温度压力补偿在生产计量中的应用

秦王丹

（桂林市计量测试研究所，广西 桂林 541004）

控制企业的生产成本，是企业一直追求发展的目标。生产计量在企业考核生产成本中发挥着至关重要的作用，不仅能有效衡量生产成本使用价值，还能提高企业的生产效率，促进企业有序的发展。在实际的计量过程中，由于有些生产因素受温度和压力变化的影响较大，比如生产中产生的蒸汽和化工气体等，对于这种特征的气体应采用温度与压力补偿的方法进行计量，从而保证测量的有效性和科学性。

1 进行温度压力补偿的必要性分析

对于液体计量来讲，主要的计量参数就是液体的密度。在利用温度压力补偿法计量液体时，由于液体无法压缩，更不存在压力问题，因此，液体的生产计量只受温度的变化而影响。如：当温度降低时，液体的密度就会增加。但是如果测量对象是气体时，不仅要考虑它的温度变化，还要掌握压力对测量气体的影响。下面这个公式是气体在温度和压力均在理想状态下推论所得。

理想气体状态下的方程式为：

由上式可知，其主要受压力、温度以及摩尔质量和比例系数所决定。在实际生产过程中，介质的压力、温度等影响因素都会受到外部影响而产生一定的变化，从而就导致所测量介质的密度会偏离理想状态下的数值，出现测量误差。因此，在考虑到由于外部原因的影响所造成的测量误差，在对蒸汽或是气体测量过程中，要利用温度压力补偿原理，使其测量数值更接近标准数值。

2 计算机实现温度压力补偿

2.1 液氨温度补偿

液氨即无水氨，是一种具有强烈气味的无色液体。在企业生产过程中，液氨随着温度的变化会发生剧烈的变换，因此要通过温度压力补偿原理对其矫正。其方程公式为：qm=qv20{ρ20+（ρ-ρ20）}，其编程过程如表1。

表1

2.2 蒸汽温度、压力补偿

在对蒸汽气体测量过程中，必须要保证对温度和压力补偿的同时进行。根据体积流量和质量转化关系可得蒸汽公式为：

其中，qv0为给定的温度和压力（T0，p0），ρ0为给定的流量和密度。

其编程过程如表2。

3 水蒸气流量的补偿

通过我们日常的生活经验得知，对水进行持续加热，并达到一定温度和压力时，水会由于温度的变化而沸腾，并产生水蒸气，在这里我们称为饱和水。当饱和水的温度保持不变时，蒸汽和水中的混合物结合成为湿饱和蒸汽。如果将饱和水继续加热，这时饱和水会随着温度的变化而全部变成水蒸气，此时的蒸汽我们称为干饱和蒸汽。如若此时保持温度不变的情况下，对蒸汽实施加压，不仅蒸汽的温度会持续升高，其体积也会随之变大，此时的蒸汽我们称为过热蒸汽。在此需要我们注意的是，在计量气体流量时，应考虑到压力、温度与密度的变化，不能使用理想状态下的气体计量公式。下面分别以查表法、公式法以及流量公式法详细介绍水蒸气的密度值。

表2

3.1 查表法

Dcs集散控制系统和plc自动化控制系统，是我们常用的介质密度查阅系统，在我们实际计量过程中，将测量的温度与压力逐一输入该系统中，就可以通过系统计算得出相应的密度值。查表法是一种易操作、简单明了的密度计量法，不仅能直接得出介质的密度值，还具有一定的科学性。

3.2 公式法

通过推理得知湿蒸汽的密度为：

公式中的ρ为湿蒸汽的密度，计量单位为kg/m3，pg为水蒸气密度，计量单位为kg/m3，ρ1为水密度，计量单位为kg/m3，x为干饱和蒸汽密度，其编程过程如表3。

表3

3.3 流量公式法

在企业生产过程中，通常会利用节流装置来测量蒸汽的密度值，并通过节流仪表来进行常规测量，并在测量过程中，将蒸汽中的节流因子作为传感因子时，其计算密度的工程如下：

公式中的qm为质量流量，其计量单位为kg/s，C为流出系数，并通过与节流因子确定比较后的计量方法得出直径比β的公式为C=f（ReD，β），g为计量气体的膨胀系数，并且该推导公式主要以膨胀系数的变化来进行验证，从而得出气体随着温度和压力变化后的密度值。

4 仪表实现温度、压力补偿

4.1 WP系列仪表质量流量计算公式

WP微处理器仪表常被企业应用于生产计量当中，其对介质变化不定的温度与压力能够进行有效的补偿，使测量的结果更接近于实际值。WP系列仪表在蒸汽计量中有更显著的测量效果，不仅能有效解决企业的蒸汽计量的成本消耗，还能提高企业的生产效率，提高企业的经济效益。WP系列仪表在使用过程中，由于操作人员输入电子信号的不同，会有不同的补偿算法，下面简单介绍一下其中的几种补偿算法。

4.2 输入信号为线性时的补偿算法

（1）在企业生产计量过程中，操作人员将质量流量单位输入WP系列仪表时，此时仪表系数为：K=1。

（2）在企业生产计量过程中，操作人员将体积流量单位输入WP系列仪表时，如若仪表系数K是一个变化的值，那么在计算过程中，无温度和压力补偿。

例如：WP系列仪表数据信息如下。

流量输入值为：6～20，单位为m3/h；量程值为0～20，单位为mA；气体的密度值为：0．928，单位为kg/m3。

根据推导公式qm=kρqv，将数值带入得出：

4.3 输入信号为未开方的差压补偿法

根据介质的质量流量值计算公式求仪表系数K的值。系统数据如表4。

表4

4.4 WP系列仪表的参数设定

在使用WP系列仪表前，应将其参数进行科学设定，提高测量的有效性和准确性。首先在仪表上找到SET键，按下此键会出现CLK字样，将其值设定为132。其次在按下SET键时，再按下键，大概25秒后，仪表会自动进入二级参数设定，如表5。

表5 二级参数设定表

然后进入一级设定，将企业测量的数值输入仪表内，参数设定完毕。

5 结语

综上所述，在实际生产计量过程中，利用温度压力补偿原理的方法测量蒸汽或是其他气体的密度值，不仅能有效控制企业的生产成本，提高生产效率，还能提高企业的经济效益，促进企业快速发展。近年来，经过企业在生产计量方面的实际应用，有效证明了温度压力补偿法不但是企业财务部门监控成本的重要手段，还能有效保障生产计量的有效性、准确性和科学性。

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