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涡街流量计温度压力与流量的关系

发布时间:2025-07-15 10:32:02

涡街流量计的测量结果与温度、压力密切相关,尤其是测量气体或蒸汽时,温度和压力的变化会直接影响流量计的输出值和实际流量值。以下是它们之间的关系及影响机制:


1. 温度、压力对流量测量的影响

(1) 对气体和蒸汽流量的影响

涡街流量计直接测量的是工况条件下的体积流量(Q,单位:m³/h),但实际工程中通常需要:

标准状态体积流量(Qₙ,Nm³/h)

质量流量(Qₘ,kg/h)

由于气体和蒸汽的密度(ρ)随温度(T)和压力(P)变化,若不进行补偿,会导致测量误差。

① 理想气体状态方程

PV=nRT⇒ρ=(P⋅M)/(R⋅T)

(M=摩尔质量,R=气体常数)

压力(P)升高 → 密度(ρ)增大 → 相同工况体积流量下,质量流量增加。

温度(T)升高 → 密度(ρ)降低 → 相同工况体积流量下,质量流量减少。

举例:

如果压力降低10%(如从1MPa降至0.9MPa),而流量计未补偿,则质量流量低估约10%。

如果温度升高50℃(如从20℃升至70℃),密度降低约14%,质量流量高估14%(若未补偿)。

② 蒸汽流量的特殊性

饱和蒸汽:密度仅由压力(P)或温度(T)决定(因两者一一对应),通常只需压力补偿。

过热蒸汽:需同时补偿压力(P)和温度(T),因为其密度受两者共同影响。


(2) 对液体流量的影响

液体通常视为不可压缩流体,温度和压力对密度影响较小,但仍需注意:

高温液体(如导热油):温度变化可能导致密度变化,需温度补偿。

高压液体:*端高压可能影响流量计机械结构,但一般不影响测量精度。


2. 温压补偿公式

(1) 标准状态体积流量(Qₙ)计算

Qn=Q×(P/Pn)×(Tn/T)

Q:工况体积流量(m³/h)

P:实际绝对压力(kPa)

T:实际绝对温度(K = ℃ + 273.15)

Pn:标准大气压(101.325kPa)

Tn:标准温度(273.15K 或 293.15K,取决于标准状态定义)


(2) 质量流量(Qₘ)计算

Qm=Q×ρ=Q×(P×M)/(R×T)

(适用于气体或蒸汽)


3. 实际应用中的补偿方式

补偿方式:内置温压补偿

适用场景:高端涡街流量计(如气体/蒸汽专用)

说明:流量计自带PT传感器,自动计算修正。


补偿方式:外接补偿

适用场景:普通涡街流量计 + DCS/PLC

说明:外接压力变送器、温度传感器,由控制系统计算。


补偿方式:手动补偿

适用场景:离线数据修正(如报表统计)

说明:根据历史温压数据人工修正流量值。


4. 不补偿的后果

贸易结算:气体/蒸汽流量误差可达 10%~30%,造成经济损失。

工艺控制:反应釜进气量、燃烧控制等因密度变化而失控。

蒸汽计量:饱和蒸汽未补偿压力时,温度变化会导致 5%~15% 的误差。


5. 关键注意事项

传感器安装位置

压力变送器应装在流量计上游(避免节流后压力降低)。

温度传感器需插入管道中心,确保测量准确。


标准状态定义

Nm³/h 的标准状态可能是 0℃ & 101.325kPa 或 20℃ & 101.325kPa,需与合同一致。


蒸汽测量优先补偿压力

饱和蒸汽用压力补偿更准确(温度测量延迟较大)。


总结

变量:压力(P)↑

对涡街流量计的影响:气体密度↑,质量流量↑

是否需要补偿?气体/蒸汽:必须补偿


变量:温度(T)↑

对涡街流量计的影响:气体密度↓,质量流量↓

是否需要补偿?气体/蒸汽:必须补偿


变量:液体

对涡街流量计的影响:影响*小(除非*端工况)

是否需要补偿?通常不需要


结论:

测量气体/蒸汽时,温压补偿必不可少,否则会导致显著误差。

测量液体时,一般无需补偿,除非高温或特殊工况。

正确选择补偿方式(内置/外接)可确保流量计的高精度和稳定性。

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