在DCS中实现流量计量的温度压力补偿
主给水流量测量的温度压力补偿方法
主给水流量测量的温度压力补偿方法要说水流量测量，那可真是一个绕不开的话题。
想想看，家里的水管一旦出了问题，不管是漏水还是水压过低，搞得全家人都鸡飞狗跳，水管工来了都得皱着眉头，仿佛世界末日来了似的。
更别提那种你根本不知道问题在哪里，光看着水表转，心里就一阵慌。
你说，要是流量测量出错，那不就是“欲哭无泪”了吗？更何况水流的流量，和温度、压力有着密切关系，搞不好误差就会直接影响整个系统的稳定性。
大家可能没想过，水流量测量的准确性可是和温度、压力有很大的关系呢。
没错，咱们日常用的水管里面流的水，它的温度和压力都在不断变化，这个时候如果测量仪器不进行补偿，那得到的数据可能就是个假数字。
简简单单的水流量，其实是一件复杂的事。
比如说，水流的温度高了，水的密度就变低，流量测量仪器就可能会觉得水流速慢了；而如果水压低，流量可能就更少，流量表的读数就会失真。
这些变化，你不注意就会造成严重的问题，根本不能按照你想的那样简单搞定。
怎么解决这个问题呢？你可能听说过“温度压力补偿”这种方法，简直就像为流量表量身定做的“调皮小药方”。
它的原理很简单，就像给水流量仪表加个“眼镜”，让它能清楚地看清楚温度和压力变化对流量的影响，从而计算出一个更准确的流量值。
就像人们根据天气变化带个伞，流量测量也得根据环境的变化“调整姿势”。
温度变化对水的流速影响很大，这点大家可能都能理解。
可是压力呢？你可能觉得压力低了就影响流量了，没错！但如果压力太高，那流量表反而可能读得比实际更少，这就是为什么补偿方法如此重要。
说到这，可能有的人要问了，补偿是怎么补的？是不是很复杂？放心，不是你想的那么麻烦。
补偿方法是通过一个算法，把温度和压力的变化转化为流量数据的误差修正值。
你可以把它理解成一个精密的小算盘，输入温度和压力这些数据，它就能自动算出一个更准确的流量读数。
打个比方，你在看天气预报时，气温的变化也会影响你出门穿什么对吧？如果预报说“今天温度下降”，你就知道该多穿点衣服，而流量补偿就相当于给你做了这样的天气预报，告诉你“嘿，今天的流量要怎么调整”。
DCS计算公式及温压补偿的说明
DCS 流量计算公式计温压补偿的说明变送器输出的是4~20mA 的电流信号，分为开过根和未开根两种。
1. 变送器输出信号未开根我们知道变送器中，4mA 时代表输出为0，20mA 时代表输出为设定的差压最大值。
定义这个输出的量为DP ，设定的变送器最大差压为0.5kpa 。
那么当变送器输出为15mA 时，给到上位机的差压信号就是1540.50.34375204Dp -==- 其中，15是实际电流，20是最大电流，4是最小电流，0.5是最大电流是的差压。
流量计算公式可以简单的用'Q C =其中C ’就是流量系数2. 变送器输出信号已开根如果变松器输出的电流信号开过根了，那Dp ’即， ''Q C Dp =⋅如果开根后的输出电流为15mA ，那154'0.50.34375204Dp -==- ，直接代入上面的等式。
另，由于在测量气体是，温度和压力的变化，造成气体体积和密度的变化，故需要对测量过程进行温度和压力的补偿。
1. 未开根信号对于未开根信号，补偿公式如下N Q =实 其中，N Q 实是实际流量，Nm Q 为设计最大量，m Dp 为设计最大量下的差压值（见计算书），Ts ，Ps 为设计条件下的绝对温度、绝对压力。
Dp 是测得的差压值，P 、T 是实际测量得到的绝对温度和绝对压力。
2. 已开根信号对于已开根的信号，补偿公式变换为NDp'Q=实Dp’是开根后输出的量关于变送器的设置，调完零以后，只要将最大测量值设置成计算书上的最大差压值就可以了，最小值不变为零。
（详见附件计算书，红色椭圆框出来的数值即为最大差压值，计算书的最小差压值不用设置）。
蒸汽计量中温压补偿的实现方法
蒸汽计量中温压补偿的实现方法衣志强【摘要】文中石化装置中的蒸汽流量测量为例分析了引起蒸汽计量误差多种的原因,阐述了体积式流量计在蒸汽测量时在DCS系统中实现温压补偿的方法,并介绍了横河DCS组态中温压补偿块的应用.【期刊名称】《炼油与化工》【年(卷),期】2019(030)002【总页数】2页(P71-72)【关键词】测量误差;孔板流量计;温压补偿;补偿功能块【作者】衣志强【作者单位】中国石油云南石化有限公司,云南昆明650300【正文语种】中文【中图分类】TH814炼油化工企业蒸汽计量的准确性，对交接计量、节能降耗、班组成本核算等有着重要作用。
蒸汽流量计的流量值与实际流量偏差大，多数是设计温度、压力与实际生产工况的工作温度、压力变化大或波动造成的。
蒸汽计量多数以质量流量计量，但蒸汽流量计多数是体积测量，体积与质量流量转换，在温度、压力变化时，密度变化很大，所以蒸汽计量中必须进行温压补偿［1］。
1 蒸汽计量的温压补偿蒸汽流量的测量，需保持蒸汽的过热度，降低蒸汽的含水量，减少蒸汽压损等，流量计才能测量准确。
测量饱和蒸汽流量，密度的测量值经常产生误差，所以在压力变化的条件下，要采取压力补偿措施，并且蒸汽的干度影响蒸汽流量计量的准确性。
体积流量测量蒸汽流量时，蒸汽体积流量的变化会随温度、压力的变化而变化，管道中的压力负荷变化随管网波动，并且温度变化也很大，从而导致实际测的体积流量与设计值偏差较大，所以要进行温度和压力补偿。
目前，石化炼油行业测量蒸汽流量的计量表主要有涡街流量计、差压式（孔板）流量计、阿牛巴流量计等，文中主要以涡街流量计、孔板流量计为例加以说明。
以孔板为例，因为差压流量计介质流过孔板时的体积流量与孔板差压的平方根成正比。
孔板计算过程中，通过实际生产正常工况状态下的压力、温度、公称直径、流量最大值和最小值等条件，来计算孔板的孔径直径，再根据设计流量来计算标准工况下的蒸汽流量。
但是，在生产实际过程中，温度和压力与设计不一致，当实际压力波动大或偏差大时，就要对测得流量进行温压补偿。
蒸汽流量测量的温度、压力补偿原理与DCS算法
据以曲线 、表格的形式提供给节流件设计人员 。
节流件的具体型式可以是各种各样 ,但不管哪一
种它的流量系数 α0都必须由实验数值确定 。根据对 以往实验数据的分析 ,总结了一批按一定的形状与要
求进行设计 、加工 、安装的节流件 ,可以保证其流量系
数的误差在一定的范围内 ,因此它们的数 值可以通
用 ,而不必个别加以试验确定 ,经过有关机构确认的
的差别 ,流体实际工况越接近节流件设计工况 ,那么
流量测量越准确。进行温度 、压力补偿可以有效地减
小由于实际工况偏离设计工况而造成的系统误差 。
3 DCS中过热蒸汽流量测量温度 、压力补偿的算法
在 DCS中 ,实现过热蒸汽流量测量的温度 、压力
补偿实质上就是将以上计算过程用计算机程序予以
实现 。由于 DCS厂商众多 ,不同厂商的 DCS提供给
算工况密度 ρ2 。 密度表仅给出部分点的数值 ,必须经过线性拟合
计算工况密度 ,密度表分度越细 ,拟合精度越高 。
a) 线 性 拟 合计 算 压 力 为 4. 375 M Pa 温 度 为
450℃的密度 :
(4. 375 - 4. 0 ) ( 14. 150 7 - 12. 50 8 7 ) / ( 4. 5 -
况下的密度得出的 ; 补偿后的流量是以蒸汽在实际工 况下的密度得出的 。可以进行以下推导得出蒸汽流
量测量的密度补偿公式 :
设 :蒸汽在节流件设计工况下的密度为 1 , 蒸汽在实际工况下的密度 2 , 未补偿的流量为 q1 , 补偿后的流量为 q2 。
将 1 、2 代入式 7 并相比得出 :
q2 = 2
当为过热蒸汽在设计工况下的流量 ,也就是未补偿的
流量 。
DCS或PLC中一般气体常用流量及补偿公式.
DCS 或PLC 中一般气体常用流量及补偿公式
1、差压信号通用公式 q q max J X
A k p ⑴ P T d Z d
\ Pd T i Z j
q ――瞬时流量，单位取决于流量计设计或用户设定。
q max ——满量程流量，单位与瞬时流量相同
X A ――测量流量的模拟信号， 0〜100% （来自差压变送器未开方信号）
,MPa 或kPa （来自压力变送器测量信号） ,MPa 或kPa （见出厂计算书）
乙一一工作状态气体压缩系数（压力较低时可设为 1.0） Z d ――设计状态气体压缩系数（压力较低时可设为
1.0） I 4
X A -
100% ------ ⑶ I i : 4〜20mA 差压电流信
16 以上公式供参考
飞龙仪表常勤信
式中k p 为: P i ――工作状态压力（绝
压） P d ――设计状态压力T j ――工作状态热力学温度 T d ――设计状态热力学温度, t j ――工作状态摄氏温度，
K , （=273.15+tj
K （=273.15+ t d ）
C （来自温度测量元件信t d ――设计状态摄氏温度， C （见出厂计算书） P i = P ic + P a （当地大气压）
------- ⑷ P ic :测量值（表压）P ic P max I i 4 16。
流量测量中温度、压力补偿数学模型建立
《自动化技术与应用》!""!年第!#卷第六期经验交流Teclnical Communication流量测量中温度、压力补偿数学模型建立Modelling of the Temperature-pressure Correction in Flow-Mea-suring哈尔滨燃气化工总公司张伟哈尔滨市输气公司张宇Zhang Wei Zhang Yu摘要：在流量测量中，为精确测量流量应进行温度、压力补偿修正，本文重点介绍应用计算机建立温度、压力补偿数学模型。
关键词：温度补偿压力补偿Abstract：Temperature-pressure correction is used to measure flowrate accurately in flowmeasuring.This paper presented detailed introduction of the form-ing of the mathematic model about temperature-pressure correction by using computer.Kewords：Temperature correction Pressure correction中图分类号：TK313文献标识码：A文章编号：1003-7241（2002）06-0066-02引言哈尔滨燃气化工总公司长输管线高楞分输站煤气流量计采用日本横河涡街流量计，该流量计所测流量为工况下流量，受温度、压力影响很大。
为精确测量流量，需将工况下的流量转换成参考状态下流量，实现温度和压力修正（即温度、压力补偿）。
我公司在实际生产中利用计算机进行温度、压力的补偿计算，下面就为实现流量智能计算如何建立数学模型进行探讨。
2建立温度、压力补偿的数学模型流量测量中温度和压力的修正公式如下：F0=P+1.0332P b+1.0332·T b+273.15T!+273.15Fi（1）Fi—已测流量F0—修正后流量p—已测压力T—已测温度P b—参考压力T b—参考温度令F=f0X F S，Fi=fi X F S，P=p X P S，T=I X T S（2）F S—流量计量程P S—压力变送器量程T S—温度变送器量程f0，Fi—0%~100%p，I—0%~100%将（2）代入（1）式导出f0=T b+273.15T sP b+1.0332P s·P+1.0332Pst+273.15!Ts fi（3）当只进行温度修正时，即将P=Pb/Ps代入（3）式有：f0=T b+273.15T st+273.15T!s·fi=C1t+C!2fi这里C1=T b+273.15Ts，C2=273.15Ts建立数学模型：TC（f，I，C1，C2）=C1t+C!2f当只进行压力修正时，即将I=Tb/Ts代入（3）式有：f 0=P+1.0332PsPb+1.0332!Ps·fi=C1（P+C2!）f这里C1=PsPb+1.0332，C2=1.0332Ps建立数学模型：PC（f，p，C1，C2）=C1·（P+C2!）·f温度压力都进行修正时，即f0=Tb+273.15TsPb+1.332Ps·P+1.0332Pst+273.15!Ts·fi经验交流Teclnical Communication《自动化技术与应用》!""!年第!#卷第六期令C 1=（Tb +273.15）/Ts（Pb +1.0332）/Ps C 2=1.0332Ps C 3=273.15Ts代入上式有f 0=C 1·P +C 2t +C !3·f 3实例计算高楞煤气站设计Pb =15Kgf /cm 2，Tb =8C ，Ps =4Kgf /cm 2，Ts =100C ，建立修正数学模型。
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。
热工检测技术练习题(附答案)
热工检测技术练习题（附答案）一、单选题（共50题，每题1分，共50分）1、差压式流量计是按照流体的（）原理来测量流量的。
A、超声B、节流C、电磁D、涡街正确答案：B2、热电偶的（）有分度号和极性之分。
A、补偿电阻B、补偿PN结C、补偿电桥D、补偿导线正确答案：D3、有一温度计测温范围0℃—200℃，准确度等级为0.5，用它测沸水温度，测量值为（）。
A、99—101℃B、100℃C、101℃D、99℃正确答案：A4、补偿导线和热电极连接处两接点温度必须（）。
A、相同B、以上说法都不对C、不确定D、不同正确答案：A5、已知真实值为200℃，测量结果为202℃，其绝对误差是( )。
A、±2℃B、2℃C、不确定D、－2℃正确答案：B6、电子皮带秤中的称量框架将来自皮带载荷的力传递给（）。
A、皮带秤积算器B、速度传感器C、荷重传感器D、测速滚筒正确答案：C7、下列不是利用节流测量流量的元件是A、毕脱管B、喷嘴C、孔板D、文丘利管正确答案：A8、某弹簧管压力表的型号为YZ-60ZT，表示该弹簧管的直径为（）。
A、60B、60cmC、120mmD、60mm正确答案：D9、用补偿导线把热电偶电势引入测温仪表，补偿导线的长度对测量影响是（）。
A、补偿导线越短，测量误差越大B、补偿导线的长短对测量误差无影响C、补偿导线越长，测量误差越小D、补偿导线越长，测量误差越大正确答案：D10、热电偶输出电势与( )有关。
A、热电偶两端温度、电极材料及长度B、热电偶两端温度C、热电偶两端温度和电极材料D、热电偶热端长度正确答案：C11、热电偶测温原理是基于( )。
A、热电效应B、热磁效应C、热阻效应D、热压效应正确答案：A12、用热电偶测量温度时，若两端点温度不同回路中产生热电势，这种现象成为（）。
A、热光效应B、热电效应C、电磁效应D、光电效应正确答案：B13、补偿导线和热电极连接处两接点温度不可超过（）的温度范围。
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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。
补偿的基本公式
PVCALC=C FCompterm （1）
式中 PVCALC—补偿输出；
C—刻度，缺省值=1.0；
C
1，C
2
—假定条件修正值，缺省值=1.0；
Compterm—补偿值。
Compterm取决于它的形式— A，B，C，D，E。
A形式主要用于液体质量流量或体积流量的补偿。
（2）
B形式主要用于气体或蒸汽流量的质量流量补偿。
用实际的绝对温度和绝对压力来进行补偿。
（3）
C形式主要用于气体或蒸汽流量的质量流量补偿。
作为补偿输入的是实际的比密度（测量值或计算值）、绝对温度和绝对压力。
（4）
D形式主要用于气体或蒸汽流量的质量流量补偿。
作为补偿输入的是实际的绝对温度、绝对压力和相对分子质量。
相对分子质量可由程序计算获得。
（5）
E形式主要用于工业蒸汽流量的质量流量补偿。
作为补偿输入的是实际的温度、压力、比密度、蒸汽压缩性和蒸汽特性。
此形式也可用于气体和液体。
（6）
其中下列变量以工程单位连接输入。
G—测量或计算的比密度或相对分子质量；
p—实际压力测量值（表压）；
T—实际温度测量值；
X—实际蒸汽压缩比测量值；
Q—实际蒸汽的质量系数。
其中下列变量由工艺工程师设定。
—设计比密度或参考相对分子质量；
G
R
—设计压力；
P
R
—设计蒸汽的质量系数；
Q
R
—设计温度；
T
R
p 0— 大气压，101.325kPa ； T 0— 温度，K
X R — 参考蒸汽压缩比。
2 温度压力补偿实例
根据该装置公用工程的实际情况，需补偿的流量测量点如表1所列。
表1 需要补偿的流量测量点
从表1可以看出：1）流量测量点同时都有温度压力测量；2）被测介质只有两类— 蒸汽和压缩空气。
由于在线没有更多的物性参数测量仪表，这样就可使用B 形式作为流量测量的温度压力补偿算法。
下面以2.2MPa 蒸汽FIT-00003点为例说明利用在线温度（TE-00003）、压力（PIT-00003）进行温度压力补偿的实现过程。
将式（3）代入式（1）得
（7）
其中 取C=1.00，C 1=1.00，C 2=1.00，F=FIT-00003.PV ， p=PRIAL-00003.PV ，p 0=0.101325M Pa ，p R =2.301325MPa ， T R =493.15℃，T=TIR-00003.PV.T 0=273.15℃
经试验补偿效果良好。
当流量、温度不变，仅压力变化时的数据如表2所列。
表2 仅压力变化时数据表
当压力值变化10%时补偿环节将补偿流量变化的4.88%；当压力值变化20%时补偿环节将补偿流量变化的9.54%。
2.2MPa蒸汽系统的压力峰值变化会达到50%，所以温度压力的补偿环节是非常必要的。
DCS中的组态内容（部分）如下。
PVALGID=Flowcomp
TF=0.000000
PVEQN=EQB
PVCHAR=SQRT
C =1.000000
=1.000000
C
1
=1.000000
C
2
COMPHILM= 1.25000
COMPHILM= 0.800000
=2.301325
p
R
T
=493.1500
R
=0.1O1 325
p
=273.1500
T
PISRC（1）=FIT - 00003.PV
PISRC（2）=PRIAL - 00003.PV
PISRC（3）=TIR - 00003.PV
这样体积流量就可以转换为质量流量，便于计量和计量单位的统一。
利用现在检测条件，通过这种温度压力补偿方法的实现，解决了流量计量时仅采用对瞬时流量累计的方法而忽视了温度、压力波动所带来偏差的影响，从而流量计量能够更加准确合理。
参考文献：
1 汪里迈，纪纲.蒸汽流量测量中的温压补偿实施方案.石油化工自动化，1998（3）：39~42。