溫度壓力補償在生產(chǎn)計量中的應(yīng)用

秦王丹

（桂林市計量測試研究所，廣西 桂林 541004）

控制企業(yè)的生產(chǎn)成本，是企業(yè)一直追求發(fā)展的目標(biāo)。生產(chǎn)計量在企業(yè)考核生產(chǎn)成本中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，不僅能有效衡量生產(chǎn)成本使用價值，還能提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，促進(jìn)企業(yè)有序的發(fā)展。在實際的計量過程中，由于有些生產(chǎn)因素受溫度和壓力變化的影響較大，比如生產(chǎn)中產(chǎn)生的蒸汽和化工氣體等，對于這種特征的氣體應(yīng)采用溫度與壓力補償?shù)姆椒ㄟM(jìn)行計量，從而保證測量的有效性和科學(xué)性。

1 進(jìn)行溫度壓力補償?shù)谋匾苑治?/h2>

對于液體計量來講，主要的計量參數(shù)就是液體的密度。在利用溫度壓力補償法計量液體時，由于液體無法壓縮，更不存在壓力問題，因此，液體的生產(chǎn)計量只受溫度的變化而影響。如：當(dāng)溫度降低時，液體的密度就會增加。但是如果測量對象是氣體時，不僅要考慮它的溫度變化，還要掌握壓力對測量氣體的影響。下面這個公式是氣體在溫度和壓力均在理想狀態(tài)下推論所得。

理想氣體狀態(tài)下的方程式為：

由上式可知，其主要受壓力、溫度以及摩爾質(zhì)量和比例系數(shù)所決定。在實際生產(chǎn)過程中，介質(zhì)的壓力、溫度等影響因素都會受到外部影響而產(chǎn)生一定的變化，從而就導(dǎo)致所測量介質(zhì)的密度會偏離理想狀態(tài)下的數(shù)值，出現(xiàn)測量誤差。因此，在考慮到由于外部原因的影響所造成的測量誤差，在對蒸汽或是氣體測量過程中，要利用溫度壓力補償原理，使其測量數(shù)值更接近標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值。

2 計算機實現(xiàn)溫度壓力補償

2.1 液氨溫度補償

液氨即無水氨，是一種具有強烈氣味的無色液體。在企業(yè)生產(chǎn)過程中，液氨隨著溫度的變化會發(fā)生劇烈的變換，因此要通過溫度壓力補償原理對其矯正。其方程公式為：qm=qv20{ρ20+（ρ-ρ20）}，其編程過程如表1。

表1

2.2 蒸汽溫度、壓力補償

在對蒸汽氣體測量過程中，必須要保證對溫度和壓力補償?shù)耐瑫r進(jìn)行。根據(jù)體積流量和質(zhì)量轉(zhuǎn)化關(guān)系可得蒸汽公式為：

其中，qv0為給定的溫度和壓力（T0，p0），ρ0為給定的流量和密度。

其編程過程如表2。

3 水蒸氣流量的補償

通過我們?nèi)粘５纳罱?jīng)驗得知，對水進(jìn)行持續(xù)加熱，并達(dá)到一定溫度和壓力時，水會由于溫度的變化而沸騰，并產(chǎn)生水蒸氣，在這里我們稱為飽和水。當(dāng)飽和水的溫度保持不變時，蒸汽和水中的混合物結(jié)合成為濕飽和蒸汽。如果將飽和水繼續(xù)加熱，這時飽和水會隨著溫度的變化而全部變成水蒸氣，此時的蒸汽我們稱為干飽和蒸汽。如若此時保持溫度不變的情況下，對蒸汽實施加壓，不僅蒸汽的溫度會持續(xù)升高，其體積也會隨之變大，此時的蒸汽我們稱為過熱蒸汽。在此需要我們注意的是，在計量氣體流量時，應(yīng)考慮到壓力、溫度與密度的變化，不能使用理想狀態(tài)下的氣體計量公式。下面分別以查表法、公式法以及流量公式法詳細(xì)介紹水蒸氣的密度值。

表2

3.1 查表法

Dcs集散控制系統(tǒng)和plc自動化控制系統(tǒng)，是我們常用的介質(zhì)密度查閱系統(tǒng)，在我們實際計量過程中，將測量的溫度與壓力逐一輸入該系統(tǒng)中，就可以通過系統(tǒng)計算得出相應(yīng)的密度值。查表法是一種易操作、簡單明了的密度計量法，不僅能直接得出介質(zhì)的密度值，還具有一定的科學(xué)性。

3.2 公式法

通過推理得知濕蒸汽的密度為：

公式中的ρ為濕蒸汽的密度，計量單位為kg/m3，pg為水蒸氣密度，計量單位為kg/m3，ρ1為水密度，計量單位為kg/m3，x為干飽和蒸汽密度，其編程過程如表3。

表3

3.3 流量公式法

在企業(yè)生產(chǎn)過程中，通常會利用節(jié)流裝置來測量蒸汽的密度值，并通過節(jié)流儀表來進(jìn)行常規(guī)測量，并在測量過程中，將蒸汽中的節(jié)流因子作為傳感因子時，其計算密度的工程如下：

公式中的qm為質(zhì)量流量，其計量單位為kg/s，C為流出系數(shù)，并通過與節(jié)流因子確定比較后的計量方法得出直徑比β的公式為C=f（ReD，β），g為計量氣體的膨脹系數(shù)，并且該推導(dǎo)公式主要以膨脹系數(shù)的變化來進(jìn)行驗證，從而得出氣體隨著溫度和壓力變化后的密度值。

4 儀表實現(xiàn)溫度、壓力補償

4.1 WP系列儀表質(zhì)量流量計算公式

WP微處理器儀表常被企業(yè)應(yīng)用于生產(chǎn)計量當(dāng)中，其對介質(zhì)變化不定的溫度與壓力能夠進(jìn)行有效的補償，使測量的結(jié)果更接近于實際值。WP系列儀表在蒸汽計量中有更顯著的測量效果，不僅能有效解決企業(yè)的蒸汽計量的成本消耗，還能提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。WP系列儀表在使用過程中，由于操作人員輸入電子信號的不同，會有不同的補償算法，下面簡單介紹一下其中的幾種補償算法。

4.2 輸入信號為線性時的補償算法

（1）在企業(yè)生產(chǎn)計量過程中，操作人員將質(zhì)量流量單位輸入WP系列儀表時，此時儀表系數(shù)為：K=1。

（2）在企業(yè)生產(chǎn)計量過程中，操作人員將體積流量單位輸入WP系列儀表時，如若儀表系數(shù)K是一個變化的值，那么在計算過程中，無溫度和壓力補償。

例如：WP系列儀表數(shù)據(jù)信息如下。

流量輸入值為：6～20，單位為m3/h；量程值為0～20，單位為mA；氣體的密度值為：0．928，單位為kg/m3。

根據(jù)推導(dǎo)公式qm=kρqv，將數(shù)值帶入得出：

4.3 輸入信號為未開方的差壓補償法

根據(jù)介質(zhì)的質(zhì)量流量值計算公式求儀表系數(shù)K的值。系統(tǒng)數(shù)據(jù)如表4。

表4

4.4 WP系列儀表的參數(shù)設(shè)定

在使用WP系列儀表前，應(yīng)將其參數(shù)進(jìn)行科學(xué)設(shè)定，提高測量的有效性和準(zhǔn)確性。首先在儀表上找到SET鍵，按下此鍵會出現(xiàn)CLK字樣，將其值設(shè)定為132。其次在按下SET鍵時，再按下鍵，大概25秒后，儀表會自動進(jìn)入二級參數(shù)設(shè)定，如表5。

表5 二級參數(shù)設(shè)定表

然后進(jìn)入一級設(shè)定，將企業(yè)測量的數(shù)值輸入儀表內(nèi)，參數(shù)設(shè)定完畢。

5 結(jié)語

綜上所述，在實際生產(chǎn)計量過程中，利用溫度壓力補償原理的方法測量蒸汽或是其他氣體的密度值，不僅能有效控制企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，還能提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，促進(jìn)企業(yè)快速發(fā)展。近年來，經(jīng)過企業(yè)在生產(chǎn)計量方面的實際應(yīng)用，有效證明了溫度壓力補償法不但是企業(yè)財務(wù)部門監(jiān)控成本的重要手段，還能有效保障生產(chǎn)計量的有效性、準(zhǔn)確性和科學(xué)性。

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