解决蒸汽流量测量温压补偿的要素

为什么需要温压补偿

蒸汽是一种气体，物理属性与温度和压力密切相关。具体来说，当蒸汽的温度升高或压力降低时，其体积膨胀，体积流量测量值会偏大；反之，当温度降低或压力升高时，其体积缩小，体积流量测量值会偏小。

为了确保蒸汽流量测量的准确性，消除这种由于工况变化导致的测量偏差，必须将被测蒸汽的温度和压力引入流量测量系统，对蒸汽流量进行温压补偿。

蒸汽流量测量的温度压力自动补偿(以下简称温压补偿)，国内 20 世纪六七十年代就已开展这一工作，当时得益于气动、电动单元组合仪表中计算单元的发展和完善。随着计算机技术的发展，这一工作更是有了长足的进步。但蒸汽流量温压补偿基本的原则及应用中的一些问题并没有变。以下几点不容忽视!

压力补偿将压力设定为规定值进行的自动控制叫做压力补偿。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压力补偿

◆温度补偿

电子元器件通常都有一定的温度系数，其输出信号会随温度变化而漂移，称为“温漂"，为了减小温漂，采用一些补偿措施在一定程度上抵消或减小其输出的温漂，这就是温度补偿。

◆差压补偿

将差压等被测工艺参数转换成相应的电气统一标准信号，然后将此信号送至其他单元以实现对上述工艺参数的自动检测或自动调节，叫做差压补偿。

测量蒸汽流量时为什么要进行温度或压力补偿?

按照测量原理来说，我们的流量计实际上只能测量当前工况下流体流过的体积，所以这个情况对我们不适用。我们实际上使用的时候，是想测量流过多少质量的流体。而蒸汽在不同的压力和温度下，密度变化很大，所以就要在测量蒸汽流过多少体积的同时要测量压力和温度。只有时刻了解蒸汽的密度才可以，准确测量出蒸汽的质量。

所谓补偿，就是根据流体的温度和压力数据来计算出流体的密度，从而根据测量出来的流体体积，计算出流体质量。至于汽流量补偿，如果蒸汽是饱和蒸汽就要进行压力或者温度补偿(温度补偿和压力补偿可选其一，但压力补偿效果更好，请参阅饱和蒸汽流量测量压力补偿比温度补偿精度高)。如果是过热蒸汽则要同时进行温度补偿和压力补偿同时进行。

注意一点，在水蒸汽的分类中，饱和蒸汽和过热蒸汽，千万不能弄错，因为饱和蒸汽的密度是高于过热蒸汽的，在流量积算仪的选择和设置时一定要注意。-旦在这个地方搞错，会造成严重的经济损失。当然也有一些涡街流量计，除了接测量流量的装置外，同时也接有测量温度和压力的装置。

1、温压补偿的实质

蒸汽的温度和压力改变时，蒸汽的密度就会跟着变化，导致蒸汽流量计产生测量误差。为减少误差，可以采取温压补偿方式来减少测量误差。温压补偿的实质就是被测蒸汽的温度、压力与设计时采用的数值不符时，而采取的蒸汽密度修正措施。密度修正措施既可人工进行，也可用流量积算仪或 DCS 自动进行

2、温压补偿的前置

引用孔板测蒸汽流量为例进行说明。当被测蒸汽流量的实际参数(温度、压力)与设计的参数不一致时，其流出系数 C、流東线胀系数ε、孔径 d 等值都会改变。但当蒸汽的温度、压力波动不大，即工况参数偏离设计参数不太多，对测量影响较小时，采用温压补偿措施才能达到理想的测量精度。其补偿公式大多为经验公式，在流量积算仪说明书上都有介绍，可直接选用。但当工参数偏离设计值太多或工况参数波动频繁且太大时，即使有了温压补偿措施，仍难达到测量精度要求，此时对于特定的孔板而言，只能重新计算差压与流量之间的关系。但目前已可引入较完善的补偿、修正措施了，即通过流量积算仪或DCS 对流出系数 C,流束线胀系数ε、密度p进行全面修正，但其测量精度取决于算法。要做到全补偿还是有一定的难度。

3、温压补偿措施对两相流无能为力

在蒸汽流量计量中，当蒸汽压力增大时其密度增加，蒸汽的工况压力大于设计压力时将出现负误差，否则将出现正误差。温度升高时其密度减小，即压力温度的变化对蒸汽密度的影响是相反的，其同相变化时还可以对误差有所互补。

通常认为过热蒸汽在管道中流动时属于单相流，过热蒸汽的密度由蒸汽的温度、压力两个参数决定，有时还需要考虑对线胀系数ε的补偿。特别要指出的是在温度、压力波动范围较大及保温效果不好的场合，过热蒸汽常会转变为饱和蒸汽，这时就又成了气液两相流，即使有了补偿措施也难于准确测出质量流量来。

饱和蒸汽的温度是压力的单值函数，因此可将密度的温压补偿简化为压力补偿。但应看到，设计时通常都把饱和蒸汽当作干度X=1，把它作为单相流来处理，但实际情况是饱和蒸汽大多数都是湿蒸汽，它的干度X<1，此时饱和蒸汽在管道中流动时属于两相流体，就是有了压力补偿措施也难以准确测出质量流量来。

4、温压补偿要从生产实际出发

采用温压补偿要综合考虑，如计量要求、流量计用途、温度、压力变送器的成本等因素。对于计量用的一定要采用温压补偿措施，并应选好、选对经验公式及配套的温度、压力变送器的精度，并进行正确、合理、认真地设置和调校。对于流量积算仪应从生产要求的实际出发，该补偿的就要补偿，不用和不能补偿的场合就不补偿。该补偿的场合不采取补偿措施是不对的，但夸大温压补偿的作用也是不妥的。对于被测蒸汽流量的实际参数(温度、压力)与设计的参数相差不大时，可用下式进行密度修正。

5、蒸汽流量测量中正确对待情况有的厂商夸大了温压补偿的作用，举工艺参数的情况来说明误差。对于用户而言，一定要对实际工况波动频繁及波动很大的场合持慎重态度。否则单靠温压补偿仍难达到测量精度要求。自控人员应建议工艺人员查找工况参数波动大及波动频繁的原因，从工艺或设备上进行改进才是上策。

在电厂同样还会遇到蒸汽的测量需求：

首先蒸汽流量测量受温度、压力的变化而变动，这些不利因素对气体流量仪表的精确度、重复性造成严重影响。

其次蒸汽母管多为DN600mm以上的大口径管道，采用传统的差压流量计进行流量测量引起的压损大，不节能；而且一旦仪表故障停气检修，牵涉面广，损失大。

因此需要流量仪表高节能、高可靠性和稳定性，同时具有免维护性，从而保障蒸汽的节能降耗和精准贸易计量。

西安三联测控加强型均速管流量计采用的实心对称的流量元件和自动补偿的多参数变送器能够非常好地解决了上面提到的大口径流量测量上的全部问题。