计算机组态中气体流量测量补偿公式推导

　　随着计算机控制系统的应用越来越广泛，许多生产用计量仪表也逐渐淘汰了原来智能流量积算仪输出参数直接显示流量的方法，而采用计算机组态方法进行计算。对于气体介质，其密度随着温度、压力不同而变化较大，组态时必须考虑这些情况。

　　1甚本概念及术语

　　1.1流体基本定律

　　流体流动过程遵循质量守恒定律和能量守恒定律，可用两个方程表示:

　　(1)连续性方程

　　因此，管道截面质量流量保持恒定，在物料核算及数据平衡时应采用质量流量。

　　(2)伯努利方程

　　式(2)说明压力下降时，流速会增加，这也是差压流量计工作原理的理论基础。

　　1.2流量计量状态

　　流体流动时根据状态不同，其流量分为:

　　(1)标况体积流量:指标准状况下(101.325Pa,2090)流体体积流量，用qvn表示，单位m3/s;

　　(2)工况体积流量:指工作状态下(工作温度、工作压力)流体体积流量，用qv表示，单位m3/s;

　　(3)质量流量:用qm表示，单位kg/s,由质量、密度、体积关系易得qm=qvn X ρn(ρn为标况密度)。

　　1.3流量密度补正

　　对于进行温度压力补偿的气体流量补偿公式的理论依据为气态方程:干气体密度在常温、常压下可用理想气体定律求出，在高压、低温时通常加人一个气体压缩系数给予修正:

　　对于不易液化的气体，如甲烷、乙烷、空气、O2, CO2, N2, H2等气体，Z=Zn可认为约为1.在实际应用中，通常已知的参数是设计状态下的参数和工作状态下的参数。根据式(3)也可得:

　　2各种情况下普通干气体流量补偿公式

　　2.1干气体流量补正

　　对于被测介质通过节流装置，差压变送器测量流量根据伯努利方程得出:

　　(1)被测介质温度、压力比较稳定，不需加温度、压力补偿最大质量流量

　　ΔP为差压;ΔP max为最大体积流量对应仪表最大差压;现场为差压变送器时，根据电流标度变换容易得出△P/ΔP max ；现场为流量变送器时，根据电流标度变换容易得出工作状态体积流量转化为标况体积流量:

　　(2)被测介质温度比较稳定，只加了压力补偿时:流量计测得最大流量即为设计状态下最大流量:对气体一般都为标况体积，单位m3/s，根据式(5),最大质量流量:

　　根据电流标度变换容易得出△P/Δpmax;或体积流量由式(6)得:

　　同样推得工作状态下体积流量: