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基于IAPWS-IF97的高精度蒸汽流量儀表的研制

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作者: 時間:2007-11-26 來源: 收藏

  引 言

  當前多數(shù)智能儀表都采取了一定的流量補償技術,但補償?shù)臄?shù)學模型建立過程考慮并不十分周全,計量的準確性仍然不高。本文針對這一情況,在蒸汽流量的中,以傳統(tǒng)的流量計量補償思想為基礎,利用開發(fā)了以水和蒸汽熱力學工業(yè)公式為核心的計算軟件包,使得在工況大范圍變化時,流量計的補償精度仍具有較大的提高。同時由于該型號具有豐富的低功耗模式和強大的運算能力,不僅提高了補償?shù)木?,而且降低了成本?/P>

  1 蒸汽流量及密度補償方法分析

  差壓式流量計是目前計量蒸汽流量的主要儀表,其流量是依據(jù)《GB/T 2624-93流量節(jié)流裝置,用孔板、噴嘴和文丘里管測充滿圓管的流體流量》中的數(shù)學模型進行計算。當蒸汽工況發(fā)生改變時,我們應根據(jù)蒸汽密度進行流量補償,進行蒸汽流量的密度補償必須實時檢測出蒸汽的密度。

  工程上應用的水蒸汽大多處于剛剛脫離液態(tài)或離液態(tài)較近,它的性質(zhì)與理想氣體大不相同,應視為實際氣體。水蒸汽的物理性質(zhì)較理想氣體要復雜的多,故不能用簡單的數(shù)學式加以描述。目前,智能儀表中常用的水蒸汽密度的確定方法主要有如下幾種。

  1.1 查表法

  把水蒸汽密度表置入儀表中,根據(jù)工況的溫度、壓力從表中查出相應的密度值。此種方法能夠得到很高的補償精度,但是數(shù)據(jù)量巨大,需要占用大量的存儲空間,應用數(shù)據(jù)表首先要判斷是飽和蒸汽還是過熱蒸汽,再查不同的數(shù)據(jù)表;另外數(shù)據(jù)表的變量是有一定步長的非連續(xù)量,對于兩點之間的數(shù)據(jù),需經(jīng)過數(shù)學內(nèi)插處理獲得,而二元函數(shù)的插值公式也不簡單。

  1.2 公式計算法

  飽和水蒸汽密度是溫度或壓力的一元函數(shù),即ρ=f(T)或ρ=f(P),在目前的智能儀表中通常根據(jù)量程和精度的需要,借助飽和水蒸汽密度表進行函數(shù)擬合,得到符合精度要求的解析式來計算飽和水蒸汽的密度。

  過熱水蒸汽情況比較復雜,其密度為溫度、壓力的二元函數(shù),即ρ=f(P,T),經(jīng)過人們長期的探索,其解析式函數(shù)已有不少的研究成果,當前工程上常用的過熱蒸汽密度計算公式主要如下:

  (1) 實驗擬合公式

  計算過熱水蒸汽的經(jīng)驗公式有很多,式(1)是文獻[1]中給出的擬合公式:

  

  式(1)在溫度為200~570℃,壓力為0.5~11.5 MPa范圍內(nèi)誤差為



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