進(jìn)行流量測(cè)量。威力巴反映流體真實(shí)的流速,，其精度達(dá)到± 1.0%,，重復(fù)性達(dá)± 0.1%,。威力巴的突出優(yōu)點(diǎn)是：輸出一個(gè)非常穩(wěn)定,、無(wú)脈動(dòng)的差壓信號(hào)
2 、探頭的設(shè)計(jì)點(diǎn)
截面形狀的探頭能產(chǎn)生準(zhǔn)確的壓力分布,，固定的流體分離點(diǎn),；位于探頭側(cè)后兩邊、流體分離點(diǎn)之前的低壓取壓孔,，可以生成穩(wěn)定的差壓信號(hào),，并且有效防堵。內(nèi)部一體化結(jié)構(gòu)能避免信號(hào)滲漏,，提高探頭結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,，保持長(zhǎng)期高精度。 三,、焦?fàn)t煤氣流量計(jì)工作原理簡(jiǎn)介 當(dāng)流體流過(guò)探頭時(shí),，在其前部產(chǎn)生一個(gè)高壓分布區(qū)，高壓分布區(qū)的壓力略高于管道的靜壓,。根據(jù)伯努利方程原理,，流體流過(guò)探頭時(shí)速度加快，在探頭后部產(chǎn)生一個(gè)低壓分布區(qū),，低壓分布區(qū)的壓力略低于管道的靜壓,。流體從探頭流過(guò)后在探頭后部產(chǎn)生部分真空，并在探頭的兩側(cè)出現(xiàn)旋渦,。均速流量探頭的截面形狀、表面粗糙狀況和低壓取壓孔的位置是決定探頭性能的關(guān)鍵因素,。低壓信號(hào)的穩(wěn)定和準(zhǔn)確對(duì)均速探頭的精度和性能起決定性作用,。威力巴均速流量探頭能準(zhǔn)確地檢測(cè)到由流體的平均速度所產(chǎn)生的平均差壓。威力巴均速流量探頭在高,、低壓區(qū)有按一定準(zhǔn)則排布的多對(duì)取壓孔,，使準(zhǔn)確測(cè)平均流速成為可能 |
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