可膨胀性系数的自动校正.doc

长沙凌慧仪表科技有限公司可膨胀性系数的自动校正 差压式流量计（孔板、喷嘴、文丘里管等）在用来测气体和蒸汽流量时，流体流过节流装置，在节流件两边都要产生一定的压差，节流件的下游静压降低，因而出现流束膨胀，流束的这种膨胀使得节流装置的输出（差压）-输入（流量）关系同不可压缩流体之间存在一定的偏差，如果不对这种偏差进行校正将会导致流量值偏高千分之几到百分之几，在和P/P1均较大的情况下甚至可高达10%。可膨胀性系数（expansibity factor）就是为修正此偏差而引入的变量。 此变量有节流件上游可膨胀性系数1和节流件下游可膨胀性系数2之分，在流量表达式中若用1、则流体密度必须采用上游体密度1如式（1）所示； 节流式差压流量计的一般表达式为1 （1）式中 qm-质量流量,kg/s; C-流出系数； 1-节流件正端取压口平面上的可膨胀性系数； d-工作条件下节流件的开孔直径，m; P-差压,Pa; P1-节流件正端取压口平面上的流体密度，kg/m3; -直径比，=d/D; D-管道内径,m。在式（1）中，和d为常数，C和1在一定的流量范围之内也可看作常数，因此式（1）可简化为 若用2，则必须采用下游流体密度P2，如式（2）所示。节流件上游的可膨胀性系数和节流件下游的可膨胀性系数之间的关系如式（3）所示。 （2）（3）式中2-节流件负端取压口平面上的流体可膨胀性系数； P2-节流件负端取压口平面上的流体密度，kg/m3; P2-节流件负端取压口平面上的流体压力,Pa.假定流体为可压缩性流体，而且在P1、P2差别不大的情况下，流体符合理想气体定律，这时将式（3）代入式（2），就可得到式（1）。因此，式（2）和式（1）是等价的。 式（2）和式（1）是等价的，在实际应用中较多地使用1，因为相关的压力测量也较多地使用节流件上游取压口平面上的参数。 孔板的1值是用实验方法确定的，这是一项严格而复杂的测试工作。只有在测得流量系数a的基础上,用不同气体,在不同的工作压力下才能测得,考虑到流体的可压缩性.对给定的节流装置利用可压缩流体(气体)进行标定时,由式(4)可求得1C值,该值取决于雷诺数、差压值和气体等熵指数。式中流出系数C为在相同雷诺数、用液体直接标定而确定的数值，因此可膨胀性系数为由式（5）所确定的一个系数。 （4） （5）式中C-流出系数； qm-质量流量; -直径比，d/D; d-节流件开孔直径； P-差压; P1-节流件上游取压口平面上的密度. 当流体是不可压缩流体时, 1等于1;当流体是可压缩流体时, 1小于1. 公式(5)使用起来还不够方便,研究者提出了不少经验公式,ISO5167和GB/T26241993中给出的孔板的1值对于角接取压法、法兰取压法和D-D/2取压法使用同一个经验公式计算，即 （6）式中K-等熵指数； P1-节流件上游取压口平面上的绝对静压； 其余符号的意义同式（5） 此公式仅在P2/P10.75时才适用。 该公式是根据空气、水蒸气和天然气的试验结果得出的，已知等熵指数的其他气体和蒸汽可参照使用。 流量在一定的范围内变化时，差压P相应变化，而设计计算时只是假定是个常数d，为了对这个假定可能引入的误差进行校正，引入了一个可膨胀性系数校正系数，即 （7）式中k-可膨胀性系数校正系数； 1-实际可膨胀性系数； d-设计计算时可膨胀性系数。 使用式（6）计算当前可膨胀性系数一般在流量二次表内进行，将孔板计算书中的和K写入菜单中的指定窗口，P1则由流量二次表的压力输入信号计算得到。而P由流量二次表的差压输入信号按下式计算得到， P=AiPmax （8）式中Ai-差压输入信号，0-1； Pmax-差压上限值。Pmax以及d值也可由孔板计算书得到，写入流量二次表菜单的指定窗口，仪表运行后，按式（6）计算得到当前的1值，然后代入式（7）计算k。表1一台蒸汽流量计各流量点的1值和相应的k值，主要是要说明流量在较大范围内变化时，1变化显著，进行1的在线计算和自动校正很有必要。 表1 各点1及k值%qmax1%qmax1100.999 805 1831.109 67600.992 986 5921.012 72200.999 220 7321.019 07700.990 453 9731.010 13300.998 246 6481.018 08800.987 531 7201.007 15400.996 882 9301.016 69900.984 219 8331.003 78500.995 129 5781.014 901000.980 518 3131.000 00 喷嘴和文丘里管的1与孔板的1