針對氣體和蒸汽流體在流量測量中由于溫度和壓力的變化導(dǎo)致測量偏差的問題 ，需要通過對流量的測量進行溫度、壓力的補償修正來保證流量測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確。介紹了***常用的差壓式流量計的測量原理以及測量方法，對氣體和蒸汽的溫壓補償技術(shù)及計算公式，分析了不同溫壓補償方式的實用性，并用實例講解了相關(guān)公式的使用方法。***后，提出了工程實踐中溫壓補償需要注意的問題。

在化工裝置中常見的流體介質(zhì)主要有氣體、蒸汽、液體等。其中，液體的體積幾乎不受壓力變化的影響，只與溫度變化有關(guān)，而且當(dāng)溫度變化較小的情況下，液體體積的變化很小，因而一般不需要進行溫度補償和壓力補償。而氣體、蒸汽隨溫度和壓力變化帶來的流體特性的變化較大，從而使流量測量的結(jié)果也有較大偏差。因此，在氣體和蒸汽測量流量時引入溫壓補償計算可以一定程度地提高測量的準(zhǔn)確性。

流量計的形式多種多樣，根據(jù)傳感器的不同分為差壓式、線性、脈沖式三類。差壓式包括孔板、文丘里管、內(nèi)錐流量計、彎管流量計等；線性類包括電磁流量計和質(zhì)量流量計等；脈沖式包括渦街流量計、橢圓齒輪流量計等。其中差壓式流量計是化工生產(chǎn)中***常見的流量計，也是應(yīng)用***多的流量計。因此，以差壓式流量計為例，探討其在氣體、蒸汽介質(zhì)流量測量時的溫度以及壓力的補償計算。

１.差壓式流量測量原理

差壓式流量計是利用管道中的流體流過節(jié)流裝置時，在節(jié)流裝置前后兩側(cè)產(chǎn)生的壓力差值與通過節(jié)流裝置的介質(zhì)流量的平方成正比的特性來進行流量測量的。

差壓式流量計包括節(jié)流裝置、差壓變送器等部分。節(jié)流裝置安裝在需測量的流體所處的管道中，差壓變送器通過引壓管連接節(jié)流裝置，置于管道旁。

差壓式流量計流量測量基本方程式如下：

從式（1），式（2）可以看出，通過差壓式流量計

測量的流量與節(jié)流裝置兩側(cè)產(chǎn)生的差壓及介質(zhì)的密度都有關(guān)系，流量與差壓的平方根成正比。

２.測量氣體流量溫壓補償

在化工生產(chǎn)中，常見的氧氣、氮氣等大部分氣體，其組分單一穩(wěn)定，在壓力小于１ＭＰａ時，氣體的壓縮系數(shù)可以近似看作１，可以認為該氣體滿足理想氣體狀態(tài)方程，稱這種氣體為一般氣體。這種近似方法簡化了計算，也基本可以滿足工程需要。筆者只針對此類一般氣體討論氣體溫壓補償計算方法。

２．１氣體溫壓補償原理

理想氣體符合波義耳－馬略特定律和蓋 ·呂薩克定律，從這兩個定律可以推導(dǎo)出如下方程，即理想氣體狀態(tài)方程：

2.2氣體溫壓補償公式

根據(jù)式（2）可以推出在設(shè)計工況下流體的體積流量，進而推導(dǎo)出設(shè)計工況和實際工況的流量關(guān)系為

式中：′ ———實際工況下體積流量，ｍ３／ｈ； ———

ｑＶ ｑＶＳ設(shè)計工況下體積流量，ｍ３／ｈ；ρＳ ———設(shè)計工況密度，ｋｇ／ｍ３； ———實際工況密度，ｋｇ／ｍ３。ρ

再根據(jù)式（５）～（７）可以得到實際工況和設(shè)計工況流量關(guān)系［３］：

式 中：ｐＳ ———設(shè) 計 工 況 壓 力 （表 壓 ），ＭＰａ；ＴＳ ———設(shè)計工況溫度，℃；ｐ０ ———標(biāo)況大氣壓，０．１０１ＭＰａ；Ｔ ———實際工況溫度，℃；Ｔ０ ———標(biāo)況溫 度，２７３．１５ Ｋ；ｐ———實 際 工 況 壓 力 （表壓），ＭＰａ。

式（８）即一般氣體的溫壓補償公式。很多ＤＣＳ廠家都以此為數(shù)學(xué)模型建立溫壓補償模塊，計算時只需在流量計附近再設(shè)置相應(yīng)的溫度、壓力測點，將實際測量數(shù)據(jù)引入至ＤＣＳ的溫壓補償模塊進行計算即可。此公式用于差壓變送器現(xiàn)場計算時，特別

2.3舉例

從此例的計算結(jié)果看出，因為實際檢測溫度、壓力與設(shè)計溫度、設(shè)計壓力的差值，***終導(dǎo)致實際流量應(yīng)為測量流量的０．９２倍，即測量值每小時要相差２４ｍ３，從而對化工裝置的過程控制影響較大，所以對于其他價格昂貴的氣體來說此類誤差帶來的影響更大。因此，化工裝置中的氣體測量，為了保證測量的準(zhǔn)確性，必須采取溫壓補償技術(shù)來修正測量偏差。

３.測量蒸汽流量溫壓補償

蒸汽又可以分為飽和蒸汽和過熱蒸汽。水在一定的壓力之下加熱至沸騰開始逐漸汽化變?yōu)檎羝藭r蒸汽的溫度叫做飽和溫度，這時候的蒸汽就是飽和蒸汽。將飽和蒸汽繼續(xù)加熱，當(dāng)蒸汽的溫度升高超過當(dāng)前蒸汽壓力下的飽和溫度時，這種蒸汽就稱為過熱蒸汽。該種氣體物理性質(zhì)與理想氣體有差別，只能看做實際氣體，不可用理想氣體狀態(tài)方程推導(dǎo)出的氣體溫壓補償公式來進行溫壓補償計算。

３．１蒸汽溫壓補償公式

蒸汽的流量一般用質(zhì)量流量表示。由差壓式流量計流量公式可以看出，密度在流量測量中對測量結(jié)果有較大影響，只有對密度值修正，才能減小測量誤差，提高測量的準(zhǔn)確性。修正后測量公式如下：

3.2.2查表法

ＩＦＣ－６７和IＡＰＷＳ－ＩＦ９７公式計算量都較大，不適合一般使用者。其他狀態(tài)方程、擬合公式應(yīng)用有一定的范圍限制，不適合所有場合。相關(guān)根據(jù)ＩＦＣ－６７公式計算編制蒸汽密度表（對于該蒸汽密度表中兩點之間的數(shù)據(jù)可以通過數(shù)學(xué)內(nèi)插值處理的方法來求出），該蒸汽密度表數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)齊全，簡單易查，而且在化工生產(chǎn)中常用的蒸汽一般溫度為０～６００℃，壓力為０．１～５．０ＭＰａ。ＩＦＣ－６７公式和ＩＡＰＷＳ－ＩＦ９７公式在以上范圍的計算偏差很小，因而蒸汽密度表可以滿足需要，目前仍然是廣泛使用的方法。

３．３ 不同密度求取方法結(jié)果比較

對于以上蒸汽密度求取方法取一些樣本進行比較驗證，結(jié)果見表２，表３所列。

從表２可以看出，飽和蒸汽擬合公式計算結(jié)果與查表法查到的結(jié)果相近，偏差較小，可以滿足一般計算要求。

從表３可以看出，在蒸汽溫度１５０～２３０℃，壓力為０．１～０．４ＭＰａ（Ａ）時，三種密度計算方法的計算結(jié)果偏差比較小。從蒸汽溫度２５０℃，壓力為０．５ＭＰａ（Ａ）時開始，莫里爾狀態(tài)方程和烏卡諾維奇狀態(tài)方程與查表法計算結(jié)果偏差開始逐漸增大。因此，在工程實踐中，選擇兩種狀態(tài)方程進行密度計算的時候一定要對介質(zhì)的工況進行分析，選擇合適的方法保證計算準(zhǔn)確。

４.進行溫壓補償計算需注意的問題

在實際工作中，溫壓補償技術(shù)的應(yīng)用還存在許多問題，導(dǎo)致了溫壓補償準(zhǔn)確性有所降低，因而把工程實踐中遇到的問題列舉出來，希望能引起大家的重視。

１）理想氣體狀態(tài)方程只適合于在低壓區(qū)（壓力小于１ＭＰａ）氣體的壓縮系數(shù)近似看作１的一般氣體。

對于其他高壓氣體，在進行溫壓補償計算時需要考慮壓縮系數(shù)等因素修正，以***大程度保證計算準(zhǔn)確。

2）筆者僅以***常見的差壓式流量計為例，介紹了溫壓補償技術(shù)及公式，對于線性、脈沖式流量計，因為流量公式與差壓式流量計不同，故溫壓補償公式也會有些不同，要特別注意。

3）對于不符合理想氣體狀態(tài)方程的蒸汽也不適用本文中推導(dǎo)的氣體溫壓補償公式。采用DCS廠商提供的此類簡單補償公式進行蒸汽溫壓補償，在一些工況下使用尚可，在另一些工況使用可能會產(chǎn)生較大的誤差。對于蒸汽測量準(zhǔn)確性要求較高的場合，建議使用專門的流量計算機，其中有較為準(zhǔn)確的算法，以確保測量準(zhǔn)確。

4)選取任何種溫壓補償技術(shù)和算法一定要注意相應(yīng)的限制條件，方法選擇正確是溫壓補償計算準(zhǔn)確的前提。實際計算時還要特別注意溫度、壓力單位的正確選擇。

5)想要獲得準(zhǔn)確的溫壓補償結(jié)果還必須有準(zhǔn)確的流量 溫度 壓力測量值 這是進行溫壓補償?shù)那疤?。因此，相關(guān)儀表的選型是否得當(dāng)、安裝位置是否合理、安裝方式是否正確對溫壓補償結(jié)果都有很大影響.

5.結(jié)束語

由于氣體和蒸汽的性質(zhì)原因，為了保證氣體、蒸汽流量測量準(zhǔn)確性 必須對流量測量結(jié)果進行溫度壓力的補償修正。若缺少了該步驟，或不重視此步驟，就會帶來很大的誤差，從而影響到整個化工生產(chǎn)過程控制。筆者介紹了差壓式流量計進行氣體和蒸汽流量測量時溫度壓力補償修正的原理和方法，并舉例說明計算過程，并提出了工程實踐中需要注意的問題。選擇合適的溫壓補償方法將使氣體、蒸汽流量測量準(zhǔn)確性有效地提高。