渦街流量計溫度壓力與流量的關系
渦街流量計的測量結果與溫度、壓力密切相關,尤其是測量氣體或蒸汽時,溫度和壓力的變化會直接影響流量計的輸出值和實際流量值。以下是它們之間的關系及影響機制:
1. 溫度、壓力對流量測量的影響
(1) 對氣體和蒸汽流量的影響
渦街流量計直接測量的是工況條件下的體積流量(Q,單位:m3/h),但實際工程中通常需要:
標準狀態體積流量(Q?,Nm3/h)
質量流量(Q?,kg/h)
由于氣體和蒸汽的密度(ρ)隨溫度(T)和壓力(P)變化,若不進行補償,會導致測量誤差。
① 理想氣體狀態方程
PV=nRT?ρ=(P?M)/(R?T)
(M=摩爾質量,R=氣體常數)
壓力(P)升高 → 密度(ρ)增大 → 相同工況體積流量下,質量流量增加。
溫度(T)升高 → 密度(ρ)降低 → 相同工況體積流量下,質量流量減少。
舉例:
如果壓力降低10%(如從1MPa降至0.9MPa),而流量計未補償,則質量流量低估約10%。
如果溫度升高50℃(如從20℃升至70℃),密度降低約14%,質量流量高估14%(若未補償)。
② 蒸汽流量的特殊性
飽和蒸汽:密度僅由壓力(P)或溫度(T)決定(因兩者一一對應),通常只需壓力補償。
過熱蒸汽:需同時補償壓力(P)和溫度(T),因為其密度受兩者共同影響。
(2) 對液體流量的影響
液體通常視為不可壓縮流體,溫度和壓力對密度影響較小,但仍需注意:
高溫液體(如導熱油):溫度變化可能導致密度變化,需溫度補償。
高壓液體:*端高壓可能影響流量計機械結構,但一般不影響測量精度。
2. 溫壓補償公式
(1) 標準狀態體積流量(Q?)計算
Qn=Q×(P/Pn)×(Tn/T)
Q:工況體積流量(m3/h)
P:實際絕對壓力(kPa)
T:實際絕對溫度(K = ℃ + 273.15)
Pn:標準大氣壓(101.325kPa)
Tn:標準溫度(273.15K 或 293.15K,取決于標準狀態定義)
(2) 質量流量(Q?)計算
Qm=Q×ρ=Q×(P×M)/(R×T)
(適用于氣體或蒸汽)
3. 實際應用中的補償方式
補償方式:內置溫壓補償
適用場景:高端渦街流量計(如氣體/蒸汽專用)
說明:流量計自帶PT傳感器,自動計算修正。
補償方式:外接補償
適用場景:普通渦街流量計 + DCS/PLC
說明:外接壓力變送器、溫度傳感器,由控制系統計算。
補償方式:手動補償
適用場景:離線數據修正(如報表統計)
說明:根據歷史溫壓數據人工修正流量值。
4. 不補償的后果
貿易結算:氣體/蒸汽流量誤差可達 10%~30%,造成經濟損失。
工藝控制:反應釜進氣量、燃燒控制等因密度變化而失控。
蒸汽計量:飽和蒸汽未補償壓力時,溫度變化會導致 5%~15% 的誤差。
5. 關鍵注意事項
傳感器安裝位置
壓力變送器應裝在流量計上游(避免節流后壓力降低)。
溫度傳感器需插入管道中心,確保測量準確。
標準狀態定義
Nm3/h 的標準狀態可能是 0℃ & 101.325kPa 或 20℃ & 101.325kPa,需與合同一致。
蒸汽測量優先補償壓力
飽和蒸汽用壓力補償更準確(溫度測量延遲較大)。
總結
變量:壓力(P)↑
對渦街流量計的影響:氣體密度↑,質量流量↑
是否需要補償?氣體/蒸汽:必須補償
變量:溫度(T)↑
對渦街流量計的影響:氣體密度↓,質量流量↓
是否需要補償?氣體/蒸汽:必須補償
變量:液體
對渦街流量計的影響:影響*?。ǔ?端工況)
是否需要補償?通常不需要
結論:
測量氣體/蒸汽時,溫壓補償必不可少,否則會導致顯著誤差。
測量液體時,一般無需補償,除非高溫或特殊工況。
正確選擇補償方式(內置/外接)可確保流量計的高精度和穩定性。
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