过热蒸汽温压补偿公式

过热水蒸汽流量温压补偿的数学模型及实现梁 涌( 北京燕化石油化工设计院, 北京 102500)摘 要: 针对过热蒸汽的流量计量问题, 论述了温度压力补 偿原理, 提出了温压全补偿的观点, 并对目前常用的几种实 现过热水蒸汽流量温压补偿的方法做了比较。

关键词: 过热蒸汽; 温压补偿; 流量 2) 孔径比。

β的值在节流件制造完成 后 为 常 数, 不随温度压力的变化而改变。

3) 流束膨胀系数。

ε的值根据不同的节流装 置, 有不同的理论公式、经验公式或表格。

中图分类号: TP942文献标识码: AP 2 或 ΔP ε=f ( β, μ, ( 3))P 1 P 1节流流量计是过热蒸汽计量常用的流量计。

在 运行过程中, 当温度、 压 力 等 状 态 值 偏 离 设 计 值 时, 相同流量通过时差压值会不相同, 如果不经过 式中: μ为定熵指数, 可根据流体的种类、压力和温度查手册。

当流体和节流装置设定后, ε的值受 到 ΔP 和 P 1 变化的影响。

可根据公式通过实时计算 进行实时校正。

4) 流出系数。

流出系数 C 是在一定的 β和 ΔP 下, 实测的流量值与理论计算的流量值之比, 由于 温度、压力补偿, 反映的流量就不一样, 准确, 必须进行温压补偿。

1 温度压力补偿原理为了计量 节流装置的质量流量计算公式节流装置的质量流量计算公式为:1.1 实际上总有损失等偏离理论计算的情况, 故 C 值总是小于 1。

C 值的求取可查表格或用经验公式计算。

εβ2 π !1 C D 2q m = ( 1)C=f ( β, Re ) 4 ( 4)!1- β4 5) 节流装置上游取压口处流体的密度。

根据文献[1]数据绘出过热水蒸汽比容曲线图, 如图 1 所示。

每条曲线描述的都是相同温度、不同压力下所 得到的 过 热 水 蒸 汽 比 容 。

提 供 数 据 的 范 围 为 温 度 310～600 ℃, 绝对压力 1～10 MPa 下的过热蒸汽比容值。

威力巴流量探头的二次仪表设定与温压补偿威力巴流量探头的二次仪表设定与温压补偿威力巴是一种差压式的流量探头，其计算模型 ∆P ⨯=ρK Q 和其它差压式流量计是相同的（如孔板）。

计算模型中：Q ：质量流量 K ：流量常数 ρ：介质密度 ∆P ：传感器测得差压∆P 差压的准确测量不应只限选用一台高精度的差压变送器，实际上差压变送器能否接受到真实的差压还取决于一系列因数，其中探头及引压管的正确制造、安装及使用，是保证获得真实差压值的关键。

这些影响因素很多是难以定量或定性确定的，只有加强制造及安装的规范化工作才能达到目的。

从计算模型中可见，ρ在方程中同∆P 处于同等地位，就是说当追求差压变送器高精度等级时，绝不要忘记ρ的测量精度与之相匹配，否则∆P 精度的提高将会被ρ的降低所抵消。

介质ρ一般难以直接测得，通常是通过温度、压力、组分计算求得。

因此在现场ρ变化较大的场合，要进行在线温压补偿。

ρ是差压式流量测量系统中的重要组成部分。

下面我们结合威力巴流量计算软件来说明二次仪表的设定及ρ的正确补偿。

一、 液体测量威力巴流量计算软件在液体测量中常用的公式有用差压计算质量流量，用差压计算工况体积流量。

以差压计算质量流量来举例说明：某测点；介质：水 管径：219×6mm 压力：300KpaG 温度：20℃ 刻度流量：200000 kg/H 密度：1000kg/M 3威力巴选用10#探头，计算单见下图计算软件流量计算公式为：[]1/2hw C'qm ⋅=，[]1/22f D K N C'δ⋅⋅⋅=qm ：质量流量（后面我们用Q m 来表示），单位kg/HC': 流量常数，有多个常数组成，无量纲数。

该测点中C'=127338.7hw ：差压（后面我们用∆P 来表示），单位Kpa 。

N ：单位换算常数，由软件自动给出，无量纲数。

该测点中N=0.12643 K ：威力巴的K 系数，由软件自动给出，无量纲数。

温压补偿计算公式匸I (未知)S12007-10-281:01:00 公式：流量 F=P3*SQRT(C1/(273+P2)*(P1+101)/C2)参数：C1 :设计温度（K）C2 :设计压力（KPa）P1 :实际压力（Kpa ）P2 :实际温度「C）P3 :未补偿前流量三、燃烧控制原理及实现策略（1 ）温压补偿在气体流量控制中，由于气体所处的温度、压力不同，需要进行温压补偿。

计算公式如下：SQR[INT （A/B ） *INT （ C/D ）空气流量温压补偿设K1，参数如下：A ——AI1.11 （空气压力）+1.02*10人4;B ——1.02*10A4+8.5*10A2;C ——（2.72+4.00）*10人2;D——AI5.1（燃烧空气冷却水温度）+2.73*10人2;按公式计算出的数值 K1传入AOC149中，各空气流量变送器的实测数值乘以此稳压补偿后，再参与计算和控制。

煤气流量稳压补偿 K2，参数如下：A ——AI1.16（煤气压力）+1.02*10人4;B ——1.02*10人4+6.5*10人2;C ——（2.73+3.00）*10人2;D——AI5.9 （废气温度）+2.73*10人2;计算出的数值 K2传入AOC150中，各煤气流量变送器的实际测量值乘以该稳压补偿系数后，再参与计算和控制。

四在气体流量控制中，由于气体所处的温度、压力不同，需进行温压补偿。

在本加热炉燃烧控制中，空气流量温压补偿设为K1计算公式如下：K l=SQR[niT 次TUT （C/D）] ⑴式中iSQR—方INT-取整A—AIL 1 HL 02 X 】『B—1.02K 1V+B 10(C—(2. 72+4. 00)x L0ED —AM. 1+2.73 x 10E^11*11 —空医变送器AI5,1—空气燃烧热电偶冷却水温度按式⑴计算出的数值K1放在AOC149中，各空气流量变送器测的实际数值乘以此稳压补偿, 在参与计算与控制。

温压补偿计算公式(未知) 2007-10-28 1:01:00 公式：流量F=P3*SQRT(C1/(273+P2)*(P1+101)/C2)参数：C1：设计温度（K）C2：设计压力（KPa）P1：实际压力（Kpa）P2：实际温度（℃）P3：未补偿前流量三、燃烧控制原理及实现策略（1）温压补偿在气体流量控制中，由于气体所处的温度、压力不同，需要进行温压补偿。

计算公式如下：SQR[INT（A/B）*INT（C/D）空气流量温压补偿设K1，参数如下：A——AI1.11（空气压力）+1.02*10^4;B——1.02*10^4+8.5*10^2;C——(2.72+4.00)*10^2;D——AI5.1(燃烧空气冷却水温度)+2.73*10^2;按公式计算出的数值K1传入AOC149中，各空气流量变送器的实测数值乘以此稳压补偿后，再参与计算和控制。

煤气流量稳压补偿K2，参数如下：A——AI1.16(煤气压力)+1.02*10^4;B——1.02*10^4+6.5*10^2;C——(2.73+3.00)*10^2;D——AI5.9（废气温度）+2.73*10^2;计算出的数值K2传入AOC150中，各煤气流量变送器的实际测量值乘以该稳压补偿系数后，再参与计算和控制。

四在气体流量控制中,由于气体所处的温度、压力不同，需进行温压补偿。

在本加热炉燃烧控制中，空气流量温压补偿设为K1计算公式如下:按式(1)计算出的数值K1放在AOC149中，各空气流量变送器测的实际数值乘以此稳压补偿，在参与计算与控制。

煤气流量温压补偿设为K2,按式(2)计算出的数值K2放在AOC150中，各煤气流量变送器测的实际数值乘以此稳压补偿，在参与计算与控制。

温度压力标方体积以及质量补偿公式为：
Q=G*｛P(273.15+20)/〔P0* (273.15+T)〕｝
Q：标况流量（单位Nm3/h）；P：流体的绝对压力
P0：大气压力T:流体温度（单位℃）
G: 工况体积流量（单位m3/h）
工况体积流量计算方法：
G=V*（I-4mA）/(20mA-4mA)
V:流量仪表输出20mA原始信号对应工况体积流量
I:流量仪表现场输出的电流信号（单位mA）
一般系统设置“流量仪表输出20mA原始信号对应工况体积流量”后通过现场采集到的流量计的流量信号（电流），现场温度传感器测量到的温度信号，现场压力仪表测量到的压力信号，在系统内部编译公式：Q=G*｛P(273.15+20)/[P0* (273.15+T)]｝进行准确计量。

在此如果计算质量流量M，可用公式M=Q* ƍ标其中Q：标况流量（单位Nm3/h）, ƍ标为标况密度
蒸汽温度压力密度补偿（过热）:
ƍ=10.1972*P/[1.346*(10-4)*P*T+4.71*(10-3)*T-0.0989*P+1.256]
ƍ为蒸汽密度（单位kg/m3）; P为蒸汽的绝对压力（单位MPa）T为蒸汽温度（单位℃）
蒸汽压力密度补偿（饱和）:
ƍ=0.7608+4.9264*p
ƍ为蒸汽密度（单位kg/m3）; P为蒸汽的相对压力（单位MPa）。

温压补偿计算公式
(未知) 2007-10-28 1:01:00公式：流量F=P3*SQRT(C1/(273+P2)*(P1+101)/C2)
参数：
C1：设计温度（K）
C2：设计压力（KPa）
P1：实际压力（Kpa）
P2：实际温度（℃）
P3：未补偿前流量
三、燃烧控制原理及实现策略
（1）温压补偿
在气体流量控制中，由于气体所处的温度、压力不同，需要进行温压补偿。

计算公式如下：
SQR[INT（A/B）*INT（C/D）
空气流量温压补偿设K1，参数如下：
A——（空气压力）+*10^4;
B——*10^4+*10^2;
C——+*10^2;
D——(燃烧空气冷却水温度)+*10^2;
按公式计算出的数值K1传入AOC149中，各空气流量变送器的实测数值乘以此稳压补偿后，再参与计算和控制。

煤气流量稳压补偿K2，参数如下：
A——(煤气压力)+*10^4;
B——*10^4+*10^2;
C——+*10^2;
D——（废气温度）+*10^2;
计算出的数值K2传入AOC150中，各煤气流量变送器的实际测量值乘以该稳压补偿系数后，再参与计算和控制。

四
在气体流量控制中,由于气体所处的温度、压力不同，需进行温压补偿。

在本加热炉燃烧控制中，空气流量温压补偿设为K1计算公式如下:
按式(1)计算出的数值K1放在AOC149中，各空气流量变送器测的实际数值乘以此稳压补偿，在参与计算与控制。

煤气流量温压补偿设为K2,
按式(2)计算出的数值K2放在AOC150中，各煤气流量变送器测的实际数值乘以此稳压补偿，在参与计算与控制。

G = Measured or calculated specific gravity or molecular weight.测量或计算密度或分子量P = Measured actual gage pressure.测量实际压力T = Measured actual temperature.测量实际温度X = Measured actual steam compressibility.测量实际蒸汽压缩系数Q = Measured actual steam-quality factor.测量实际蒸汽品质系数RG = Design specific gravity or reference molecular weight, in the same engineering units as G (Default value = 1.0).设计密度或参考分子量，工程单位与G相同。

RP = Design pressure, converted to an absolute value (Default value = 1.0).设计压力，转换为一个绝对值。

RQ = Design steam quality factor, in the same units as Q (Default value =1.0)设计蒸汽品质系数，与Q单位相同。

RT = Design temperature, converted to an absolute value (Default value =1.0).设计温度，转换为一个绝对值。

P0 = Factor to convert gauge pressure to an absolute value. Typically 14.696psia or 101.325 kPa. Enter the absolute value of the number. 大气压力See7.7.2.3 - Special Notes. Default value = 0. If the measured pressure isalready an absolute value, enter 0.T0 = Factor to convert Celsius and Fahrenheit temperatures to an absolutevalue. Typically 459.69°F or 273.15°C (use the absolute value of thenumber when entering a value in T0). T(摄氏温度)=K（开氏温度）+273.15See Special Notes. Default value= 0. If the measured temperature is already an absolute value, enter 0.RX = Reference steam compressibility, in the same engineering units as X.Default value = 1.0.参考蒸汽压缩系数。

公式：实际流量=P3*SQRT(C1/(273+P2)*(P1+101)/C2) 参数： C1：设计温度（K） C2：设计压力（KPa） P1：实际压力（Kpa） P2：实际温度（℃） P3：未补偿前流量实际上不同厂家，温压补偿公式可能也有差别由差压信号换算流量时，是跟流体密度有关的 Q=K*SQRT(ΔP/ρ)，（K是一个综合的系数）四楼的意思是说根据设计时的温度、压力下的差压-流量换算公式，采用理想气体状态方程来计算流体密度，就是那个PV=nRT，这样的方法只能应用于那种可以当作理想气体的流体，比如氮气、氧气等，而水蒸气因为不能当作理想气体，同时水蒸气性质有很多试验数据，所以水蒸气的温压补偿有另外的算式。

另外上面说的补偿只针对气体，对液体显然要另外想办法，但是原则都是计算工况下的流体密度。

根据热力学方程P0V0/T0=P1V1/T1进行温压补偿，V0＝P1V1T0/T1P0,单位统一后：V0＝(P1*1000+101)*V1(T0+273)/(T1+273)(P0+101)可是有的资料上介绍F0＝F1*SQRT{((P1*1000+101)*(T0+273)/[(T1+273)(P0*1000+101)]} 请教这里的开方是如何推倒出来的？对于蒸汽流量，其质量流量M=k*SQRT(ΔP*ρ) (1)k-常数；ΔP-孔板两侧差压值；ρ为蒸汽密度。

如果在孔板上只装有差压变送器，则密度ρ取管道中温度和压力变化范围内某一固定点上的密度ρ0，这样一来流量公式就变为M=k*SQRT(ΔP*ρ0)=K*SQRT(ΔP) (2)式中K=k*SQRT(ρ0)。

显然，由于密度取为固定值，因而当蒸汽的温度和压力波动引起密度变化时，必然会引起测量误差。

假如在管道上再装一个压力变送器和一个温度变送器，在测取差压信号的同时，测取管道内的压力和温度信号。

这样，假设原设计工作温度和压力分别为T0和P0，相应密度ρ0，现在实际工作温度和压力分别为T1和P1，密度为ρ1。

温压补偿计算公式匸I (未知)S12007-10-28 1:01:00 公式：流量F=P3*SQRT(C1/(273+P2)*(P1+101)/C2)参数：C1 :设计温度（K）C2 :设计压力（KPa）P1 :实际压力（Kpa ）P2 :实际温度「C）P3 :未补偿前流量三、燃烧控制原理及实现策略（1 ）温压补偿在气体流量控制中，由于气体所处的温度、压力不同，需要进行温压补偿。

计算公式如下：SQR[INT （A/B ）*INT （C/D ）空气流量温压补偿设K1，参数如下：A ——AI1.11 （空气压力）+1.02*10人4;B ——1.02*10A4+8.5*10A2;C ——（2.72+4.00）*10人2;D——AI5.1（燃烧空气冷却水温度）+2.73*10人2;按公式计算出的数值K1传入AOC149中，各空气流量变送器的实测数值乘以此稳压补偿后，再参与计算和控制。

煤气流量稳压补偿K2，参数如下：A ——AI1.16（煤气压力）+1.02*10人4;B ——1.02*10人4+6.5*10人2;C ——（2.73+3.00）*10人2;D——AI5.9 （废气温度）+2.73*10人2;计算出的数值K2传入AOC150中，各煤气流量变送器的实际测量值乘以该稳压补偿系数后，再参与计算和控制。

四在气体流量控制中，由于气体所处的温度、压力不同，需进行温压补偿。

在本加热炉燃烧控制中，空气流量温压补偿设为K1计算公式如下：K l=SQR[niT 次TUT （C/D）] ⑴式中iSQR—方INT-取整A—AIL 1 HL 02 X 】『B—1.02K 1V+B 10(C—(2. 72+4. 00)x L0ED —AM. 1+2.73 x 10E^11*11 —空医变送器AI5,1—空气燃烧热电偶冷却水温度按式⑴计算出的数值K1放在AOC149中，各空气流量变送器测的实际数值乘以此稳压补偿, 在参与计算与控制。