Почему вихревому расходомеру нужна температурно-давленческая компенсация?
Вихревому расходомеру необходима температурно-давленческая компенсация по ключевой причине: сам по себе он измеряет только объёмный расход в рабочих условиях, а на промышленных объектах, особенно при измерении газов (например, сжатого воздуха), колебания температуры и давления значительно изменяют плотность среды, из-за чего объёмный расход не отражает реальное количество среды. Необходимо корректировать погрешность с помощью температурно-давленческой компенсации.
I. Суть измерения вихревого расходомера (ключевая предпосылка)
Принцип работы вихревого расходомера основан на определении частоты вихрей, создаваемых потоком при прохождении через тело обтекания, для расчёта объёмного расхода. Его основная функция только одна — подсчёт «текущего объёма среды в трубопроводе в данный момент времени», то есть объёмного расхода в рабочих условиях (обычно в м³/ч, рабочие условия).
Он не может напрямую измерять температуру и давление среды, тем более не учитывает изменение плотности среды, а лишь «механически» подсчитывает объём, не различая «фактическое количество среды при одинаковом объёме, но разных температуре и давлении».
II. Влияние колебаний температуры и давления на расход газа (ключевая причина)
Газы, измеряемые на промышленных объектах (например, сжатый воздух, пар), являются сжимаемыми средами, их плотность резко меняется с температурой и давлением. Конкретное влияние:
- Влияние давления: при повышении давления газ сжимается, количество молекул в единице объёма увеличивается, и при том же объёме фактическая масса газа возрастает; наоборот, при снижении давления газ расширяется, масса в единице объёма уменьшается. Например, колебания давления на объекте 0,6–0,9 МПа только за счёт изменения давления могут дать погрешность расхода более 40%.
- Влияние температуры: при повышении температуры движение молекул газа усиливается, объём расширяется, масса газа в единице объёма уменьшается; наоборот, при снижении температуры газ сжимается, масса в единице объёма увеличивается. Даже «нормальная температура» с суточными и сезонными колебаниями 10–35 °C даёт погрешность около 5%.
Без температурно-давленческой компенсации вихревой расходомер показывает объёмный расход, который является лишь «ложным значением объёма» и не отражает фактическое потребление газа (массу или объём в стандартных условиях), что приводит к серьёзным искажениям при учёте и управлении.
Вихревой расходомер работает на основе эффекта дорожки Кармана (Karman vortex street). При прохождении потока через препятствие по обе стороны поочерёдно возникают вихри, причём направления вращения вихрей с обеих сторон противоположны. Каждый вихрь создаёт область низкого давления; датчик регистрирует изменение давления и преобразует его в электрический импульсный сигнал. В пределах допустимого диапазона расходомера вихри образуются регулярно. Таким образом, частота вихрей пропорциональна объёмному расходу.
III. Роль температурно-давленческой компенсации (что и как компенсируется)
Основная задача температурно-давленческой компенсации — пересчитать объёмный расход в рабочих условиях в объёмный расход в стандартных условиях (Нм³/ч) или массовый расход (кг/ч), устранив влияние колебаний температуры и давления и получив достоверные, стабильные данные о расходе.
常用换算公式（极简版）：
| Параметр | Обозначение | Описание |
|---|---|---|
| Объёмный расход в стандартных условиях | QN | Объёмный расход при стандартных условиях (Нм³/ч) |
| Объёмный расход в рабочих условиях | Qf | Объёмный расход при фактических рабочих условиях (м³/ч) |
| Фактическое давление | P | Абсолютное давление на объекте (кПа) |
| Фактическая температура | T | Абсолютная температура на объекте (К) |
| Стандартное давление | PN | 101,325 кПа |
| Стандартная температура | TN | 20 °C (293,15 К) |
Здесь PN (101,325 кПа) и TN (20 °C) — общепринятые отраслевые базовые значения стандартных условий. Подставляя в формулу результаты непрерывного измерения фактического давления и температуры, можно получить достоверный расход, не подверженный влиянию колебаний температуры и давления.
При прямом измерении массы среды масса не зависит от колебаний температуры и давления, и температурно-давленческая компенсация не требуется; однако вихревой расходомер, измеряющий сжатый воздух (газ), определяет только объём и не учитывает изменение плотности, поэтому необходима двойная температурно-давленческая компенсация, иначе данные о расходе не имеют метрологической ценности.
Чтобы узнать больше, вы можете добавить WeChat ниже для консультации, также можете присоединиться к группе обмена по контрольно-измерительным приборам, или позвонить по телефону 153 2371 3323. В официальном аккаунте и на сайте http://ainstru.com/ также можно найти больше материалов.