气体体积流量测量的温度压力补偿公式及相对误差计算
温压补偿计算
威力巴流量探头的二次仪表设定与温压补偿威力巴流量探头的二次仪表设定与温压补偿威力巴是一种差压式的流量探头，其计算模型 ∆P ⨯=ρK Q 和其它差压式流量计是相同的（如孔板）。
计算模型中：Q ：质量流量 K ：流量常数 ρ：介质密度 ∆P ：传感器测得差压∆P 差压的准确测量不应只限选用一台高精度的差压变送器，实际上差压变送器能否接受到真实的差压还取决于一系列因数，其中探头及引压管的正确制造、安装及使用，是保证获得真实差压值的关键。
这些影响因素很多是难以定量或定性确定的，只有加强制造及安装的规范化工作才能达到目的。
从计算模型中可见，ρ在方程中同∆P 处于同等地位，就是说当追求差压变送器高精度等级时，绝不要忘记ρ的测量精度与之相匹配，否则∆P 精度的提高将会被ρ的降低所抵消。
介质ρ一般难以直接测得，通常是通过温度、压力、组分计算求得。
因此在现场ρ变化较大的场合，要进行在线温压补偿。
ρ是差压式流量测量系统中的重要组成部分。
下面我们结合威力巴流量计算软件来说明二次仪表的设定及ρ的正确补偿。
一、 液体测量威力巴流量计算软件在液体测量中常用的公式有用差压计算质量流量，用差压计算工况体积流量。
以差压计算质量流量来举例说明：某测点；介质：水 管径：219×6mm 压力：300KpaG 温度：20℃ 刻度流量：200000 kg/H 密度：1000kg/M 3威力巴选用10#探头，计算单见下图计算软件流量计算公式为：[]1/2hw C'qm ⋅=，[]1/22f D K N C'δ⋅⋅⋅=qm ：质量流量（后面我们用Q m 来表示），单位kg/HC': 流量常数，有多个常数组成，无量纲数。
该测点中C'=127338.7hw ：差压（后面我们用∆P 来表示），单位Kpa 。
N ：单位换算常数，由软件自动给出，无量纲数。
该测点中N=0.12643 K ：威力巴的K 系数，由软件自动给出，无量纲数。
蒸汽流量计温压补偿公式
蒸汽流量计温压补偿公式好的，以下是为您生成的关于“蒸汽流量计温压补偿公式”的文章：咱先来说说这蒸汽流量计温压补偿公式啊，这东西在工业领域那可是相当重要！就拿我之前在一家工厂的经历来说吧。
那时候我跟着师傅在车间里到处转悠，学习各种设备的运行原理和相关知识。
有一天，我们接到任务，要对厂里的蒸汽流量计量系统进行检查和优化。
我跟着师傅来到那个巨大的蒸汽管道旁边，上面安装着各种仪表，其中就有蒸汽流量计。
师傅指着那个流量计对我说：“小子，这蒸汽流量的测量可没那么简单，温度和压力的变化都会影响测量的准确性，所以就需要用到温压补偿公式。
”那时候的我，一脸懵，啥是温压补偿公式啊？师傅看我那迷茫的样子，笑了笑，开始给我耐心讲解。
这蒸汽流量计温压补偿公式啊，简单来说，就是为了修正由于温度和压力变化导致的蒸汽密度变化，从而更准确地测量蒸汽的流量。
比如说，在不同的温度和压力条件下，蒸汽的密度是不一样的。
如果不进行补偿，测量出来的流量就可能有很大的误差。
师傅还特意给我举了个例子。
假设我们在一个标准大气压下，测量到的蒸汽流量是100 立方米/小时，但是实际的工作压力是2 个大气压，温度也有所升高。
这时候，如果不进行温压补偿，我们就会误以为蒸汽的流量就是 100 立方米/小时，但实际上，由于压力和温度的变化，蒸汽的密度变大了，真正的流量可能只有 80 立方米/小时。
为了更准确地计算，温压补偿公式就派上用场了。
常见的温压补偿公式有好几种，比如理想气体状态方程、蒸汽表法等等。
这些公式都有各自的适用范围和优缺点。
就拿理想气体状态方程来说吧，它的形式大概是这样：P×V =n×R×T。
这里的 P 是压力，V 是体积，n 是物质的量，R 是气体常数，T 是温度。
通过这个公式，我们可以根据测量到的压力和温度，计算出修正后的蒸汽体积。
在实际应用中，我们还需要考虑蒸汽的类型，是饱和蒸汽还是过热蒸汽。
饱和蒸汽的温压补偿相对简单一些，而过热蒸汽就稍微复杂一点。
标准孔板测量气体流量的偏差修正方法
・
／ ｐ １ ）
如果忽略气体的压缩， 可把气体当做理想气体处
理， 那 么
‘ ．
ｐ ２ ０ —— 压力为 ７ ６ ０ ｍ ｍ Ｈ ｇ ， ２ ０ ￣ Ｃ时的密度（ Ｋ Ｇ ／ Ｍ ） Ｐ ｎ —— 标准 大气压 （ １ ０ １ ３ ０ ０ Ｐ ａ ）
‘
．
‘ｐ ｌ＝ｐ ３×Ｐ１ Ｔ３ ／Ｐ ３Ｔ１
．
加
气体—
热
器
Ｑ ２实 ＝ Ｑ ２×（ Ｐ １ Ｔ ３ ／ Ｐ ３ Ｔ １ ） 这就是气体体积流量的温压补偿公式 。 ２ ． ２质量 流量 Ｍ 的修 正方 法 与２ ． １ 情况一样 ， 只是 流 量 计 的刻 度 改 为 质 量 流 量 。三个流量计的读数分别为 Ｍ１ ， Ｍ ２ ， Ｍ ３ 。因此流量 计１ 和流量计 ３的工作和设计条件相 同， 所以 Ｍ１ 实 ＝Ｍ１＝ｋ×（ △Ｐ １ ｘ ｐ １ ） Ｍ３实 ＝Ｍ３＝ｋ ｘ（ △Ｐ ３ Ｘ ｐ ３ ） Ｍ２实 ＝Ｍ３＝ｋ×（ ＡＰ ３×ｐ ３ ）
标准孔 板测量气 体流量的 偏差 修正方法
吕鸣 （ 中海石油气 电集团有限责任公司 ， 北京 １ ０ ０ ０ ２ ７ ）
摘 要： 由于气体的测量容易受到温度压力等诸多因素的影响 ， 当标准孔板 使用场所 的工作条件偏 离设计值时 ， 就会产生偏差 ， 本文着重介绍这种偏差的形成原 因与修正办 法。 关键调 ： 温压补偿 ； 差压 ； 密度 ； 流 量
基于plc的温压流量补偿方法与实现说明
基于plc的温度、压力流量补偿方法与实现说明在dcs工程实施中，为了保证气体流量测量计量、累积准确，配料合理及控制精确、有效，会对流量测量进行温压补偿。
在生产过程中，在测量流体质量流量或气体标准体积流量的时候，测量结果都会受到流体密度的影响.流体的密度是自身温度和压力的函数,由于实际温度、压力经常的变化与波动而偏离设计值（基准值）,势必造成实际的瞬时流量测量有误差，导致累积流量也有误差。
为了纠正该误差,在DCS方案设计时必须考虑对气体流量测量进行补偿计算。
补偿算法与流体介质的种类和流量测量一次仪表测量的种类有关。
在实际工程中，流体类型一般分为一般气体、饱和蒸汽和过热蒸汽三大类。
常见的流量测量一次仪表分为“差压式流量仪表”和“非差压式流量仪表”两大类。
1 流量计概述差压式流量仪表包括所有应用差压原理测量流量的仪表或装置，其中以标准孔板应用最为广泛；非差压式流量仪表专指涡街、电磁、椭圆齿轮、罗茨、超声波等各种类型的体积流量仪表。
应用差压法原理测量流体的流量，测出的差压值与流量的平方成正比，因而需要对差压信号进行开平方运算。
在测量系统的构成设计中有两种不同的方式，一种是差压变送器将差压信号转换成4-20ma信号输入到plc模拟量模块；另一种是差压变送器将差压信号做开方运算输入到plc模拟量模块。
因此对于前者，plc的温压补偿算法应该对流量输入信号进行开方运算；对于后者，plc不能再进行开方运算。
非差压法原理测量流体的流量，与差压法原理测量流体的流量不同，无须对差压信号进行开方运算.2、流体介质概述2.1 理想气体一般气体，本文定义为理想气体或近似.理想气体是指任意压力和任意温度下其状态符合理想气体状态方程PV=NRTP为气体压强；V为气体体积；N为气体的物质的量；T为体系温度；R为比例常数，对任意理想其他而言,R是一定的。
2.2 饱和蒸汽当液体在有限的密闭空间蒸发时,液体分子通过液面进入上面空间,成为蒸汽分子。
焦炉煤气流量和发热量测定和计算方法
焦炉煤气流量和发热量测定方法一、差压式焦炉煤气流量计组态计算公式1、 基本知识1.1气体密度温度压力补偿公式)15.273(325.10115.293)(0t P P N +⨯⨯+⨯=ρρ （1）简化得：tPP N ++⨯⨯=15.273893.20ρρ （2）式中：ρ------ 流量计设计工况密度，单位kg/m3 P 0----当地大气压力，单位KPa ； P ---- 表压力，单位KPa ； t ---- 温度，单位℃N ρ------ 流量计处测量介质标况密度，单位kg/m3。
如果气体为已知组分的混合气体，则混合体的标况密度为各组分标况密度与体积百分数乘积之和。
举例计算如下：已知焦炉煤气组分（体积百分数，从天安化工焦炉煤气流量测量节流装置设计计算书中获得）和各组分的标况密度（20℃，101.325KPa ）：则，该焦炉煤气标况密度N ρ：1006.2166.19.246669.09.570838.07.03302.14.21646.1⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=N ρ+1003.38296.12.81644.1⨯+⨯438014.0=N ρkg/m 31.2 工况体积流量与标况体积流量的转换v vN N Q Z Z t P P Q ⨯⨯+⨯+=15.27315.293325.1010 （3）式中：P 0----当地大气压力，单位KPa ； P ---- 表压力，单位KPa ； t ---- 温度，单位℃ Q N -----标况流量，单位Nm 3/h Q V ---- 工况流量，单位m 3/h Z N ----标况压缩因子 Z V ----工况压缩因子由于常规煤气输送和使用属于低压力范畴，压缩因子变化比较小，工业应用计算中忽略压缩因子的影响，则公式(3)可简化为：v N Q tPP Q ⨯++⨯=15.273893.20 (4)1.3 依据V 锥流量计计算书计算流量 1.3.1已知工况密度V 锥流量计计算书为工作状况，温度25度，表压力25KPa ，简称工况。
一般气体温压补偿
一般气体温压补偿一般气体温压补偿指的是在一定温度和压力下测得的气体体积与实际体积之间的关系的修正过程。
在现实生活和工业生产中，往往需要对气体进行测量、计量以及控制。
然而，气体的体积受到温度和压力的影响，因此需要进行相应的补偿。
首先，气体的体积与温度有关。
根据查理定律（Charles's Law），在恒定压力下，气体的体积与温度成正比。
即，当温度升高时，气体的体积也会增加；相反，当温度下降时，气体的体积会减小。
因此，在进行气体温度补偿时，需要测量气体的实际体积，并将其转化为在标准温度下的体积。
标准温度一般指的是摄氏零度（0）或开尔文零度（273.15K）。
其次，气体的体积与压力有关。
根据波义尔定律（Boyle's Law），在恒定温度下，气体的体积与压力成反比。
也就是说，当压力增加时，气体的体积减小；当压力降低时，气体的体积增加。
因此，在进行气体压力补偿时，需要测量气体的实际体积，并将其转化为在标准压力下的体积。
标准压力一般指的是大气压（常用值为101.325千帕）。
在实际应用中，可以使用以下公式进行气体温压补偿的计算：V = V0 * (P0 / P) * (T / T0)其中，V为实际体积，V0为标准体积，P为实际压力，P0为标准压力，T为实际温度，T0为标准温度。
通过这个公式，可以将实际测量得到的气体体积转化为在标准温度和压力下的体积。
在实践中，可以使用温度传感器和压力传感器来测量气体的实际温度和压力。
然后，将这些数据输入到上述公式中，计算出经温压补偿后的气体体积。
这样，就能够获得准确的气体体积数据，为后续的测量、计量和控制提供准确的基础。
需要注意的是，气体温压补偿只适用于理想气体，即满足理想气体状态方程（PV = nRT）的气体。
对于非理想气体，需要进行更复杂的补偿计算，例如使用压缩因子或相关系数来修正气体体积。
此外，温压补偿还需要考虑气体的组成和性质，因为不同的气体具有不同的热膨胀系数和压缩系数。
在DCS中实现流量计量的温度压力补偿
在DCS中实现流量计量的温度压力补偿天津石化公司化纤厂200kt/a PET纺丝装置的自动控制系统采用Honeywell公司的TPS系统实现。
公用工程系统的流量计量是在DCS中组态完成的，但在DCS中实现流量计量时仅采用对瞬时流量累计的方法，忽视了温度、压力波动所带来的偏差。
在一般情况下流体工况稳定（温度，压力参数基本稳定）的流量计量系统中，由于工况波动所产生的误差是在一个允许的范围内。
在聚酯短丝的生产过程中蒸汽等介质的温度、压力波动极大，这是由于短丝的生产性质决定的。
在短丝的生产过程中蒸汽用量随时都可能大范围波动，从停车到小负荷到满负荷运转经常变化。
另外，由于管线长压力损失也很大，以致压力达不到设计要求，经常发生压力下限报警。
如果压力降低得很多或蒸发前湿度较低，则因水滴蒸发而使温度降低后仍高于新的压力所对应的饱和温度，则蒸汽变为过热状态[1]，而设计条件为饱和蒸汽。
此外，现蒸汽流量的测量单位是质量流量单位；气体流量的计量单位是体积流量单位，而由孔板或涡街测量的均为体积流量，要实现质量流量的计量需进行温度、压力的补偿。
由于以上原因，流量计量时仅采用对瞬时流量累计的方法，忽视了温度、压力波动所带来的偏差，这对压力变化比较大的工况是不适宜的。
解决的办法就是在测量中引入温度和压力补偿的方法来实现实时的流量温压补偿，将体积流量转变为质量流量。
1 温度压力补偿及基本公式在Honeywell的DCS中有专用的Flowcomp模块进行流量补偿。
此模块可用于补偿温度、压力、比密度或分子量变化的流量测量。
被测介质可以是气体，蒸汽和液体。
原理如图1所示。
注：简化等式PVCALC=F*Compterm，F—未补偿的流量；Compterm有5种形式—A 液体，B 气体，蒸汽 C 气体、蒸汽（特定引力），D 气体、蒸汽的体积流量，E 蒸汽FLOWCOMP模块的使用取决于Compterm的形式选择。
补偿输入端引自各变量的PV输入端。
气体流量测量的温度与压力补偿
（2）
式中，带下标“n”的参数为标准状态下的值。由此可得到流量在两种状态（标 准状态和工作状态）下的转换式：
将式（1）代入式（3）得：
（3）
而仪表的刻度是按设计工况设置的，即：
（4）
（5） 式（4）、式（5）相除即可得到当工况偏离设计值时密度的补偿公式：
大部分气体，可近似地视为理想气体，其密度可用经过补正的理想气体状态 方程来表示。有的气体，如水蒸气，即有别于理想气体，其密度不宜简单地用理 想气体状态方程来表示。气体又有干、湿之分，对于湿气体，其密度除了与温度、 压力有关外，还与湿度有关。近年来，不断涌现的微机化仪表，使气体流量测量 的温压补偿变得简便而精确，从而提高了测量精度。
模型有多种形式，下面列出两种常用的数学模型形式，谨供参考。 对于干饱和水蒸气，有： ρ＝a＋bP （13） 对于过热水蒸气，有：
（14） 上述数学模型的诸常数：a，b 与 A，B，C，D 的求法，可参考文献［4，5］。将 上述数学模型代入式（12）即可得到水蒸气的温压补偿公式。
近年来，有些微机化流量计内部芯片存有水蒸气密度表，可实现精确测量， 还可将质量流量转换成热流量，以便对能源进行更有效的管理。
2 湿气体流量测量的温压补偿
湿气体与干气体的不同点是，其密度除了与温度、压力有关外，还与湿度有 关。虽然湿度对测量的影响与温压比较相对较小，但与仪表的精度比，即不可忽 略。湿气体的密度可用下式表示：
（9）
式中：0．804 为温度 0℃，一个标准大气压下，水蒸气的密度，kg／m3；ρ0、T0、 Pn 分别表示气体在 0℃，一个标准大气压下的密度、绝对温度、绝对压力；F 为 气体的绝对湿度，kg／m3；Z 为气体压缩系数。
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流量计示值修正（补偿）公式
我公司能源计量的流量计示值单位规定为20℃，101.325kPa 标准状态的流量，如设计选型使用了不同流量计示值单位，则根据设计的流量单位（质量流量kg/h 、0℃，101.325kPa 及20℃，101.325kPa 标准状态或工作状态）选用对应的温度、压力修正（补偿）公式；不同测量原理的流量计，应根据其流量计流量方程（公式）选用对应的温度、压力修正（补偿）公式。
1. 气体流量测量的温度、压力修正（补偿）公式：
1.1 差压式流量计的温度、压力修正（补偿）实用公式：
一般气体体积流量（标准状态20℃，101.325kPa ），根据差压式流量计流量方程，可得干气体在标准状态（20℃，101.325kPa ）的积流流量:
）（）（）（）（15.273T 325.101p 15.273T 325.101p q q vN
vN +'⋅++⋅+'=' （1）
式中： q'vN ——标准状态下气体实际体积流量；
q vN ——标准状态下气体设计体积流量；
p' ——气体实际压力，kPa ；
p ——气体设计压力，kPa ；
T'——气体实际温度，℃；
T ——气体设计温度，20℃。
1.2 一般气体质量流量的温度、压力修正（补偿）公式：
T p T
p q q m m ''=' （2）
式中：
q'vN ——标准状态下气体实际体积流量；
q vN ——标准状态下气体设计体积流量；
p' ——气体实际压力，绝对压力；
p ——气体设计压力，绝对压力；
T'——气体实际温度，绝对温度；
T ——气体设计温度，绝对温度。
1.3 蒸汽的温度、压力修正（补偿）公式：
根据差压式流量计流量方程，可得蒸汽的质量流量:
ρρ'
='m m q q （3）
式中：
q'm ——蒸汽实际质量流量；
q m ——蒸汽设计质量流量；
ρ' ——蒸汽实测时密度；
ρ ——蒸汽设计时密度；
依据水和水蒸汽热力性质IAPWS-IF97公式其密度计算模型，工业常用范围内水蒸汽的密度为：
)(1000
10
ππγγνρ+==RT
π
γπ1
0= i i J 1I i 43
1i i 50I n ）
（.-=-=∑τπγπ
T 540=τ
1MPa p =π
式中:， ρ 为水蒸汽密度；P 为压力, MPa ；v 为比体积，m 3/ kg ；T 为温度， K ；R 为水物质气体常数， 0. 461526kJ ∙kg -1 ∙K -1；n i 、I i 、J i 为公式系数见“表1”。
利用IAPWS-IF97计算的水和水蒸汽单相区( 1-3区) 比容的不确定性在±0. 05%左右。
应用上述公式只需安装有温度、压力变送器, 不需要判断是饱和蒸汽还是过热蒸汽就可以准确测量。
对于确定是饱和蒸汽的场合,只需要测温或测压, 利用IAPWS-97公式第4区中给出的方程组计算出饱和压力或饱和温度, 再代入上述公式中, 也可准确计算饱蒸汽密度。
表1：
公式的指数和系数数值
2. 涡街流量计、旋进旋涡流量计和涡轮流量计的温度、压力修正（补偿）公式
一般气体体积流量（标准状态20℃，101.325kPa ），根据差压式流量计流量方程，可得干气体在标准状态（20℃，101.325kPa ）的积流流量:
）
（）（）（）（15.273T 325.101p 15.273T 325.101p q q vN vN +'⋅++⋅+'='• （4）
式中：
q'vN ——标准状态下气体实际体积流量；
q vN ——标准状态下气体设计体积流量；
p' ——气体实际压力，kPa ；
p ——气体设计压力，kPa ；
T'——气体实际温度，℃；
T ——气体设计温度，20℃。
技术科整理
2012年5月4日。