溫度壓力補償在生產計量中的應用

秦王丹

（桂林市計量測試研究所，廣西 桂林 541004）

控制企業的生產成本，是企業一直追求發展的目標。生產計量在企業考核生產成本中發揮著至關重要的作用，不僅能有效衡量生產成本使用價值，還能提高企業的生產效率，促進企業有序的發展。在實際的計量過程中，由于有些生產因素受溫度和壓力變化的影響較大，比如生產中產生的蒸汽和化工氣體等，對于這種特征的氣體應采用溫度與壓力補償的方法進行計量，從而保證測量的有效性和科學性。

1 進行溫度壓力補償的必要性分析

對于液體計量來講，主要的計量參數就是液體的密度。在利用溫度壓力補償法計量液體時，由于液體無法壓縮，更不存在壓力問題，因此，液體的生產計量只受溫度的變化而影響。如：當溫度降低時，液體的密度就會增加。但是如果測量對象是氣體時，不僅要考慮它的溫度變化，還要掌握壓力對測量氣體的影響。下面這個公式是氣體在溫度和壓力均在理想狀態下推論所得。

理想氣體狀態下的方程式為：

由上式可知，其主要受壓力、溫度以及摩爾質量和比例系數所決定。在實際生產過程中，介質的壓力、溫度等影響因素都會受到外部影響而產生一定的變化，從而就導致所測量介質的密度會偏離理想狀態下的數值，出現測量誤差。因此，在考慮到由于外部原因的影響所造成的測量誤差，在對蒸汽或是氣體測量過程中，要利用溫度壓力補償原理，使其測量數值更接近標準數值。

2 計算機實現溫度壓力補償

2.1 液氨溫度補償

液氨即無水氨，是一種具有強烈氣味的無色液體。在企業生產過程中，液氨隨著溫度的變化會發生劇烈的變換，因此要通過溫度壓力補償原理對其矯正。其方程公式為：qm=qv20{ρ20+（ρ-ρ20）}，其編程過程如表1。

表1

2.2 蒸汽溫度、壓力補償

在對蒸汽氣體測量過程中，必須要保證對溫度和壓力補償的同時進行。根據體積流量和質量轉化關系可得蒸汽公式為：

其中，qv0為給定的溫度和壓力（T0，p0），ρ0為給定的流量和密度。

其編程過程如表2。

3 水蒸氣流量的補償

通過我們日常的生活經驗得知，對水進行持續加熱，并達到一定溫度和壓力時，水會由于溫度的變化而沸騰，并產生水蒸氣，在這里我們稱為飽和水。當飽和水的溫度保持不變時，蒸汽和水中的混合物結合成為濕飽和蒸汽。如果將飽和水繼續加熱，這時飽和水會隨著溫度的變化而全部變成水蒸氣，此時的蒸汽我們稱為干飽和蒸汽。如若此時保持溫度不變的情況下，對蒸汽實施加壓，不僅蒸汽的溫度會持續升高，其體積也會隨之變大，此時的蒸汽我們稱為過熱蒸汽。在此需要我們注意的是，在計量氣體流量時，應考慮到壓力、溫度與密度的變化，不能使用理想狀態下的氣體計量公式。下面分別以查表法、公式法以及流量公式法詳細介紹水蒸氣的密度值。

表2

3.1 查表法

Dcs集散控制系統和plc自動化控制系統，是我們常用的介質密度查閱系統，在我們實際計量過程中，將測量的溫度與壓力逐一輸入該系統中，就可以通過系統計算得出相應的密度值。查表法是一種易操作、簡單明了的密度計量法，不僅能直接得出介質的密度值，還具有一定的科學性。

3.2 公式法

通過推理得知濕蒸汽的密度為：

公式中的ρ為濕蒸汽的密度，計量單位為kg/m3，pg為水蒸氣密度，計量單位為kg/m3，ρ1為水密度，計量單位為kg/m3，x為干飽和蒸汽密度，其編程過程如表3。

表3

3.3 流量公式法

在企業生產過程中，通常會利用節流裝置來測量蒸汽的密度值，并通過節流儀表來進行常規測量，并在測量過程中，將蒸汽中的節流因子作為傳感因子時，其計算密度的工程如下：

公式中的qm為質量流量，其計量單位為kg/s，C為流出系數，并通過與節流因子確定比較后的計量方法得出直徑比β的公式為C=f（ReD，β），g為計量氣體的膨脹系數，并且該推導公式主要以膨脹系數的變化來進行驗證，從而得出氣體隨著溫度和壓力變化后的密度值。

4 儀表實現溫度、壓力補償

4.1 WP系列儀表質量流量計算公式

WP微處理器儀表常被企業應用于生產計量當中，其對介質變化不定的溫度與壓力能夠進行有效的補償，使測量的結果更接近于實際值。WP系列儀表在蒸汽計量中有更顯著的測量效果，不僅能有效解決企業的蒸汽計量的成本消耗，還能提高企業的生產效率，提高企業的經濟效益。WP系列儀表在使用過程中，由于操作人員輸入電子信號的不同，會有不同的補償算法，下面簡單介紹一下其中的幾種補償算法。

4.2 輸入信號為線性時的補償算法

（1）在企業生產計量過程中，操作人員將質量流量單位輸入WP系列儀表時，此時儀表系數為：K=1。

（2）在企業生產計量過程中，操作人員將體積流量單位輸入WP系列儀表時，如若儀表系數K是一個變化的值，那么在計算過程中，無溫度和壓力補償。

例如：WP系列儀表數據信息如下。

流量輸入值為：6～20，單位為m3/h；量程值為0～20，單位為mA；氣體的密度值為：0．928，單位為kg/m3。

根據推導公式qm=kρqv，將數值帶入得出：

4.3 輸入信號為未開方的差壓補償法

根據介質的質量流量值計算公式求儀表系數K的值。系統數據如表4。

表4

4.4 WP系列儀表的參數設定

在使用WP系列儀表前，應將其參數進行科學設定，提高測量的有效性和準確性。首先在儀表上找到SET鍵，按下此鍵會出現CLK字樣，將其值設定為132。其次在按下SET鍵時，再按下鍵，大概25秒后，儀表會自動進入二級參數設定，如表5。

表5 二級參數設定表

然后進入一級設定，將企業測量的數值輸入儀表內，參數設定完畢。

5 結語

綜上所述，在實際生產計量過程中，利用溫度壓力補償原理的方法測量蒸汽或是其他氣體的密度值，不僅能有效控制企業的生產成本，提高生產效率，還能提高企業的經濟效益，促進企業快速發展。近年來，經過企業在生產計量方面的實際應用，有效證明了溫度壓力補償法不但是企業財務部門監控成本的重要手段，還能有效保障生產計量的有效性、準確性和科學性。

[1]邵云． 溫度壓力補償在化工生產計量中的應用探究[J]． 中國電子商務, 2012，(20):183．

[2]王崇寶． 淺析蒸汽流量計量中溫度壓力補償的數學模式[J]． 雞西大學學報(綜合版), 2007, 7(1):48-49．

[3]倪桂芳． 蒸汽流量中的溫度壓力補償作用及智能流量計的應用 [J]． 控制工程 , 1994，(3):58-59．

[4]韓利武． 淺析密度對差壓式蒸汽流量計誤差的影響及溫度、壓力補償[J]． 企業文化月刊 , 2010(11)．