摘要：主要討論在蒸汽計量中，由于壓力、溫度的波動對計量準確的影響，如何設計正確的溫度、壓力補償系統來提高蒸汽流量計計量的準確度。

蒸汽是一種重要的工作流體和熱載體介質，并且蒸汽具有溫度高；散熱損失大；物理參數受環境影響大等特點。由于蒸汽的這些特性，給精確計量帶來很大的難度。正確分析誤差產生的原因，合理的采取溫壓補償系統，將大大的提高蒸汽流量計計量的準確性。

目前用于蒸汽計量比較多的流量計有孔板、威力巴等。它們均為差壓式流量計，簡單的溫壓補償是達不到精確計量的目的。本人通過多年煉油廠儀表運行及監理工作的經驗就差壓式流量計在蒸汽計量過程中誤差產生的原因和溫壓補償問題做一淺析。

1、差壓式流量計的工作原理

差壓式流量計測量流體流量是利用流體的動靜壓轉換原理進行的。所遵循的方程為伯努力方程。以孔板為例，其數學模型為：

式中M—質量流量，kg/h；

Q—工況條件下的體積流量，m³/h；

α—流量系數；

ε—流束膨脹系數；

△P—差壓，Pa；

ρ—工況條件下，被測流體的密度，kg/m³；

d—工況條件下的節流件開孔直徑，mm。

在實際的工作中，是通過測量出差壓△P，間接的測量出蒸汽的流量。

2、密度變化產生的計量誤差

在實際應用中，用于反映流量的差壓△P，是受到流量和密度的雙重影響，當流量和密度任何一個參數變化都將引起差壓的變化。流體流速、密度、差壓之間的關系見3式

式中j—流體經過孔板前的總能量；

P2—流體經過孔板后有效距離內的靜壓力；

ρ—流體的密度；

g—重力加速度；

v2—流體經過孔板后有效距離內的流速；

z—壓力損失；

在實際的使用當中，差壓是**反映流體流量的可測參數，而且在孔板孔徑和流量（即流體的流速）等其它條件一定的情況下，孔板前后的壓差將直接受到流體密度變化的影響。

蒸汽經過數百米的管程傳輸及熱量的損耗，到達用戶的計量點處，其密度參數已經很大程度的偏離了設計值，這就造成了很大的計量誤差。下面是一組實測數據，在數據中可以看出，在流量不變的條件下，密度對差壓的影響。

通過上面的數據可以看出，當流量不變時，密度發生18.4%的變化時，將直接導致差壓23%的變化。差壓的誤差*終導致流量測量的誤差。

另外，由于溫度和壓力的變化，也將使得差壓與流量的對應關系發生了變化。下面是在同一管道中，用同一個孔板及相同的測量設備對蒸汽所測得的一組數據。

從表2中可以看出，在相同的差壓下，由于蒸汽的溫度和壓力的變化，即蒸汽密度的變化。相同的差壓所對應的流量是不同的。*大變化量可達到12.57%。

只有蒸汽的物理條件完全符合設計條件：1.0MPa、300℃時，40kPa時儀表指示的示值才是真實的實際流量值。

3、合理的溫壓補償可降低計量誤差

測得的某一差壓時，由于被測流體的密度不同，所代表的流量是不同的，只有當流體的密度值等于孔板設計條件中的密度值時，所測的差壓才能真實的反映我們所測的流量。當蒸汽密度發生變化時，就應給予修正。通常使用在線溫壓補償的措施來進行修正。通常的補償方式，只是對密度的修正，而忽略了差壓的修正。對于差壓式流量計，流量和差壓及密度的關系為：。從中可以看出，只有差壓△P乘以產生該差壓時，對應的密度ρ時，才能得出正確的流量。如果用工況條件下測得的差壓△P去對應設計條件下的的密度值來求得流量，將產生很大的誤差。如果只用補償系統測得的工況密度值去修正流量值，這樣可以改善計量結果，但不能完全消除誤差。

下面是一組實測數據計算結果：

該測量系統的設計條件是。介質：過熱蒸汽；壓力P=1.0Mpa；溫度T=300℃，密度ρ=4.2805kg/m³。設計條件下25kPa對應的蒸汽流量是：3952kg/h。也就是在差壓變送器測得25kPa差壓時，指示系統便指示出3952kg/h的蒸汽流量（這里假設變送器等儀表的誤差為零）。但是，實際工況條件下蒸汽的參數是：壓力P=0.8Mpa；溫度T=250℃，ρ1=3.8576kg/m³。在該條件下，25kPa對應的蒸汽流量為3745kg/h，而不是3952kg/h，由此產生的誤差為。如果系統加入了溫壓補償系統進行在線修正，將一定程度的減少計量誤差。修正后的結果為，修正后的計量誤差為。密度在4.2805到3.4917之間變化時，用此種修正方式，修正后的平均誤差為0.86%。在實際工況條件下的密度值與設計條件下的密度值相差不大時，可用作為修正系數。如果工況參數和設計參數相差過大，要想達到精確計量，應將溫壓補償系統測得的實際密度送入差壓在線計算系統，進行實時計算差壓與流量的對應關系，以求得實測差壓所對應的蒸汽流量。這樣可很好的消除蒸汽密度變化對流量計量帶來的計量誤差。

4、結束語

在蒸汽精確計量中，溫壓補償是不可忽視的一個環節；采取何種補償方式應根據實際情況來定。要想獲得高精度的計量，單單進行密度修正是不夠的，必須用通過溫壓補償系統測得的真實密度，去修正差壓與流量的對應關系；在根據實測的差壓計算出準確的蒸汽流量。