孔板流量计计算系统软件的设计及实现

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差压式流量计组成框图如图 1 所示:
图1
节流装置用于安装于管道中产生差压, 节流件前后 的差压与流量成开方关系。引压导管用于取节流装置前 后产生的差压, 传送给差压变送器。差压变送器将产生 的差压转换为标准电信号( 4- 20mA)
测量原理如图 2 所示。 当流体流经管道内的节流件时, 流速将在节流件处 形成局部收缩, 因而流速增加, 静压力降低, 于是在节流 件前后便产生了压差。流体流量愈大, 产生的压差愈大, 这样可依据压差来衡量流量的大小。 差压流量计的测量方程式可通过流体力学中的流体
1- 4
2 4 孔板开孔直径 d 值按下式计算:
d = d 20[ 1+ A 4( t - t 20) ]
( 8)
式中: d20 ! 20 % & 2 % 条件下 孔板开 孔检测 直径,
mm; A d ! 孔板材料的线膨胀系数, mm/ ( m m∋ % ) , 查表; t ! 天然气流过节流装置时实测之气流温度, % ; t 20 ! 检 测时室内温度, % ( 20 % & 2 % ) 。
作者简介: 崔德松, 男, 高级工程师。工 作单位: 沈阳地质 矿产研究 所。 通 讯地址: 110032 辽宁省沈阳市皇姑区北陵大街 26 号甲 3, 东北矿产资 源监 督检测中心。 收稿时间: 2009- 04- 08
( 上接第 11 页)
2 10 差压 P 应考 虑孔板两侧取 压点之间的任 何高
phi 是全新的可视化编程环境, 为我们提供了一种方便、 快捷 的 Windows 应 用程 序开 发工具。它 使用 了 Win
dow s 图形用户界面的许多先进特性和设计思想, 采用了
强大而成熟的组件技术实现了弹性可重复利用的完整的
面向对象程序。用它提供一个方便的操作界面, 便于人 机对话。提供强大的数据库, 利于存储、处理大量的数据。
2 2
2
式中: p 1、v 1 ! 截 面 I - I 处 的 压 力和 速 度; P 2、
v 1 ! 截面 - 处的压力和速度。
根据流体的连续性方程得
A 1 v 1= A 2 v 2 代入式( 1) 得
v 1=
A A
2 1
v
2
v
2 2
=
2( P 1- P 2)
1-
A2 2 A1
根据体积流量的定义, 我们可以得到截面积 -
距离以测量管内径得出的商, L 1=
l1 D
;
L2
!
孔板下游端面到
下游取压孔的距离除以测量管内径得出的商, L 2=
l2 D

当间距符合法兰取压方式时, L 1=
L 2=
25 4 D
当间距符合角度接取压方式: L 1= L 2= 0
D 值的单位为毫米
2 3 渐进速度系数 E 按下式计算:
E= 1
( 7)
2
( P 11-
P
4
2)
=
C 1-
4A 0
2
P
=
d D
上式为针对不可压缩的理想流 体而得出的流 量公
式。对于可压缩流体( 如各种气体、蒸汽) 流过节流装置
时, 压力发生改变必然引起密度的改变, 因此对于可压缩
流体上式应引入气体可膨胀系数, 则式变为:
差压式流量计的流量公式:
qm=
1 1-
4 C!A 0
摘 要: 本文根据孔板差压流量计的结构和测温原理, 探讨了运用 Delphi 语言设计计算软件包, 从而实现快速准确的数据处理。 关键词: 天然气计量; Delph i 语言; 数据处理
天然气作为重要的能源, 在国民经济建设和人民生 活中发挥着越来重要的作用。特别是随着天然气工业的 快速发展和西气东输工程的顺利实施, 目前我国天然气 年产量已达几百亿立方米。作为大宗贸易商品的天然气 的准确计量, 开始受到社会各界的广泛关注。
度, 使用差压直接测量, 单位为帕斯卡( Pa) 当节流装置水平安装时, 其值为:
P= P 1- P2
( 14)
3 编程语言
选用 Delphi 6 0 语言编写软件。Delphi 基于窗体和 面向对象的方法, 与 Window s 编程紧密结合, 在数据库
方面的特长显得尤为突出, 适应于多种数据库结构; Del
天然气的计量在我国以体积计量为主, 并且以孔板 差压式流量计作为计量天然气流量的主要手段, 具有结 构简单、制造容易, 安装、使用和维护都很方便, 可靠性高 的特点。 1 孔板差压流量计的结构和测量原理
差压式流量计是利用流体经节流装置缩产生的压力 差来实现流量检测的。在工艺管道上安装一个直径比管 件小的固定阻力件。当流体流过该阻力件的小孔时, 由 于流体流通截面的突然缩小, 流束必然产生局部收缩而 使得流速加快、静压力降低, 其结果是在阻力件前后产生 一个较大的静压差。它与流量( 流速) 的大小有关, 流量 越大, 差压越大, 因此 只要测量出压差就可以推算 出流 量。把流体流过阻力件流束的收缩造成压力变化的过程 称为节流过程, 其中的阻力件称为节流件。
( 11)
式中: Zn ! 天然气在标准状态下的压缩因子; Z1 !
天然气在流动状态下的压缩因子。
2 8 流动温度系数 FT 式因天然气温流经节流装置时, 气流的平 均热力 学温 度 T 偏离 标准 状 态热 力学 温度 ( 293 15K) 而导出的修正系数, 其值按下式计算:
FT=
293 15 T
21 P
qv =
1 1-
4 C!A 0
2
1
( 3)
根据:
1=
MaZnP 1 G r RZaZ1 T
( 4)
式中: G r ! 标准状态 下的天然气的正式相对密度;
Za ! 干空气在标准状态下的压缩因子; Zn ! 天然气在标
准状态 下的 压缩 因子; M a ! 干空 气的 相对 分子 质量;
R ! 通用气体常数。
1400
1390
0 71
4300
4250
1 16
38300
38180
0 31
GSO - 7
9 86
10 1
2 43
15 1
14 5
3 97
37 3
36 8
1 34
4 结束语 重晶石矿石标准物质 Cu、Pb、Zn 定值, 采用电感耦
Biblioteka Baidu合等离子体发射光谱分析方法, 施行基体匹配, 很好的解 决了背景干扰, 对已知 BaSO4 含量的不同种类重晶石试 样中 Cu、Pb、Zn 的测定, 结果准确、可靠。
22 5 5 82
RE % 26 2 02
GSO - 3
6 62
6 40
3 32
12 0
11 7
2 50
12 4
11 9
4 03
GSO - 4
41 0
41 7
1 71
13 6
13 2
3 03
5 38
5 47
1 67
GSO - 5
125
127
1 60
14 2
13 7
3 52
27 5
26 8
2 55
GSO - 6
p ! 气流流经孔板时产生的差压, Pa。
2 流量计算和系数参数确定
从流量基本方程式可以看出, 要根据差压 p 计算
流量, 必须还要确定有关各种参数, 准确的确定各项参数
值, 是一项很重要的工作。
2 1 按公式( 5) 和标准的附录有关规定计算天然气流量
值 Qn。
2 2 流出系数 C 按下式计算
C = 0 5959 + 0 0312 2 1 - 0 1840 8 + 0 0029 2 5
与光谱分析, 2001, 21( 2) : 431- 432. [ 5] 王龙山, 郝辉等. 偏硼酸锂容矿- 超声提取- 电感耦合等离子 体发
射光谱法测定岩石水系沉积物土壤样品中硅铝铁等 10 种元 素[ J] . 岩 矿测 试, 2008, 27( 4) : 287- 290.
[ 6] 美国热电公司. 电感耦合等离子体发射光谱培训教程[ Z] . 48- 53. [ 7] 冯静等. ∀重晶 石矿石 成份分 析标准 物质研 制# 成 果报告 ( 内部 资 料) . 2007: 43- 50.
10 ReD
0 75
+0
0900 L 1
4( 1-
4) - 1- 0 0337L 2( 3) ( 6)

L 1 ∃00
0 390 0 900
时,
4( 1-
4) - 1的系数用 0 0390。
式中:
! 直径比;
=
d D
;
d
按公式( 8)
计算;
ReD ! 管径雷诺数; L 1 ! 孔板上游端面到上游取压孔的
上体积流量与差压间的理论公式:
张宋强等: 孔板流量计计算系统软件的设计及实 现
11
qm= A 2 v 2= A 2
2 ( P 1- P 2)
1-
A2 2 A1
( 2)
A 2 代表流束最小收缩截面, 用孔板的开孔截面 A 0 代
替。对式( 2) 用一个无量纲数 C 修正, C 称为流出系数
qm = CA 0
表 5 基体匹配法的准确度
样品
GSO - 1 GSO - 2
Cu 推荐值
109 3 12
( 10- 6) 测定值 108 2
2 98
RE % 0 73 4 49
Pb 推荐值
21 6 14 1
( 10- 6) 测定值
21 2 14 5
RE % 1 85 2 84
Zn 推荐值
23 1 5 94
( 10- 6) 测定值
2 5 相对密度系数 FG 是在天然气流量实用方程推导
过程中定义的一个系数, 其值按下式计算
FG =
1 GT
( 9)
2 6 可膨胀性系数
!=
1-
(0
41+
0
35
4
)
106
P p1
k
( 10)
2 7 天然气超压缩因子 F 2 是因天然气特性偏离理想
气体定律而导出的修正系数, 其定义式为:
FZ =
Zn Z1
10
∀ 计量与测试技术# 2009 年第 36 卷第 11 期
孔板流量计计算系统软件的设计及实现
The Orif ice Flowmeter Calculation System of Sof tware Design and Implementation
张宋强 卓 华 宋长亮
( 新疆计量测试研究 院, 新疆 乌鲁木齐 830011)
连续性方程( 质量守恒定律) 和伯努利方程( 能量守恒定 律) 导出。设被测流体为不可压缩的理想流体( 液体) , 根 据伯努利方程, 对截面 I- I、 - 处沿管中心的流体有 以下能量关系:
图2
P 1+
1
v
2 1
2
=
P 2+
2
v
2 2
2
( 1)
P1= P 2= p
P
1+
P
V 2
2 1
=
P
2+
P
V
参考文献 [ 1] 岩石矿物分析第三分册( 第三版) . 地质出版社, 1991 年. [ 2] 岩石和矿石分析规程第二分册. 地质出版社, 1993 年. [ 3] 区域地球化学勘察样品分析方法. 地质出版社, 2004: 29~ 45. [ 4] 李东, 赵军. ICP- A ES 法测定磷矿石中主量、痕量成分[ J] . 光谱学
语言编写了一个计算程 序来实现其计算过程, 快捷、方 便、准确度高, 特别是现场校验时, 能很快就知道现场校 验的流量与理论流量是否相符, 有多大的误差, 这个计算 软件的优势就凸显出来了。
根据公式( 3) ( 4) , 整理后得到天然气标准体积流量
计算公式为:
Q n= A sCEd2 FG!FZFT P1 P
( 5)
式中: Q n ! 标准状态下天然气体积流量, m 3/ s; A s !
秒计量系数, 视采用计量 单位而定; C ! 流出 系数; E !
渐进速度系 数; d ! 孔板开 孔直径, mm; FG ! 相对密 度 系数; !! 可膨胀性系数; FZ ! 超压缩因子; FT ! 流动温 度系 数; P 1 ! 孔板 上游 侧取压 孔气流 绝对静 压, MP a;
( 12)
式中: T = t + 273 15, t 含义同公式( 8) 。
2 9 气流绝对压力 P 1 为天然气流经节流装置时, 在孔 板上游测取压孔实测的绝对压力值, 其值可用绝对压力
计实测, 也可按下式计算:
P1= P 2+ Pa
( 13)
式中: P 1 ! 孔 板上 游测 取压 孔实 测表 压值, M Pa;
并用时间控件定时读取数据。在数据处理方面, 它可以通
过程序, 迅速处理数据, 并把结果显示在界面上。
4 计算系统软件包的实现 根据孔板流量计的计算原理, 要实现对流量的计算,
数据处理计算量大, 人工计算要 耗费很多时间, 效 率较
低, 且数据计算、修约等处理过称中极易出现差错, 导致 最后计算结果的 失误, 鉴于 这些原因, 我们利 用 Delphi
Pa ! 当地大气压值, MPa。
( 下转第 14 页)
14
∀ 计量与测试技术# 2009 年第 36 卷第 11 期
∀重晶石矿石成份分析标准物质研制#项目的候选物 作定值, 确定 Cu、Pb、Zn 的推荐 值( 待定为 标准物质) 。 采自国内五个矿区的七件样品。样品经过均匀性 检验 标准溶液基体匹配法对 7 个样品的测定值与推荐值吻合 后, 经过中国地质调查局八个矿产资源监督检测中心协 ( 相对误差 0 31% - 4 49% ) 。该方法准确度见表 5。
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