流体密度的常用补偿方法

　　流量是指流体在单位时间内流过一定截面积的量,测量流量的方法有很多,有:节流式、速度式、脉冲频率式、体积式、质量式等等。对于我国目前常用的流量计,基本上可以用以下两个表达式来表示:公式(1)适用于节流式流量计如标准孔板、标准喷嘴;公式(2)适用于速度式、脉冲频率式流量计如涡街、涡轮流量计、电磁流量计。

　　式中: qm为质量流量值; K为流量系数;ρ为流体密度;Δp为输入的差压值; f为速度流量计的输出频率。

　　从以上两式可以看出,流体的流量与流体的密度有正比关系,而大多数流体密度随工况的压力和温度的变化而变化,因此要准确测量流体的流量,必须对流体的密度进行补偿^[1]。

　　1　饱和蒸汽的补偿

　　水蒸汽携带热能密度大,是良好的热载体,在实际的供热系统中应用很广泛。未经过热处理的蒸汽称为饱和蒸汽。它具有如下特点:①饱和蒸汽的温度和压力一一对应,二者之间只有一个独立变量;②饱和蒸汽易凝结,在传输过程中如有热量损失,蒸汽中便有液滴或液雾形成,并导致温度和压力的下降。含有液滴或液雾的蒸汽称为湿蒸汽。湿蒸汽非常难于准确测量,我们目前只对干饱和蒸汽进行测量。

　　蒸汽流量都以质量流量为单位,而检测饱和蒸汽的常用流量计大多是速度式流量计[2],直接测量蒸汽在管道中的流速,在管道截面积和蒸汽密度已知的情况下,间接确定其质量流量。饱和蒸汽的密度随其压力的变化而变化,因此对饱和蒸汽进行压力补偿。饱和蒸汽的密度与压力的关系可根据饱和蒸汽热力学性质表查出。饱和蒸汽的热焓也可查表得出。饱和蒸汽的热流量等于瞬时蒸汽流量与工作条件下蒸汽的热焓之积,总能量等于热流量随时间的积累。

　　根据以上的方法,在以单片机为基础的智能仪表中实现非常方便,根据饱和蒸汽的压力查饱和蒸汽的性质表(如表1),利用差值的方法得出饱和蒸汽的密度和质量焓,再根据所选用的流量计的原理计算出当前的流量值。

　　2　过热蒸汽的补偿

　　经过热处理的蒸汽称为过热蒸汽。它具有如下特点:①过热蒸汽中绝不含有液滴或液雾;②过热蒸汽的温度和压力参数是两个独立的参数,过热蒸汽的密度由这两个参数决定。在工程中过热蒸汽较饱和蒸汽容易计量。

　　常用来检测过热蒸汽的流量计大多是速度式流量计,直接测量蒸汽在管道中的流速,再计算出其质量流量。过热蒸汽的密度随其压力和温度的变化而变化,因此要对过热蒸汽进行压力和温度补偿。过热蒸汽的密度与压力和温度的关系可根据过热蒸汽热力学性质表查出。过热蒸汽的热焓也可查表得出。它是二维表格(如表2),查起来较饱和蒸汽复杂些,但在单片机为基础的智能仪表中还是很容易实现的,采用多次差值法,即可得到准确的密度,如要得到精确度较高的密度,则将表格做得细,而且对压力、温度进行分段,在压力低段,将表格做得细,以后逐步放粗,这样就可实现高精度的密度补偿。