DCS计算公式及温压补偿的说明

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。

横河DCS 组态中不同流量计流量测量温压补偿功能块的应用覃德光Qindeguang摘 要：本文通过对流量计量中的误差分析，阐述流量计量中温压补偿的重要性，介绍横河DCS 组态中温压补偿模块的应用。

关键词：流量计量中的误差分析、温压补偿的重要性、DCS 组态中温压补偿模块的应用。

Abstract: This text passes the production of PVC is analytical in the cost content,elaborate the importance of the carbide accurate measurement to the PVC production cost control, introduce carbide weigh to measurement and DCS control in the C 2H 2 occurrence process to add to anticipate .Key words: analysis of PVC production cost, The principle of the carbide weighs tomeasurement , carbide weigh to measurement and DCS control in the C 2H 2 occurrence process to add to anticipate .引言企业之间、企业内部的物料衡算，都离不开计量，计量的准确性涉及到企业各部门的成本核算，各企业的经济效益。

同时准确的物料计量为企业生产决策提供依据，成本核算，效益分析都建立在准确的计量之上。

在工业生产中气体的计量、特别是蒸汽的计量，温度、压力的变化对计量结果影响挺大，因此有必要对其进行温压补偿。

1.气体流量计量中的误差分析，在工业生产中用得最多、最普片是蒸汽计量，目前用得较多的用于测量蒸汽的计量器具有：差压流量计（孔板、威力巴等）、涡街流量计，其中差压流量计的测量原理为流体流过节流装置时的体积流量与该节流装置产生的差压的平方根成正比。

温压补偿温压补偿原理从公式A-1和公式A-2中可以看出，在ΔP或If不变的情况下，流体的流量与流体的密度成开方关系或正比关系，而大多数流体（尤其是气体）的密度会随着工况条件的变化而变化，所以流体的密度要进行温度、压力补偿。

1…………………………………………………公式A-12…………………………………………………公式A-2一般气体根据理想气体状态方程，一般气体的密度ρ与压力P成正比，与温度T成反比，并有如下关系：3………………………….…..….……公式A-3上式中，P0：表示大气压力，为0.1013MPa；ρ0：表示标准状况下的气体密度；ρ1：表示工况压力为P1，工况温度为t1时的气体密度。

过热蒸汽和饱和蒸汽过热蒸汽与饱和蒸汽都是采用查表和线性插值的方式进行补偿。

软件表格根据南京工学院编著的《具有火用参数的水和水蒸汽性质参数手册》编制。

温度线性补偿和压力线性补偿4…………温度线性补偿公式5…………压力线性补偿公式温压补偿范围过热蒸汽的补偿范围为：压力：(0.1~16)MPa(表压)，温度：(140~560)℃。

饱和蒸汽的补偿范围为：压力：(0~16)MPa(表压)。

其余为全范围。

举例应用例如：以RX4000B无纸记录仪为例有一热电厂用差压变送器测量过热蒸汽流量，设计工艺条件如下：设计工况温度：250℃设计工况压力：1.2MPa（表压）设计差压量程：(0~30)kPa设计流量量程：(0~40)t/h仪表组态方法如下：第1通道组态画面内：“类型”组态为温度信号类型，如热电阻，“量程”组态为合适的值，“单位”组态为“℃”，“累积”组态为“否”，“开方”组态为“不开方”，“补偿”组态为“不补偿”；第2通道组态画面内：“类型”组态为压力变送器输出信号类型，如标准信号“4~2 0mA”，“量程”组态为合适的值，“单位”组态为“MPa”，“累积”组态为“否”，“开方”组态为“不开方”，“补偿”组态为“不补偿”；第3通道组态画面内，“类型”组态为差压变送器输出信号类型，如“4~20mA”，“量程”组态为“0~40”，“单位”组态为“t/h”，“开方”组态为“差压未开方”，“累积”组态为“是”，“累积系数”组态为“1.0”，“补偿类型”组态为“过热蒸汽”，“温度通道”和“压力通道”组态为对应的输入通道号“01”和“02”，“设计温度”值组态为“250”，“设计压力”值组态为“1.2”，“温度给定值”、“压力给定值”、“A”和“B”组态为任意值，“热流量累积”组态为“否”。

差压式流量计（A B对称，孔板）D C S计算公式
式中，
P
∆为差压值，单位为Pa
ρ为工况密度，单位为
K计算方法如下：
气体温压补偿公式
注：（以下为密度补偿，也可用DCS自带密度补偿公式）
ρ
—工作状态下气体密度
为密度补偿公式
：工况密度;
：绝对温标273.15℃;
：工业标准大气压101.33Pa;
：温度补偿;
：压力补偿;
：仪表工作点大气压;
过热蒸汽密度补偿公式
①当压力p为980～14700KPa,温度t为400℃～500℃时，过热蒸汽的密度为：
②当压力p为580～2000KPa,温度t为250℃～400℃时，过热蒸汽的密度为：
③当压力p为580～1500KPa,温度t为160℃～250℃时，过热蒸汽的密度为：
④当压力p为980～14700KPa,温度t为120℃～600℃时，过热蒸汽的密度为：
在以上四个公式中，④适用的压力、温度范围比较宽的工况。

应当说明的是，对于以上几种密度的拟合公式，在过热程度较高时，误差较小，一般可优于士0．5％。

随着过热度降低，误差会逐渐增大，在过热线附近，误差可能超过士1％。

具体使用时，可根据现场提供的工作条件进行修正。

水的密度补偿公式
表压P（Mpa）下水的密度
式中p—工作压力，Mpa;
t—工作温度，℃；
—纯水在绝对压力为101325Pa,t(℃)下的密度，kg/。

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。

DCS工程实施中的流量补偿计算张洪垠在我们DCS工程实施中，经常会有气体流量温压补偿、分子量补偿或密度补偿计算，目的是为了保证流量测量计量、累积准确，配料合理及控制精确、有效；经常会有把气体流量的计量单位由体积单位转换成质量流量单位。

生产过程中由于实际温度、压力经常的变化与波动而偏离设计值（基准值），势必造成实际的瞬时流量测量有误差，导致累积流量也会有误差，为了纠正该误差，在DCS方案设计时必需考虑对气体流量测量进行补偿计算。

在实际工程中，遇到气体最多的是天然气流量补偿计算、饱和蒸汽流量补偿计算和空气流量补偿计算，下面以工程应用实例给予介绍，其它气体流量补偿计算可以参照本实例。

在DCS系统中，一般都有专用的温压补偿功能模块，工程人员完成相关参数的设置和回路连接即可。

不论是差压式流量计（孔板、喷嘴、阿牛巴、文丘里等），还是容积式流量计（旋涡、电磁等），在DCS工程实施中，其流量都可以进行补偿计算。

温压补偿运算功能模块一、天然气流量补偿计算在以天然气为原料的化工装置中，天然气流量均需要进行温压补偿和分子量补偿。

例如：以长庆油田天然气为原料的某甲醇厂，在DCS系统控制方案设计时，我们看看工程对天然气流量进行温压补偿和分子量补偿的方案设计情况。

由用户提供天然气的组份分析，实际天然气平均组分：CH4= 96.37 %，C2H6= 0.77 %，C3H8= 0.06 %，C4H10= 0.0 %，C5H12= 0.0 %，CO2=2.61 %，N2= 0.15 %，O2= 0.03%，H2= 0.01%。

TE1507PT102FT400天然气FCV1FC转化炉指示单元FI400指示单元TI1507指示单元PI102HI/LOHI/LOHI/LOI/P计算单元FI400AFL0202指示设定SP计算单元FX203AFRCA1PID 调节器反作用温压补偿分子量设定体积流量电/气转换器SPPVPV计算单元FX203BPVPV OP20℃时的标准状态体积流量PV质量流量0℃时的标准状态体积流量计算单元FX0203蒸汽SPPV1、FI400：指示单元，入转化炉天然气体积流量显示（孔板设计为0℃时的天然气标准体积流量），刻度范围0.0～50000.0 NM 3/H2、FL0202：数据设定单元，入转化炉天然气实际平均分子量手动设定（SP=16.9191），刻度范围：0.00～20.00。

DCS 流量计算公式计温压补偿的说明变送器输出的是4~20mA 的电流信号，分为开过根和未开根两种。

1.变送器输出信号未开根我们知道变送器中，4mA 时代表输出为0，20mA 时代表输出为设定的差压最大值。

定义这个输出的量为DP ，设定的变送器最大差压为0.5kpa 。

那么当变送器输出为15mA 时，给到上位机的差压信号就是1540.50.34375204Dp -==- 其中，15是实际电流，20是最大电流，4是最小电流，0.5是最大电流是的差压。

流量计算公式可以简单的用'Q C =其中C’就是流量系数2.变送器输出信号已开根如果变松器输出的电流信号开过根了，那即，''Q C Dp =⋅如果开根后的输出电流为15mA ，那154'0.50.34375204Dp -==- ，直接代入上面的等式。

另，由于在测量气体是，温度和压力的变化，造成气体体积和密度的变化，故需要对测量过程进行温度和压力的补偿。

1.未开根信号对于未开根信号，补偿公式如下N Q =实其中，N Q 实是实际流量，Nm Q 为设计最大量，m Dp 为设计最大量下的差压值（见计算书），Ts ，Ps 为设计条件下的绝对温度、绝对压力。

Dp 是测得的差压值，P 、T 是实际测量得到的绝对温度和绝对压力。

2.已开根信号对于已开根的信号，补偿公式变换为NDp'Q=实Dp’是开根后输出的量关于变送器的设置，调完零以后，只要将最大测量值设置成计算书上的最大差压值就可以了，最小值不变为零。

（详见附件计算书，红色椭圆框出来的数值即为最大差压值，计算书的最小差压值不用设置）。

温压补偿公式：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。

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。