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摘 要：本文主要从标准节流装置流量方程入手，分析研究了工况参数对煤气流量测量数据的影响，说明温度、壓力、湿度等参数对流量的准确测量至关重要，以GB/T 2624-93、GB/T18215.1-2000中规定的标准节流装置及流量方程计算出工况参数对流量计量数据的影响值，分析说明煤气流量测量中进行参数影响修正的必要性。
关键词：工况参数；流量；测量；影响
引言
煤气作为企业重要的能源介质，在生产过程中起着非常重要的作用，煤气消耗的多少是以计量仪表的数据作为依据的，因此准确测量消耗数据是企业核算能耗成本、反映企业工艺操作水平和管理水平的重要前提和参考。在能源计量及数据传递过程中，无论是仪表计量、统计分析还是工序能耗指标等，都是在标准状态下的数据，或根据标准状态下的数据折算成热值后的数据，具有同工序或同行业的可比性，非标准状态下或工况下的数据没有可比性和指导性的，是无意义的，所以，以下将逐一分析各个工况参数对测量数据的影响，提出合理的补偿模型，，将实际工况测量数据准确折算成标准状况下的数据。
1.流体测量的理论基础
本文以GB/T 2624-93、GB/T 18215.1-2000中规定的标准节流装置及流量方程为分析基础和理论依据，并以20℃、1标准大气压为标准状态。标准节流装置有标准孔板、标准喷嘴、标准文丘里管等，流量方程如下：
式中：qm、d、ΔP、ρ1的单位分别为㎏/s、mm、Pa、kg/m3。
进一步变换为下式：
式中：q20、M、d、ΔP、ρ1的单位分别为Nm3/h、㎏/h、mm、kPa、kg/m3。
从上述流量方程的推导可以看出：实际工况与标准工况的流量测量数据是不同的，也就是说工作温度、工作压力是影响测量数据的重要工况因素，另外上述推导计算中所用的介质密度也是标况下的干煤气密度，在实际工况中煤气一般是湿度很大的，这时就要对湿煤气密度进行补偿修正，而湿度对介质其它物理参数如粘度、雷诺数等的影响是很小的，进而间接地对流出系数C和膨胀系数ε1的影响更是微弱的，完全可以忽略不计，这样就只有密度对流量产生影响。下面具体分析温度、压力（以下简称温压）和湿度工况参数对煤气流量测量数据的影响及如何建立合理补偿模型的问题。
2温压对煤气流量测量数据的影响
在实际测量过程中，影响煤气计量数据的重要工况参数有三个：工作压力、工作温度和湿度。由于气体的可压缩性，决定了它的流量测量比液体复杂，仪表的输出信号除了与输入信号有关，还与气体密度有关，而气体的密度又是温度和压力的函数。在煤气测量中，工作温度、工作压力都是可测量的工况参数，其引起的流量误差比较明显，也容易发现并克服，只要确保温度传感器、变送器和压力变送器、差压变送器不超过仪表选定时的误差，流量的误差限是可知的。虽然在仪表的设计、选型时，这两个参数作为设计依据已经包含在结果数据中，但是，在运行过程中，温压参数是实时变化的，所以，我们在煤气流量测量系统设计时，应同步考虑进行温压测量，尽量采用高精度、智能化的变送仪表，根据实时测量出的温度、压力数据，配合选用合适的数学模型，对煤气流量实施温压自动补偿，便可以准确修正温度、压力这两个工况参数对煤气流量的影响，从而提高流量测量的精度。
3湿度对煤气流量测量数据的影响
气体有干、湿之分，对于湿气体，其密度除了与温度、压力有关外，还与湿度有关，而湿度的变化是一般常规仪表无法修正的，也是常常被人们忽视的。在实际流量测量工作中，通过比较节流装置流量量程和差压对应关系，发现湿度对流量值的影响还是很大的，以干气体和100%湿气体分别计算的流量量程差值达到20%左右。我们现有工艺加工的煤气普遍带有一定的湿度，如果不考虑这一点，对流量测量数据准确性是肯定有影响的。以下根据流量方程进行推算，导出湿度影响计量数据的理论计算公式。ρg为干气体工况下的密度，其余符号遵循GB/T 2624-93、GB/T 18215.1-2000中的规定。
在节流装置进行设计、选型时，用户提供的（气体介质）工艺最大量和常用量必须是标准状态下的干气体量，这样才能保证仪表按设计参数投入运行后的读（下转第105页）（上接第102页）数值是标准状态下的干气体值或流过节流装置的湿气体中的干部分的值。
当介质为干气体时，φ=0，根据式（1）知仪表的计量数据为：
当介质为湿气体时，φ≠0，湿度对介质的直接影响就是介质中含有了水分，湿气体密度ρ1与干气体密度ρg相比发生了变化，即介质中增加了湿部分的密度ρs1同时降低了干部分的密度ρg1。而湿度对介质其它物理参数如粘度、雷诺数等的影响是很小的，进而间接地对流出系数C和膨胀系数ε1的影响更是微弱的，完全可以忽略不计。这样就只有密度对流量产生影响。
仪表的读数q20是标准状态下的干气体值，而流过节流装置的是湿气体qv，q20与qv之间的关系为：
将 称之为湿气体“等效标态”密度，
将（4）式代入（2）式：
比较（3）式和（5）式，对于某一测量系统，以干气体设计数据作为运行数据，在产生同样差压下，干、湿气体流量的大小区别取决于 （分别定义为Kg和Ks）。将两者相比定义为Kφ：
以我厂一轧车间加热炉用焦炉煤气的测量系统为例，节流装置采用标准孔板，带有温度压力补偿，节流装置设计及结果：工作压力110kPa（绝压），工作温度50℃，干气体，流量变送器量程1kPa，流量量程5000Nm3/h，煤气标准状态下密度0.48kg/m3。而实际煤气湿度为80%，饱和水份密度0.083kg/m3，饱和水蒸汽压力12.337kPa，经计算后ρg1=0.401kg/m3，ρg=0.4652kg/m3，ρ1=0.4405kg/m3，则Kφ=0.886。即在110kPa（绝压）、50℃条件下，80%湿度与干气体之间的计量结果相差11.4%，可见气体湿度对流量测量数据的影响是比较大的。
4结论
以上我们详细分析了各种工况参数对煤气流量测量数据的影响，由此可见：如果在流量测量环节中不重视这些工况参数，那么就会给测量带来误差，有时这种误差会高达10%以上，甚至更大，使仪表的测量值变得毫无意义，所以在煤气流量测量系统设计时必须充分考虑介质温度、压力、湿度等工况参数的影响，选用合适的数学模型，进行综合的参数修正补偿，只有这样才能保证能源计量的准确性，贸易双方的结算才能正常地进行。
参考文献：
[1]梁国伟，蔡武昌.流量测量技术及仪表.机械工业出版社，2002
[2]孙淮清，王建中.流量测量节流装置设计手册[M].北京：化学工业出版社，2001.
[3]GB/T 2624-93，流量测量节流装置用孔板、喷嘴和文丘里管测量充满圆管的流体流量[S].
关键词：工况参数；流量；测量；影响
引言
煤气作为企业重要的能源介质，在生产过程中起着非常重要的作用，煤气消耗的多少是以计量仪表的数据作为依据的，因此准确测量消耗数据是企业核算能耗成本、反映企业工艺操作水平和管理水平的重要前提和参考。在能源计量及数据传递过程中，无论是仪表计量、统计分析还是工序能耗指标等，都是在标准状态下的数据，或根据标准状态下的数据折算成热值后的数据，具有同工序或同行业的可比性，非标准状态下或工况下的数据没有可比性和指导性的，是无意义的，所以，以下将逐一分析各个工况参数对测量数据的影响，提出合理的补偿模型，，将实际工况测量数据准确折算成标准状况下的数据。
1.流体测量的理论基础
本文以GB/T 2624-93、GB/T 18215.1-2000中规定的标准节流装置及流量方程为分析基础和理论依据，并以20℃、1标准大气压为标准状态。标准节流装置有标准孔板、标准喷嘴、标准文丘里管等，流量方程如下：
式中：qm、d、ΔP、ρ1的单位分别为㎏/s、mm、Pa、kg/m3。
进一步变换为下式：
式中：q20、M、d、ΔP、ρ1的单位分别为Nm3/h、㎏/h、mm、kPa、kg/m3。
从上述流量方程的推导可以看出：实际工况与标准工况的流量测量数据是不同的，也就是说工作温度、工作压力是影响测量数据的重要工况因素，另外上述推导计算中所用的介质密度也是标况下的干煤气密度，在实际工况中煤气一般是湿度很大的，这时就要对湿煤气密度进行补偿修正，而湿度对介质其它物理参数如粘度、雷诺数等的影响是很小的，进而间接地对流出系数C和膨胀系数ε1的影响更是微弱的，完全可以忽略不计，这样就只有密度对流量产生影响。下面具体分析温度、压力（以下简称温压）和湿度工况参数对煤气流量测量数据的影响及如何建立合理补偿模型的问题。
2温压对煤气流量测量数据的影响
在实际测量过程中，影响煤气计量数据的重要工况参数有三个：工作压力、工作温度和湿度。由于气体的可压缩性，决定了它的流量测量比液体复杂，仪表的输出信号除了与输入信号有关，还与气体密度有关，而气体的密度又是温度和压力的函数。在煤气测量中，工作温度、工作压力都是可测量的工况参数，其引起的流量误差比较明显，也容易发现并克服，只要确保温度传感器、变送器和压力变送器、差压变送器不超过仪表选定时的误差，流量的误差限是可知的。虽然在仪表的设计、选型时，这两个参数作为设计依据已经包含在结果数据中，但是，在运行过程中，温压参数是实时变化的，所以，我们在煤气流量测量系统设计时，应同步考虑进行温压测量，尽量采用高精度、智能化的变送仪表，根据实时测量出的温度、压力数据，配合选用合适的数学模型，对煤气流量实施温压自动补偿，便可以准确修正温度、压力这两个工况参数对煤气流量的影响，从而提高流量测量的精度。
3湿度对煤气流量测量数据的影响
气体有干、湿之分，对于湿气体，其密度除了与温度、压力有关外，还与湿度有关，而湿度的变化是一般常规仪表无法修正的，也是常常被人们忽视的。在实际流量测量工作中，通过比较节流装置流量量程和差压对应关系，发现湿度对流量值的影响还是很大的，以干气体和100%湿气体分别计算的流量量程差值达到20%左右。我们现有工艺加工的煤气普遍带有一定的湿度，如果不考虑这一点，对流量测量数据准确性是肯定有影响的。以下根据流量方程进行推算，导出湿度影响计量数据的理论计算公式。ρg为干气体工况下的密度，其余符号遵循GB/T 2624-93、GB/T 18215.1-2000中的规定。
在节流装置进行设计、选型时，用户提供的（气体介质）工艺最大量和常用量必须是标准状态下的干气体量，这样才能保证仪表按设计参数投入运行后的读（下转第105页）（上接第102页）数值是标准状态下的干气体值或流过节流装置的湿气体中的干部分的值。
当介质为干气体时，φ=0，根据式（1）知仪表的计量数据为：
当介质为湿气体时，φ≠0，湿度对介质的直接影响就是介质中含有了水分，湿气体密度ρ1与干气体密度ρg相比发生了变化，即介质中增加了湿部分的密度ρs1同时降低了干部分的密度ρg1。而湿度对介质其它物理参数如粘度、雷诺数等的影响是很小的，进而间接地对流出系数C和膨胀系数ε1的影响更是微弱的，完全可以忽略不计。这样就只有密度对流量产生影响。
仪表的读数q20是标准状态下的干气体值，而流过节流装置的是湿气体qv，q20与qv之间的关系为：
将 称之为湿气体“等效标态”密度，
将（4）式代入（2）式：
比较（3）式和（5）式，对于某一测量系统，以干气体设计数据作为运行数据，在产生同样差压下，干、湿气体流量的大小区别取决于 （分别定义为Kg和Ks）。将两者相比定义为Kφ：
以我厂一轧车间加热炉用焦炉煤气的测量系统为例，节流装置采用标准孔板，带有温度压力补偿，节流装置设计及结果：工作压力110kPa（绝压），工作温度50℃，干气体，流量变送器量程1kPa，流量量程5000Nm3/h，煤气标准状态下密度0.48kg/m3。而实际煤气湿度为80%，饱和水份密度0.083kg/m3，饱和水蒸汽压力12.337kPa，经计算后ρg1=0.401kg/m3，ρg=0.4652kg/m3，ρ1=0.4405kg/m3，则Kφ=0.886。即在110kPa（绝压）、50℃条件下，80%湿度与干气体之间的计量结果相差11.4%，可见气体湿度对流量测量数据的影响是比较大的。
4结论
以上我们详细分析了各种工况参数对煤气流量测量数据的影响，由此可见：如果在流量测量环节中不重视这些工况参数，那么就会给测量带来误差，有时这种误差会高达10%以上，甚至更大，使仪表的测量值变得毫无意义，所以在煤气流量测量系统设计时必须充分考虑介质温度、压力、湿度等工况参数的影响，选用合适的数学模型，进行综合的参数修正补偿，只有这样才能保证能源计量的准确性，贸易双方的结算才能正常地进行。
参考文献：
[1]梁国伟，蔡武昌.流量测量技术及仪表.机械工业出版社，2002
[2]孙淮清，王建中.流量测量节流装置设计手册[M].北京：化学工业出版社，2001.
[3]GB/T 2624-93，流量测量节流装置用孔板、喷嘴和文丘里管测量充满圆管的流体流量[S].