干氣的可壓性決定了干氣流量的計量比液體更為復雜。氣體流量計的輸出信號不僅取決于輸入信號,還取決于氣體的密度,即溫度、壓力(以下簡稱溫度壓力)的函數。所以在氣體流量測量中,需要考慮溫度、壓力補償。氣體流量測量與控制系統在儀表設計或老設備改造中,應盡量使用微型計算機儀器,根據被測氣體和儀表類型選擇適當的數學模型,進行溫度壓力自動補償。
大部分氣體可近似地看作是理想氣體,它的密度可以用校正理想氣體狀態方程表示。某些氣體,例如水蒸氣,與理想氣體不同,它的密度不應該僅僅用理想氣體狀態方程來描述。氣分干濕兩種。對濕氣來說,密度不僅取決于溫度、壓力,也取決于濕度。近幾年,微機儀表的出現,簡化了氣體流量溫壓測量的補償,提高了測量精度。
1.測得飽和蒸氣,應采用單溫補償或單壓力補償。飽和水蒸氣的密度與溫度和壓力(飽和蒸氣密度表)是一個固定的關系。只要了解它們中的任何一種,就能確定飽和蒸汽的密度。
2.測量氣體時,需要對溫度壓力進行補償;氣體一般按標準體積流量結算。由于氣體的體積流溫度或壓力發生變化時,流量就會改變。
3.測量過熱蒸汽時,需要對溫度和壓力進行補償;蒸氣通常是按質量流量計算的。蒸氣密度和質量流量將因溫度或壓力的變化而改變。
4.液體測量通常不需要壓力補償。低于5MPa時,一般只考慮溫度的影響。溫度補償是準確測量的條件。在普通的測量中,測量某些烴類(例如原油)通常需要溫度和壓力。
1.測量干氣體流量的溫壓補償。
用差壓式氣體流量計測量氣體流量,基本公式如下:
關系式:q為被測氣體在工作狀態下的體積流量;在工作狀態下測氣體的密度;δp為差壓力;K為該系數,包括流量系數、膨脹系數、管徑等參數。從嚴格意義上講,它還受溫度和壓力的影響,但其影響是微不足道的。介紹了溫壓補償法,即補償密度隨著溫度和壓力的變化而變化。
2.測量濕度時的溫壓補償。
濕和干空氣的不同之處在于,其密度不僅取決于溫度、壓力,也取決于濕度。濕氣對測量的影響雖然溫度壓力相對較小,但與儀器精度比不可忽略。水分密度可用下列公式表示:
計算式:0.8040℃,水蒸汽密度在標準大氣壓下,kg/m3;分別代表0℃和標準大氣壓下氣體的密度、溫度和壓力;F為氣體濕度,kg/m3,Z為氣體壓縮系數。
3.測量氣體流量計的溫壓補償。
水蒸汽流量計一般用質量流量qm作為標尺,基本流量公式是: