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過熱蒸汽計(jì)量的補(bǔ)償

時(shí)間:2009/9/10閱讀:3069
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在蒸汽的計(jì)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(guān)系不同,很難用一個(gè)簡(jiǎn)單的函數(shù)關(guān)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(yīng)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(zhì)與理想氣體大不相同,應(yīng)視為實(shí)際氣體。水蒸氣的物理性質(zhì)較理想氣體要復(fù)雜的多,故不能用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)式加以描述;所以,在以往的工程計(jì)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(nèi)存中,數(shù)據(jù)量很大。

   隨著電子技術(shù)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)(或單片機(jī))已廣泛應(yīng)用于流量測(cè)量?jī)x表中,其存儲(chǔ)能力、快速計(jì)算能力為準(zhǔn)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(jì)算機(jī)中,根據(jù)工況的溫度、壓力,從表中查出相應(yīng)的密度值。

2.1.2. 計(jì)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?cè)谟玫臄M合公式為:

                          (1)

式中:
t-溫度,℃;
P-表壓,Mpa;
蒸汽實(shí)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(diǎn)對(duì)公式(1)驗(yàn)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(jì)算,我們目前采用的密度補(bǔ)償公式的計(jì)算誤差太大,不能滿足計(jì)量?jī)x表的要求。如果在計(jì)算過程中將溫度單位按熱力學(xué)溫度K來計(jì)算,就無從談起其精度了。我部的能源計(jì)量絕大部分已進(jìn)入微機(jī)網(wǎng)絡(luò),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(gè)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(yīng)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(zhǎng)的非連續(xù)量,對(duì)于兩點(diǎn)之間的數(shù)據(jù),需經(jīng)過數(shù)學(xué)內(nèi)插處理獲得。 應(yīng)用公式計(jì)算;不需占用大量的內(nèi)存空間,便于智能儀表應(yīng)用,至于使用哪一個(gè)公式,根據(jù)不同場(chǎng)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(nèi),計(jì)算的過熱蒸汽及飽和蒸汽密度值*符合標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)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(zhǔn)確測(cè)量。對(duì)于確定是飽和蒸汽的場(chǎng)合,只需要將公式稍做變動(dòng),只用測(cè)溫或測(cè)壓,也可準(zhǔn)確計(jì)算飽和蒸汽密度。
 
2.2. 流量公式的確定:

在蒸汽計(jì)量中用節(jié)流元件作為傳感元件時(shí)用計(jì)算法進(jìn)行補(bǔ)償,其流量公式為:
           (2)
式中: qm-質(zhì)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(cè)流體密度,kg/m3;
β-節(jié)流件孔徑與直管段內(nèi)徑之比,β=d/D;
Δp-差壓,Pa;

  而用渦街流量計(jì)計(jì)量時(shí),它的輸出脈沖信號(hào)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(nèi)僅與漩渦發(fā)生體及管道的尺寸有關(guān),但是作為流量計(jì)在物料平衡及能源計(jì)量中需檢測(cè)質(zhì)量流量,這時(shí)流量的輸出信號(hào)應(yīng)同時(shí)檢測(cè)體積流量和流體密度,流體組份對(duì)流量計(jì)還是存在直接影響的,其流量公式為:
          (3)
式中: qv-體積流量,m3/h;
Sr-斯特勞哈爾系數(shù);
m-漩渦發(fā)生體兩側(cè)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(jīng),m;
f-漩渦的發(fā)生頻率,Hz/s;
        (4)
式中:
qv-體積流量,m3/h;
qm-質(zhì)量流量,Kg/s;
ρ-被測(cè)流體密度,kg/m3;
   由流量公式(2)、(4)可知,流量與密度的關(guān)系分別為與 和ρ成正比,如果用錯(cuò)將造成很大的計(jì)算誤差,同時(shí),溫度(℃)與熱力學(xué)溫度(K)的代入也應(yīng)正確處理。

   考慮上述原因,有必要對(duì)補(bǔ)償軟件和智能流量計(jì)算儀進(jìn)行測(cè)試和校準(zhǔn)。方法為:由《LG節(jié)流裝置設(shè)計(jì)及管理軟件》計(jì)算出對(duì)應(yīng)點(diǎn)補(bǔ)償流量的理論值,再對(duì)流量計(jì)輸入相同工況參數(shù)得到相應(yīng)的顯示值,這時(shí)將流量計(jì)的顯示值與理論值進(jìn)行比較即可達(dá)到校準(zhǔn)的目的。歷來流量校準(zhǔn)與設(shè)備和流量?jī)x表兩大主題是研究的中心,流量?jī)x表標(biāo)準(zhǔn)和檢定規(guī)程是流量準(zhǔn)確計(jì)量的保證,針對(duì)目前國(guó)內(nèi)智能流量演算器和相關(guān)計(jì)算機(jī)軟件的現(xiàn)狀,建議國(guó)家有關(guān)部門應(yīng)出臺(tái)一部相應(yīng)的檢定校準(zhǔn)規(guī)程,以便于技術(shù)監(jiān)督和管理,即依法治理。

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