干气的可压性决定了干气流量的计量比液体更为复杂。气体流量计的输出信号不仅取决于输入信号,还取决于气体的密度,即温度、压力(以下简称温度压力)的函数。所以在气体流量测量中,需要考虑温度、压力补偿。气体流量测量与控制系统在仪表设计或老设备改造中,应尽量使用微型计算机仪器,根据被测气体和仪表类型选择适当的数学模型,进行温度压力自动补偿。
大部分气体可近似地看作是理想气体,它的密度可以用校正理想气体状态方程表示。某些气体,例如水蒸气,与理想气体不同,它的密度不应该仅仅用理想气体状态方程来描述。气分干湿两种。对湿气来说,密度不仅取决于温度、压力,也取决于湿度。近几年,微机仪表的出现,简化了气体流量温压测量的补偿,提高了测量精度。
1.测得饱和蒸气,应采用单温补偿或单压力补偿。饱和水蒸气的密度与温度和压力(饱和蒸气密度表)是一个固定的关系。只要了解它们中的任何一种,就能确定饱和蒸汽的密度。
2.测量气体时,必须对温度压力进行补偿;气体一般按标准体积流量结算。由于气体的体积流温度或压力发生变化时,流量就会改变。
3.测量过热蒸汽时,必须对温度和压力进行补偿;蒸气通常是按质量流量计算的。蒸气密度和质量流量将因温度或压力的变化而改变。
4.液体测量通常不需要压力补偿。低于5MPa时,一般只考虑温度的影响。温度补偿是准确测量的必要条件。在普通的测量中,没有任何补偿,测量某些烃类(例如原油)通常需要温度和压力。
1.测量干气体流量的温压补偿。
用差压式气体流量计测量气体流量,基本公式如下:
关系式:q为被测气体在工作状态下的体积流量;在工作状态下测气体的密度;δp为差压力;K为该系数,包括流量系数、膨胀系数、管径等参数。从严格意义上讲,它还受温度和压力的影响,但其影响是微不足道的。介绍了温压补偿法,即补偿密度随着温度和压力的变化而变化。
2.测量湿度时的温压补偿。
湿和干空气的不同之处在于,其密度不仅取决于温度、压力,也取决于湿度。湿气对测量的影响虽然温度压力相对较小,但与仪器精度比不可忽略。水分密度可用下列公式表示:
计算式:0.8040℃,水蒸汽密度在标准大气压下,kg/m3;分别代表0℃和标准大气压下气体的密度、温度和压力;F为气体湿度,kg/m3,Z为气体压缩系数。
3.测量气体流量计的温压补偿。
水蒸汽流量计一般用质量流量qm作为标尺,基本流量公式是: