CN101788315A

CN101788315A - 湿气体精确计量的方法

Info

Publication number: CN101788315A
Application number: CN201010106181A
Authority: CN
Inventors: 韩军; 罗国林
Original assignee: QUJIN ZHONGYI FINECHEMICAL CO Ltd
Current assignee: QUJIN ZHONGYI FINECHEMICAL CO Ltd
Priority date: 2010-02-05
Filing date: 2010-02-05
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2030-02-05
Also published as: CN101788315B

Abstract

本发明公开了一种湿气体精确计量的方法，其特征在于包括下列工序：建立湿气体修正数学模型

；建立温度t和绝对湿度f之间关系数据库；将数学模型及数据库编制计算机程序并置入流量仪CPU芯片中；流量仪(6)的温度检测器(3)、压力检测器(4)和压差检测器(5)分别接入计量管路(1)中，检测的温度、压力及压差信号；流量仪(6)通过通讯控制器(7)将温度、压力及压差模拟信号进行模数转换成数字信号输入到计量计算机(8)；计量计算机(8)以为校正模型计算校正值，并对计量结果进行校正。本发明使用计算机技术，实现温度、压力、湿度的适时补偿，彻底解决了湿气体计量不准确的问题。

Description

湿气体精确计量的方法

技术领域

本发明属于气体计量技术领域，具体涉及一种适用于各种非常态气体精确计量的湿气体精确计量的方法。

背景技术

现有技术智能流量积算仪只能对液体、饱和蒸汽、过热蒸汽、一般气体、干燥空气进行瞬时计算，累积计量及补偿。对于非常温气体计量的补偿方式多采用一般气体湿压补偿模型对气体、温度、压力变化进行补偿。事实上一般气体补偿与湿气体模型是有很大区别的。特别是对于密度较小的气体，如氢气(H₂)的影响将是巨大的。而对于湿气体流量的计量及补偿基本只停留在理论上，没有进入真正的实际应用。但是，在生产实践中，经常遇到湿气体的计量，采用常温状态下，干燥气体的计量方式计量湿气体存在很大的计量误差，直接影响特殊商品气体的公平交易。为了克服现有技术的不足，本设计人经过长期实践研究，研制开发出了一种湿气体精确计量的方法，试验证明，尤其适合于湿气体等非常态气体的精确计量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方法简便，不增加任何硬件成本的湿气体精确计量方法。

本发明的目的是这样实现的，包括下列工序：

A、建立湿气体修正数学模型

M = K \cdot \sqrt{\frac{0.804}{(0.804 + f) \cdot (ρ_{0} + f)} \cdot \frac{P_{1} \cdot T_{0}}{P_{n} \cdot T_{1}} \cdot ΔP};

B、建立温度t和绝对湿度f之间关系数据库；

C、将数学模型及数据库编制计算机程序并置入流量仪CPU芯片中；

D、智能流量积算仪的温度检测器、压力检测器和压差检测器分别通过取压管接入计量管路中，检测的温度、压力及压差信号；

E、智能流量积算仪通过通讯控制器将温度、压力及压差模拟信号转换成数字信号输入到计量计算机；计量计算机以为校正模型计算校正值，并对计量结果进行校正。

一般气体，即干气体通常可以用理想气体状态方程：

Q = K \cdot \sqrt{ρ_{0} \frac{P_{1} \cdot T_{0}}{P_{n} \cdot T_{1}} ΔP}

来表达。现有技术是将被测介质作为理想气体进行体积转换。如果是干气体其方法是正确的，而湿气体介质中水蒸汽含量将随湿度的变化而变化。将工况湿度拆算到标准状况(即0℃，一个标准准大气压)下，湿气体中大量水蒸汽将冷却成液态，不再作为气体被压缩。即工况下的湿气体质量和标准下的湿气体质量不相等。只有将工况下的湿气体中干部分气体量转换出来，单独计算才能保证其计量的准确性。本发明方法的目的就在于此。

本发明使用计算机技术，实现温度、压力、湿度的适时补偿，彻底解决了湿气体计量不准确的问题。

附图说明

图1为本发明方法实施方式及工作关系示意图。

图2为本发明工作流程框图。

图中：1-计量管路，2-取压管，3-温度检测器，4-压力检测器，5差压检测器，6-智能流量积算仪，7-通讯控制器，8-计算机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但本发明不限于附图所示，且不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。

如附图所示，本发明方法包括下列工序：

A、建立湿气体修正数学模型

M = K \cdot \sqrt{\frac{0.804}{(0.804 + f) \cdot (ρ_{0} + f)} \cdot \frac{P_{1} \cdot T_{0}}{P_{n} \cdot T_{1}} \cdot ΔP};

B、建立温度t和绝对湿度f之间的关系数据库；

C、将数学模型及数据库编制计算机程序并置入智能流量积算仪CPU芯片中；

D、智能流量积算仪6的温度检测器3、压力检测器4和压差检测器5分别通过取压管2接入计量管路1中，检测的温度、压力及压差信号；

E、智能流量积算仪6通过通讯控制器7将温度、压力及压差模拟信号转换成数字信号输入到计量计算机8；计量计算机8以为校正模型计算校正值，并对计量结果进行校正。

其中M-------工况下湿气体质量流量，单位：kg/h；

P₁----流量计设计工作压力，单位：MPa；

Pn----标准大气压，单位：MPa；

T₁----流量计设计的工作温度，单位：℃；

T₀----为273K；

ρ------节流装置工况状态介质密度，单位：kg/m³；

ρ₀-----0℃，1个标准大气压下的介质密度，单位：kg/m³；

ΔP-----设计差压值，单位：kPa；

所述的A工序的参数K为：0.010204×α×ε×d²，其中α---流量系数；ε---压缩系数；d---孔板开孔直径，单位：mm。

所述的通讯控制器7为有线数据传输控制器。

所述的有线数据传输控制器为RS485通讯控制器，其他相同功能的控制器同样可以实现本发明的目的。

本发明的工作原理：

通过严密的理论推导建立湿气体温度变化流量补偿模型：

M = 0.12642 \times α \times ϵ \times d^{2} \sqrt{\frac{293}{273}} \sqrt{\frac{0.804 ρ_{0}}{(0.804 + f) (ρ_{0} + f)}} \sqrt{\frac{ρ_{20} P_{1} T_{0}}{Pn T_{1}} ΔP}

= 0.12642 \times α \times ϵ \times d^{2} \sqrt{\frac{0.804 \times 0.0899 \times 0.084 \times 293}{Pn \times 273}} \sqrt{\frac{P_{1} ΔP}{(0.804 + f) (ρ_{0} + f) T_{1}}}

= 0.010204 \times α \times ϵ \times d^{2} \frac{1}{\sqrt{Pn (0.804 + f) (ρ_{0} + f)}} \sqrt{\frac{(Pn + P_{1 \max} X_{1}) Δ P_{1 \max} X_{2}}{(273.15 + T_{1 \max} X_{3})}}

= K \cdot \sqrt{\frac{0.804}{(0.804 + f) \cdot (ρ_{0} + f)} \cdot \frac{P_{1} \cdot T_{0}}{P_{z} \cdot T_{1}} \cdot ΔP}

式中：

ΔP_max----差压变送器量程，单位kPa；

P_1max----压力变送器量程，单位MPa；

T_1max----温度变送器量程，单位K；

X₁--------压力变送器输出信号占输出信号量程的百分数，变化范围0～100％；

X₂--------差压变送器输出信号占差压变送器输出全量程的百分数，变化范围0～100％；

X₃-------温度变送器输出信号占差压变送器输出全量程的百分数，变化范围0～100％；

其余符号定义同前。

将上式作为计量数学模型，利用智能流量积算仪的计算功能，即可实现氢气流量准确计量。

图2示出了本发明的工作流程。

建立湿气体温度变化流量补偿模型：

M = K \cdot \sqrt{\frac{0.804}{(0.804 + f) \cdot (ρ_{0} + f)} \cdot \frac{P_{1} \cdot T_{0}}{P_{n} \cdot T_{1}} \cdot ΔP}

建立温度t与饱和气体水份含量(绝对湿度f)对照表：

温度	绝对湿度(f)	温度	绝对湿度(f)	温度	绝对湿度(f)	温度	绝对湿度(f)
温度	绝对湿度(f)	温度	绝对湿度(f)	温度	绝对湿度(f)	温度	绝对湿度(f)	-25	0.0005	18	0.0167	46	0.1028	74	0.3769
-20	0.0008	20	0.0189	48	0.1138	76	0.4098	-25	0.0005	18	0.0167	46	0.1028	74	0.3769
-20	0.0008	20	0.0189	48	0.1138	76	0.4098	-15	0.0013	22	0.0215	50	0.1258	78	0.4451
-10	0.0021	24	0.0244	52	0.1388	80	0.4829	-15	0.0013	22	0.0215	50	0.1258	78	0.4451
-10	0.0021	24	0.0244	52	0.1388	80	0.4829	-5	0.0032	26	0.0275	54	0.15530	82	0.5234
0	0.0048	28	0.0311	56	0.1684	84	0.5667	-5	0.0032	26	0.0275	54	0.15530	82	0.5234

温度	绝对湿度(f)	温度	绝对湿度(f)	温度	绝对湿度(f)	温度	绝对湿度(f)
温度	绝对湿度(f)	温度	绝对湿度(f)	温度	绝对湿度(f)	温度	绝对湿度(f)	2	0.0056	30	0.0351	58	0.1850	86	0.6129
4	0.0066	32	0.0396	60	0.2031	88	0.6623	2	0.0056	30	0.0351	58	0.1850	86	0.6129
4	0.0066	32	0.0396	60	0.2031	88	0.6623	6	0.0075	34	0.0445	62	0.2227	90	0.7149
8	0.0086	36	0.0501	64	0.2438	92	0.7710	6	0.0075	34	0.0445	62	0.2227	90	0.7149
8	0.0086	36	0.0501	64	0.2438	92	0.7710	10	0.0098	38	0.0563	66	0.2666	94	0.8307
12	0.0113	40	0.0631	68	0.2912	96	0.8942	10	0.0098	38	0.0563	66	0.2666	94	0.8307
12	0.0113	40	0.0631	68	0.2912	96	0.8942	14	0.0129	42	0.0708	70	0.3177	98	0.9616
16	0.0147	44	0.0793	72	0.3463	100	1.0332	14	0.0129	42	0.0708	70	0.3177	98	0.9616

将饱和气体水份含量(绝对湿度f)与温度t对照表，及湿气体温度变化下的流量补偿模型编程，并置入智能流量积算仪6的CPU芯片中。

本发明的特点：

1、增强气体智能流量积算仪的修正功能，使其适应范围更加广泛，解决了目前贸易结算中湿气体计量不规范、不准确的问题。

2、该方法不仅可用于智能流量积算仪，亦可用于集散控制系统(简称DCS)补偿模块和其它流量补偿仪器。

Claims

1.一种湿气体精确计量的方法，其特征在于包括下列工序：

A、建立湿气体修正数学模型

M = K \cdot \sqrt{\frac{0.804}{(0.804 + f) \cdot (ρ_{0} + f)} \cdot \frac{P_{1} \cdot T_{0}}{P_{n} \cdot T_{1}} \cdot ΔP};

B、建立温度t和绝对湿度f之间的关系数据库；

D、智能流量积算仪(6)的温度检测器(3)、压力检测器(4)和压差检测器(5)分别通过取压管(2)接入计量管路(1)中，检测的温度、压力及压差信号；

E、智能流量积算仪(6)通过通讯控制器(7)将温度、压力及压差模拟信号转换成数字信号输入到计量计算机(8)；计量计算机(8)以为校正模型计算校正值，并对计量结果进行校正。

2.如权利要求1所述的湿气体精确计量的方法，其特征在于所述的A工序中参数K为0.010204×α×ε×d²，其中α---流量系数；ε---压缩系数；d---孔板开孔直径，单位：mm。

3.如权利要求1所述的湿气体精确计量的方法，其特征在于所述的通讯控制器为有线数据传输控制器。

4.如权利要求3所述的湿气体精确计量的方法，其特征在于所述的有线数据传输控制器为RS485通讯控制器。