温度和压力对流量的补偿

    0　引　言

    在流量测量过程中,流体的操作工况不是一成不变的,例如温度、压力基本上都围绕设计工况波动,如果不考虑这些因素的影响,流量计的读数可能偏离真实的读数。对于流量精度要求较高场合,例如工厂物料进出口平衡需要贸易级精度,装置进出口物料平衡也需要一定精度来核算长期的能耗指标等,码头、装车系统则需要更高的计量精度,这不仅对流量计本身精度提出要求,而且需要对温度和压力的影响进行补偿计算,将测量的显示值折算后尽可能地靠近真实值,达到工艺的要求。

    对于严格的贸易计量,各个国家及国际上都有标准可以遵循,而且该标准规定的补偿公式均可由特定的流量计算机完成。流量计算机产品也是经国际组织或国家计量机构认证的,而且现场仪表(包括补偿的测量元)的精度等规格都是有严格规定的,当然造价也很高。

    对于不需要严密计量认证的情况,工艺的工况波动可能较大。出于成本的考虑,该补偿公式可以在DCS或PLC中组态完成,如果不对该流量进行补偿,将可能使显示值偏离真实值较远,影响操作,这时需要将补偿的公式透明化。有些厂家在DCS内部有固化的温压补偿公式模块,有些则没有。以下从液体和气体两个方面介绍补偿计算公式。

    1　液体流量测量补偿参数的影响

    1.1　温度的影响

    对于大多数油品,温度直接影响物料的密度指标,大多数的流量计测量的是体积流量,当不需要贸易级累积计量时,温度对密度的实际影响不大。例如:以20℃为基准,则其密度为恒定值,典型油品或其他液体(例如水)的密度补偿公式:

    q_m=(ρ₂₀-0.001 1)[1-f(t-20)]qV1　　(1)

式中　q_m———油品实际瞬时流量(折算为20℃时的质量流量),t/h;f———油品温度体积修正系数,f= 0. 001 19;ρ₂₀———油品20℃标准密度,0.718 6 kg/m³;t———油品实际温度,℃;_qV1———流量计显示流量值,m³/h。

    根据式(1),当实际温度72℃,温度偏离工况10℃时,计算偏离误差约1%。对测量影响不是太大的情况下,设计时基本上都没有对液体做温度补偿。如果不是贸易场合需要补偿,需要工艺提供该油品密度随温度变化的公式及相关参数,在DCS中组态实现。

    1.2　压力的影响

    由于液体的物理性质,压力的变化基本上对物料本身没有多大的影响,一般的测量场合不需要补偿。在要求精密测量的场合,压力的变化影响了测量仪表尤其是容积式仪表腔体的形变,导致测量的误差,例如涡轮流量计等,这时需要补偿,补偿的公式很复杂,标准API2543有详细的论述。