過熱蒸汽計量的補償

在蒸汽的計量上，密度雖然也是溫度、壓力的函數(shù)，但不再遵循理想氣體狀態(tài)方程，且在不同壓力、溫度區(qū)間，函數(shù)關系不同，很難用一個簡單的函數(shù)關系式表示，因此著重論述一下常用水蒸氣密度的確定方法

2.1. 密度的確定：

   工程上應用的水蒸氣大多處于剛剛脫離液態(tài)或離液態(tài)較近，它的性質與理想氣體大不相同，應視為實際氣體。水蒸氣的物理性質較理想氣體要復雜的多，故不能用簡單的數(shù)學式加以描述；所以，在以往的工程計算中，凡涉及水蒸氣的狀態(tài)參數(shù)數(shù)值，大都從水蒸氣表中查出。把水蒸汽狀態(tài)參數(shù)表裝入儀表內存中，數(shù)據(jù)量很大。

   隨著電子技術的發(fā)展，計算機（或單片機）已廣泛應用于流量測量儀表中，其存儲能力、快速計算能力為準確、快速的確定水蒸氣的密度提供了有力的手段。
現(xiàn)在介紹在二次儀表中常用的水蒸氣密度的確定方法。

2.1.1. 查表法：把水蒸氣密度表裝入計算機中，根據(jù)工況的溫度、壓力，從表中查出相應的密度值。

2.1.2. 計算法：

◆ 自己擬合公式（或者出版物給出的公式）
◆ 烏卡諾維奇公式
◆ IFC1967公式

而目前，我們在用的擬合公式為：

                          （1）

式中：
t－溫度，℃；
P－表壓，Mpa；
蒸汽實際工況條件為：
工作壓力變化范圍：0.1～1.1MPa
工作溫度變化范圍：160～410℃
取特殊點對公式（1）驗證
1） p=0.2 MPa、t=160℃

查表得ρ＝1.01626kg/m³

2） p=0.5Mpa、t=200℃

查表得ρ＝2.35294kg/m³

3） p=0.8 MPa、t=250℃

查表得ρ＝3.41064kg/m³

4） p=1.1 MPa、t=400℃

查表得ρ＝3.59454kg/m³

   通過以上計算，我們目前采用的密度補償公式的計算誤差太大，不能滿足計量儀表的要求。如果在計算過程中將溫度單位按熱力學溫度K來計算，就無從談起其精度了。我部的能源計量絕大部分已進入微機網絡，因此，理想的是采用“IFC1967公式”（見附錄）。

2.1.3. 比較

   查表法：根據(jù)“IFC1967公式”制定的數(shù)表，考慮了各個不同區(qū)域的特性，它是Z完整的、Z全面的。但它數(shù)據(jù)量大，占了大量的空間，應用數(shù)表要首先判斷是飽和蒸汽還是過熱蒸汽，再查不同的數(shù)表，另外數(shù)表的變量是有一定步長的非連續(xù)量，對于兩點之間的數(shù)據(jù)，需經過數(shù)學內插處理獲得。 應用公式計算；不需占用大量的內存空間，便于智能儀表應用，至于使用哪一個公式，根據(jù)不同場所，不同需要，選用不同公式。采用“IFC1967公式”雖然公式繁雜一些，但在壓力為0～16.65MPa范圍內，計算的過熱蒸汽及飽和蒸汽密度值*符合標準。應用公式只需安裝有溫度、壓力變送器不需要判斷是飽和狀態(tài)或過熱狀態(tài)就可以準確測量。對于確定是飽和蒸汽的場合，只需要將公式稍做變動，只用測溫或測壓，也可準確計算飽和蒸汽密度。
 
2.2. 流量公式的確定:

在蒸汽計量中用節(jié)流元件作為傳感元件時用計算法進行補償，其流量公式為：
           （2）
式中： q_m－質量流量，kg/s；
c－流出系數(shù)；
d－節(jié)流件開孔直徑，m；
ε－可膨脹性系數(shù)；
ρ－被測流體密度，kg/m³；
β－節(jié)流件孔徑與直管段內徑之比，β＝d/D；
Δp－差壓，Pa；

  而用渦街流量計計量時，它的輸出脈沖信號不受流體組分變化的影響，即儀表系數(shù)在一定雷諾數(shù)范圍內僅與漩渦發(fā)生體及管道的尺寸有關，但是作為流量計在物料平衡及能源計量中需檢測質量流量，這時流量的輸出信號應同時檢測體積流量和流體密度，流體組份對流量計還是存在直接影響的，其流量公式為：
          （3）
式中： q_v－體積流量，m³/h；
Sr－斯特勞哈爾系數(shù)；
m－漩渦發(fā)生體兩側弓形面積與管道橫截面面積之比；
d－漩渦發(fā)生體硬面寬度,m；
D－表體通經，m；
f－漩渦的發(fā)生頻率，Hz/s；
        （4）
式中：
q_v－體積流量，m³/h；
q_m－質量流量，Kg/s；
ρ－被測流體密度，kg/m³；
   由流量公式（2）、（4）可知，流量與密度的關系分別為與 和ρ成正比，如果用錯將造成很大的計算誤差，同時，溫度（℃）與熱力學溫度（K）的代入也應正確處理。

   考慮上述原因，有必要對補償軟件和智能流量計算儀進行測試和校準。方法為：由《LG節(jié)流裝置設計及管理軟件》計算出對應點補償流量的理論值，再對流量計輸入相同工況參數(shù)得到相應的顯示值，這時將流量計的顯示值與理論值進行比較即可達到校準的目的。歷來流量校準與設備和流量儀表兩大主題是研究的中心，流量儀表標準和檢定規(guī)程是流量準確計量的保證，針對目前國內智能流量演算器和相關計算機軟件的現(xiàn)狀，建議國家有關部門應出臺一部相應的檢定校準規(guī)程，以便于技術監(jiān)督和管理，即依法治理。