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差壓式流量計(jì)帶溫壓補(bǔ)償?shù)木唧w應(yīng)用

  差壓式流量計(jì)是由節(jié)流裝置與差壓變送器配套測量流體流量的一種流量測量儀表。它包括孔板、噴嘴、V型錐、阿牛巴和文丘里等,它具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、工作可靠、成本低廉和設(shè)計(jì)加工已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn),因而在化工生產(chǎn)中得到廣泛使用。在實(shí)際應(yīng)用中,絕大多數(shù)差壓式流量計(jì)使用工況總是偏離設(shè)計(jì)工況,造成流量計(jì)檢測氣態(tài)介質(zhì)流量時(shí)流量誤差較大。為了克服差壓式流量計(jì)因工況變化引起的測量誤差,所以常常把實(shí)際工況下的溫度壓力信號同時(shí)引入流量顯示的二次儀表中,針對設(shè)計(jì)工況下的溫度壓力參數(shù)自動進(jìn)行動態(tài)數(shù)學(xué)補(bǔ)償修正,使得差壓式流量檢測的流量能夠真實(shí)反映被測流體的實(shí)際流量。差壓式流量計(jì)的缺點(diǎn)是壓損較大,精度較低,對被測介質(zhì)特性比較敏感,但它仍然在工業(yè)流量測量中發(fā)揮其獨(dú)特的作用。
 
1、差壓式流量計(jì)測量原理:
 差壓式流量計(jì)是利用流體流動過程中,動能和靜壓勢能在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)換的原理進(jìn)行流量測量的。差壓式流量計(jì)由節(jié)流裝置及差壓測量裝置兩部分組成。節(jié)流裝置安裝在被測流體的管道中,流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生節(jié)流現(xiàn)象,動能和靜壓勢能相互轉(zhuǎn)換,節(jié)流裝置前后產(chǎn)生與流量(流速)成比例的差壓信號;差壓測量裝置(變送器)接收節(jié)流裝置產(chǎn)生的差壓信號,將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的流量進(jìn)行顯示。
 根據(jù)質(zhì)量守恒、能量守恒及流體連續(xù)性原理,推導(dǎo)出節(jié)流裝置前后壓差與流量的關(guān)系式為:
 

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Q  =C¸r1-b=1/4*epd2DR/
V1 1

 
式中:QV——瞬時(shí)體積流量;
差壓式流量計(jì)帶溫壓補(bǔ)償?shù)木唧w應(yīng)用 
C——流出系數(shù);(C=α/E = α×差壓式流量計(jì)帶溫壓補(bǔ)償?shù)木唧w應(yīng)用1-4;α為流量系數(shù)
差壓式流量計(jì)帶溫壓補(bǔ)償?shù)木唧w應(yīng)用 
E為漸近速度系數(shù))
 
ρ1——流體流經(jīng)節(jié)流件前的密度;
 
β——節(jié)流件開孔尺寸、管道直徑比,β=d/D;ε——可膨脹性系數(shù),對不可壓縮流體ε=1,可壓縮流
 
體0<ε<1;
 
d——工作溫度下節(jié)流件開孔直徑;
 
ΔP——節(jié)流件前后差壓
 
流量單位m3/h,長度單位 m,壓力單位KPa,密度單位
 
kg/m3。
 
根據(jù)上述原理,如果節(jié)流裝置制作好,節(jié)流件本身固有
 
參數(shù)幾乎不變,假如通過它能夠測量某種氣態(tài)介質(zhì)流量,那
 
么同一種介質(zhì)在不同工況下,其流量就有如下關(guān)系:
QV1/QV2= 差壓式流量計(jì)帶溫壓補(bǔ)償?shù)木唧w應(yīng)用差壓式流量計(jì)帶溫壓補(bǔ)償?shù)木唧w應(yīng)用DRV1/rV1÷ 差壓式流量計(jì)帶溫壓補(bǔ)償?shù)木唧w應(yīng)用差壓式流量計(jì)帶溫壓補(bǔ)償?shù)木唧w應(yīng)用DRV2/rV2………….1
差壓式流量計(jì)帶溫壓補(bǔ)償?shù)木唧w應(yīng)用 
( QV1 設(shè)計(jì)工況體積流量; QV2 實(shí)際工況體積流量; P V1設(shè)計(jì)工況差壓; PV2實(shí)際工況差壓;PV1設(shè)計(jì)工況密
 
度; PV2設(shè)計(jì)工況密度)
 
令ΔPV1=ΔPV2  (1)式簡化為:
r/
QV1/QV2= 差壓式流量計(jì)帶溫壓補(bǔ)償?shù)木唧w應(yīng)用    V 2 V 1  ……………(2)
 
根據(jù)PV1/PV2=PV1TV2 / PV2TV1
 
(Pv1為“設(shè)計(jì)工況1”的壓力 、PV2為“實(shí)際工況2”的壓力 、TV1為“設(shè)計(jì)工況1”的 K氏溫度、 TV2
 
“實(shí)際工況2”的K氏溫度)
 

故由(2)式化為:    
QV1=     ……………(3)
QV2 PV 2TV / PV 1TV 2
   

顯然由(3)式看出設(shè)計(jì)工況體積流量QV1與實(shí)際工況體積流量QV2間的補(bǔ)償修正關(guān)系只與相  PT_工況應(yīng)工況的溫度壓力有關(guān)。

2、差壓式流量計(jì)測量氣態(tài)介質(zhì)流量時(shí):
  壓力單位 KP a帶溫度壓力補(bǔ)償?shù)膶?shí)際應(yīng)用 溫度單位 K在化工生產(chǎn)過程中,有許多氣體流 流量單位 Nm3 /h量由于實(shí)際溫度、壓力的變化與波動而 偏離設(shè)計(jì)值(基準(zhǔn)值),勢必造成實(shí)際 的瞬時(shí)流量測量有誤差,導(dǎo)致累積流量 也會有誤差。為了修正該誤差,在 DCS中必需考慮對氣體流量測量進(jìn)行溫 壓補(bǔ)償計(jì)算。例如:在焦?fàn)t氣制甲醇生 產(chǎn)中,遇到***多的是焦?fàn)t煤氣流量補(bǔ)償計(jì)算、飽和蒸汽流量補(bǔ)償計(jì)算和空氣流量補(bǔ)償計(jì)算,下面以焦?fàn)t煤氣制甲醇采用的DCS應(yīng)用實(shí)例作介紹,其它氣體流量補(bǔ)償計(jì)算可參比本實(shí)例。
  在DCS系統(tǒng)中,一般可以做一個(gè)專用的溫壓補(bǔ)償功能模塊,工程人員完成相關(guān)參數(shù)的設(shè)置和回路連接即可。流量補(bǔ)償計(jì)算如下圖:
溫壓補(bǔ)償運(yùn)算功能模塊
  上圖中,“PT_工況”代表連接現(xiàn)場壓力采集信號通道,“TE_工況”代表連接現(xiàn)場溫度采集信號通道,“FT_補(bǔ)償前”代表連接現(xiàn)場工況流量采集信號通道,“FR_補(bǔ)償后”是電腦計(jì)算修正的流量數(shù)即溫壓補(bǔ)償后的瞬時(shí)流量值,它可在DCS電腦屏幕上顯示出該瞬時(shí)流量實(shí)際大小。
溫度壓力補(bǔ)償運(yùn)算功能模塊具體編程:
3、結(jié)語:
  差壓式流量計(jì)在測量氣態(tài)介質(zhì)流量時(shí),特別要關(guān)注所測量介質(zhì)的壓力溫度符合或不符合設(shè)計(jì)時(shí)的壓力溫度,如果工溫 度 壓 力 流 量T  E P T F T( 范 圍 :  0 – F s )流 量 測 量 位 號壓 力 測 量 位 號( 范 圍 : 0 – P s ) M p a溫 度 測 量 位 號( 范 圍 :  0 – T s ) ℃設(shè) 計(jì) 壓 力 P b = ? M p a設(shè) 計(jì) 溫 度 T b = ? ℃況與設(shè)計(jì)相差較大,那么必須按照上述方法加以補(bǔ)償修正流量值,方可準(zhǔn)確計(jì)量。

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