气体温压补偿方法介绍

气体温压补偿方法介绍
1 常见气体的定义
1.1过热蒸汽的定义：
蒸汽在当前压力下的温度高于在该压力下液相的沸腾温度时，称该蒸汽处于过热状态。

1.2 饱和蒸汽：
当液体在有限的密闭空间中蒸发时，液体分子通过液面进入上面空间，成为蒸汽分子。

由于蒸汽分子处于紊乱的热运动之中，它们相互碰撞，并和容器壁以及液面发生碰撞，在和液面碰撞时，有的分子则被液体分子所吸引，而重新返回液体中成为液体分子。

开始蒸发时，进入空间的分子数目多于返回液体中分子的数目，随着蒸发的继续进行，空间蒸汽分子的密度不断增大，因而返回液体中的分子数目也增多。

当单位时间内进入空间的分子数目与返回液体中的分子数目相等时，则蒸发与凝结处于动平衡状态，这时虽然蒸发和凝结仍在进行，但空间中蒸汽分子的密度不再增大，此时的状态称为饱和状态。

在饱和状态下的液体称为饱和液体，其蒸汽称为干饱和蒸汽（也称饱和蒸汽）。

饱和状态下的液体和蒸汽的温度称为饱和温度，与饱和温度相对应的饱和蒸汽的压力称为饱和压力。

实验指出，对于某一液体来说，它的饱和压力和饱和温度之间，存在着一一对应的关系。

1.3理想气体的定义：
理想气体是指任意压力和任意温度下其状态均符合PV = NRT的气体。

若要具有这种性质，理想气体必须有如下特征：
1）分子本身没有体积。

若有体积，在T恒定、压力P→∞时（PVm）不能保证为常数。

2）分子间无相互作用力。

若有相互作用，在T恒定时，压力p=（n/V）RT ∝无法满足，因为分子间的相互作用会影响压力。

n
实际气体性质：压力小，温度高时分子间相互作用小，体积较大，所以行为接近理想气体。

难液化的气体如H2、N2、O2等通常可认为是理想气体。

2常见气体的补偿方式
2.1过热蒸汽：
过热蒸汽温压补偿系列共有两个模块：COMPENSATE和EXHSTEAM，两个模块在AdvanTrol3.16、AdvanTrol3.18、AdvanTrol Pro2.02、WebField控制软件四个控制软件的图形化编程软件的辅助模块系列的输入模块中。

COMPENSATE需和Steam.exe（过热蒸汽特性计算器）配合使用，EXHSTEAM 需和EXHSteam.exe（EXTSTEAM过热蒸汽特性计算器）配合使用，两计算器在控制软件的安装目录下。

注：现发行软件中的EXHSteam.exe计算器有BUG，新的计算器可在ENGSERVER上的工程技术部目录中下载。

2.1.1 COMPENSATE的应用
COMPENSATE的适用范围：工作温度为260℃～800℃，工作压力（绝压）为0.5Mpa～32Mpa。

COMPENSATE输入参数：
参数数据类型含义
FLOW SFLOAT 孔板流量计测量的差压信号无因次化值，数值范围为
0~100%
TEMP FLOAT 实际工作温度，单位为℃，范围为260℃~800℃PRESS FLOAT 实际工作绝对压力，单位为MPa，范围为0.5MPa~32MPa DV FLOAT 设计比容，单位为cm3/g
Y SFLOAT 补偿后的流量，为无因次量，数值范围为0~100% 注：1）FLOW为未开方的差压输入信号；若现场信号已开方，需将该信号平方后再输入模块；
2）Y为补偿后的未开方的值，需开方后才可作为补偿后的流量值。

COMPENSATE实现方法：
根据蒸气的实际温度和实际压力值，查表得到其实际比容，采用下面公式进行处理：
COMPENSATE过热蒸汽计算器如下图：
0 low F
DesignV y×=
实际比容
绝对压力开方过的流量（百分比）
COMPENSATE应用举例：
有一孔板流量计测量过热蒸汽流量，过热蒸汽的设计压力为4MPa（表压），设计温度为400℃；过热蒸汽的实测压力为PI-101：0～6MPa（表压），实测温度为TI-101：0～600℃，流量为FI-101（已在变送器上进行开方处理），补偿后的流量为自定义半浮点数FI_101,计算方法如下：
1）经过热蒸汽计算器得出设计比容为71.849001488cm3/g；
2）图形化编程示例如下：
2.1.2 EXHSTEAM的应用
EXHSTEAM的适用范围：工作温度为140℃～560℃，工作压力（表压）为
98.6777～15898.6777 Kpa 。

EXHSTEAM 输入参数：
参数 数据类型 含义 press FLOAT 标准大气压下所测得的相对压力，单位为KPa ，其范围为
98.6777~15898.6777 KPa
temper FLOAT 表示实际温度，单位为摄氏度，范围为140℃~560℃ flow0 SFLOAT 表示测量蒸气流量，为无因次量，数值范围为0~100％ density0 FLOAT
蒸气设计密度，单位为kg/m 3 flow SFLOAT
补偿后的无因次化值 enthalpy FLOAT 表示当前蒸气的焓值，单位为kJ/kg
注：1）flow0为实测流量信号；若现场信号未开方，需将该信号开方后再输入模块；
2）flow 为补偿后的流量值，无需再做任何处理。

EXHSTEAM 的实现方法：
根据实际压力和实际温度，通过查表法得到焓值与比容µ，而其密度 然后可以采用下面公式进行处理：
0flow 0×=density flow ρ 该功能块是过热蒸气进行温压补偿处理，输入flow0就是测量流量的无因次化值，输出flow 为补偿后的流量无因次化值，不需要其它处理。

EXHSTEAM 过热蒸汽计算器如下图：
µ
ρ1=
相对压力开方过的流量（百分比）
EXHSTEAM应用举例：
有一孔板流量计测量过热蒸汽流量，过热蒸汽的设计压力为4MPa（表压），设计温度为400℃；过热蒸汽的实测压力为PI-101：0～6MPa（表压），实测温度为TI-101：0～600℃，流量为FI-101（已在变送器上进行开方处理），补偿后的流量为自定义半浮点数FI_101,计算方法如下：
1)经EXHSTEAM过热蒸汽计算器得出设计密度为13.92817951832Kg/m3；
2)图形化编程示例如下：
2.2饱和蒸汽：
饱和蒸汽补偿系列共有两个模块：SATSTEAM和SATENTHA（计算饱和蒸
汽焓值），两个模块在AdvanTrol3.16、AdvanTrol3.18、AdvanTrol Pro2.02、WebField 控制软件四个控制软件的图形化编程软件的辅助模块系列的输入模块中。

2.2.1 SATSTEAM 的应用
SATSTEAM 的适用范围：工作压力（表压）为0~15898.6777KPa 。

SATSTEAM 输入参数：
参数 数据类型 含义
P FLOAT 是在标准大气压下所测得的相对压力，单位为KPa ，其
范围为0~15898.6777KPa
X SFLOAT 表示测量蒸气流量，为无因次量，数值范围为0~100％
D FLOAT
表示蒸气设计密度，单位为kg/m 3 Y SFLOAT
补偿后的无因次化值
SATSTEAM 实现方法： 根据实际压力，通过查表法得到焓值与比容µ，而其密度 然后可以采用下面公式进行处理：
该功能块是对饱和蒸气进行温压补偿处理，输入X 就是测量流量的无因次化值，输出Y 为补偿后的流量无因次化值，不需要其它处理。

SATSTEAM 应用举例：
有一流量计测量饱和蒸汽流量，饱和蒸汽的设计压力为4MPa （表压）；饱和蒸汽的实测压力为PI-101：0～6MPa （表压），实测温度为TI-101：0～600℃，流量为FI-101（已在变送器上进行开方处理），补偿后的流量为自定义半浮点数FI_101,计算方法如下：
1）经计算得饱和蒸汽的设计密度20.61Kg/cm 3；
2）图形化编程示例如下：
X
density Y ×=0ρµ
ρ1=
2.3理想气体：
理想气体的补偿在现发行的软件版本中无现成补偿模块，组态中可进行补偿或使用图形化编程实现。

2.3.1组态中补偿的实现方法：
选用组态中的补偿时，进入DCS的流量信号必须为未开方的信号。

设计温度设计压力（表压）
若选择组态中补偿，则输入信号必
须为差压信号，在组态中开方处理
2.3.2 通过程序实现补偿：
若进入DCS系统的理想气体流量已经是真实流量，则不能使用组态中的补偿方法，需通过程序实现，补偿原理如下：
F设：补偿流量T设：设计温度（℃）P设：设计压力（表压，MPa）
F实：实测流量T实：实测温度（℃）P实：实测压力（表压，MPa）
C1=（T
设＋273.15）/（T
实
＋273.15）
C2=（P
实＋0.1）/（P
设
＋0.1）
① 若为温压补偿，则补偿公式为：F设＝F实×
2
*1C C；
② 若为温度补偿，则补偿公式为：F设＝F实×1
C；
③ 若为压力补偿，则补偿公式为：F设＝F实×2
C。

2.3.3 应用举例：
有一孔板流量计测量氮气流量，氮气的设计温度为250℃，设计压力为4MPa （表压）；氮气的实测压力为PI-101：0～6MPa（表压），实测温度为TI-101：0～
600℃，流量为FI-101：0～1000M3/h（已在变送器上进行开方处理），补偿后的
流量为自定义半浮点数FI_101：0～1000M3/h
① 若为温压补偿，则补偿算法如下图：
② 若为温度补偿，则补偿算法如下图：
③若为压力补偿，则补偿算法如下图：。