第五讲 DCS组态知识
1.1用节流装置测量流量
1.1.1流量与差压之间的关系
（1-1）
（1-2）
（1-3）
式中：
G ——质量流量（kg/s）
Q ——体积流量（m3/s）
C ——流出系数（无量纲）
ε ——可膨胀性系数（无量纲）
β ——直径比，β = d/D（无量纲），D为管道内径（m）
d ——工作条件下节流件的节流孔或喉部直径（m）
ρ0 ——节流装置上游流体在标准状态下的密度（kg/Nm3）
ΔP ——节流装置上、下游之间的压力差
当C山西师大实验中学、ε、β、d确定后，可将（1-1）、（1-2）式写作：
（1-4）
（1-5）
式中：K为常数
从（1-4）、（1-5）可以看出，只有ρ、ρ0一定时，ΔP才与G或Q0有一一对应关系。或说，若节流装置设计时采用的密度值（ρ、ρ0）与实际使用条件下的密度值（ρ＇、ρ0＇）不同，则相同的差压代表不同的流量。 1.1.2流量真实值与指示值之间的关系
1被测介质为液体（以质量流量表示）
同一节流装置，在实际使用条件下，差压与流量的关系：
（1-6）
式中：
G＇ ——被测介质流量的真实值
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ρ＇ ——被测介质在实际使用条件下的密度
ΔP′——测得的差压
对应于同一差压，即ΔP ＇= ΔP一汽马自达车主俱乐部 时，由（1-6）和（1-4）式可得：
（1-7）
（1-7）式为进行密度补偿的依据。
若实际密度ρ＇＞设计时的密度ρ ，则流量的指示值（G）偏低。
例1：合二技改后的FE-102（孔板），被测介质为液氨。设计条件下，t = -33 ℃,对应的密度ρ = 682.7 kg/m3。假定实际温度t＇= -27 ℃,对应的密度ρ＇=674.7 kg/m3。若指示流量G = 30 t/h，问真实流量G＇= ？ 解：
（t/h）
例2：合二技改后的FE-2（文丘里），被测介质为过热蒸汽。设计条件下，t = 363 ℃，P =3897 kPaG，对应的密度ρ = 14.60 kg/m3。假定实际温度t＇=360℃，P = 4100 kPaA,对应的密度ρ＇= 15.1332 kg/m3骚乱全家。若指示值为100 t/h，问真实值为多少？
人体芝术解：
（t/h）
2被测介质为混合气体（以标准状态下的体积流量或质量流量表示）
同一节流装置，在实际使用条件下，差压与流量之间的关系：
(1-8)
式中：
Q0＇——被测介质（混合气体）流量的真实值
ρ＇ ——被测介质（混合气体）在实际工作条件下的密度
ρ0＇ ——被测介质（混合气体）标准状态下（0℃、0.10133 MPaA）下的密度
ΔP＇——测得的差压
对应于同一差压，即ΔP＇= ΔP 时，由（1-8）和（1-5）式可得：
（1-9）
若被测气体可按理想气体处理，则根据理想气体状态方程（），可得：
（1-10）
（1-11）
式中：
P、T、M和P＇、T＇、M＇分别为被测混合气体在设计条件和实际工作条件下的压力（绝压）、温度（热力学温度）和分子量。
将（1-10）、（1-11）代入（1-9）得：
（1-12）
同理：
（1-13）
可见，当被测介质为混合气体（如天然气）时，若实际工作条件下的压力、温度、组分（分子量）不同于设计条件，又假定可按理想气体处理，则可按（1-12）、（1-13）对压力、温度、组分的变化进行补偿。
例：合二技改后的FE-98（孔板），被测介质为天然气。设计条件如下：P = 531 kPaG、t = 25℃、M = 16.63、ΔP = 2300 mmH2O、Gmax = 60 t/h、P0 = 99.5 kPaA（当地大气压）。假定实际工作条件为：P＇= 521 kPaG、t＇=30℃、M＇= 16.44，问指示流量为50 t/h时，真实流量为多少？
解：
（t/h）
1.1.3补偿方法
1.1.3.1用DCS或可编程调节器中固有的温度、压力补偿功能块
1对单一气体，测出节流装置上游的压力、温度、送入DCS或可编程调节器
2对混合气体，除测出节流装置上游的压力、温度外，尚需用分析器测出组分，求出实际分
子量（M＇），此法成本高。当组分变化不大时，可采用定期进行人工分析组分，计算出分子量，送入DCS或可编程调节器
3对液氨，测出节流装置上游的温度，用DCS或可编程调节器中的折线表功能模块求得实际温度下的密度（ρ＇）或将温度与密度之间的公式送入DCS
4对饱和蒸汽，测出节流装置上游的温度或压力，用DCS或可编程调节器的折线表功能块求得实际温度或压力下的密度（ρ＇）。或将经验公司送入DCS
5对过热蒸汽，与饱和蒸汽不同之处，在于必须同时测出温度和压力
1.1.3.2用多变量变送器中固有的组态软件
对Rosemount公司的3095多变量变送器，ABB公司的2010TC多变量变送器和Honeywell公司的多变量变送器，它们具有如下功能：
1可同时测得被测介质的压力、温度
2软件内部数据库中存有上百种介质的物性参数（如密度、粘度、绝热指数等）
3按ISO 5167标准对各类节流装置，可测得补偿后的质量流量。即它们不仅可以对由于温度、压力变化所引起的密度变化进行补偿，而且可以对（1-4）、（1-5）式中认为是常数K中的C、ε、d等进行补偿.
1.2用转子流量计测量流量
1.2.1流量与转子浮起高度之间的关系
（2-1）
（2-2）
式中：
G ——质量流量
Q ——体积流量（工作状态下）
H ——转子浮起的高度
φ ——仪表常数
g ——重力加速度
V ——转子的体积
A ——转子的最大截面积
ρt ——转子材料的密度
ρf ——被测介质的密度
当转子流量计的结构尺寸、材质确定后，φ、V、A、ρt均为常数。可将（2-1）、）（2-2）式写作：
（2-3）
（2-4）
式中：K为常数
可见，只有ρf一定时，G、Q才与h有一一对应的关系，通常，转子流量计出厂时是按工业基准状态（20℃、0.10133 MPaA）下的水或空气刻度的。这样，ρf就是一个定值（水的密度为1000 kg/m3，空气的密度为1.2041 Kg/m3）。但是，若流过转子流量计的介质不是工业基准状态下的水或空气，则刻度值便不是真实值，需要进行刻度值换算。
当然，出厂时亦可按用户给定的被测介质的密度ρf进行刻度。而这个密度ρf只能是某个状态（对气体或过热蒸汽是某个温度t和压力P；对饱和蒸汽是某个温度t或压力P；对液氨是某个温度t）下的，当实际工作状态下不同于给定的状态时，即ρf＇≠ρf ，流量的指示值也不是真实值。
1.2.2流量真实值与指示值之间的关系
1被测介质为气体（刻度值Q0与被测气体在工业基准状态下的体积流量的真实值Q0＇之间的关系）
由（2-4）式知，出厂时按下式刻度
（2-5）
Q0 ——转子流量计流过基准状态下的空气时的流量指示值
ρ0 ——基准状态下空气的密度
ρt ——转子材料的密度
由于ρt ＞＞ρ0，故（2-5）式可写作：
（2-6）
式中：K1为常数
若被测气体为非空气，其实际工作状态亦非工业基准状态，或虽仍为空气，但其实际工作状态不同于基准状态，对应于同一转子浮起高度h，则有：
（2-7）
式中：
Q＇ ——被测气体在实际工作状态下的流量
ρ＇——被测气体在实际工作状态下的密度
若该气体可视为理想气体，则有：
（2-8）
滤水管式中：
Q0＇——Q＇换算为基准状态下的体积流量
P0、T0——基准压力（0.10133 MPaA）、基准温度（293 K）
P＇、T＇——被测气体的实际压力、实际温度
又ρ＇和ρ0之间的关系有：
（2-9）
式中：
ρ0＇——被测气体在基准状态下的密度
由（2-6）、（2-7）、（2-8）、（2-9）式得：
