饱和蒸汽应采用何种补偿

(1)    查表法求取密度地一致性  饱和蒸汽采用温度补偿和压力补偿，在本质上是一样的。其原因在于饱和状态的蒸汽，其压力和温度之间呈单值函数关系，从蒸汽温度查出的密度同与此温度对应的压力查出的密度是一致的。因此，采用温度补偿和压力补偿在原理上都是可行的。

(2)    投资的差异  从节约投资和减少安装工作量的角度考虑，因为一支铂热电阻的价格只及压力变送器的几十分之到几分之一，所以采用温度补偿较经济。

(3)    补偿精确度的差异  采用温度补偿和压力补偿分别能得到多少补偿精确度，不仅同温度传感器和压力变送器的准确度有关，而且同流量计类型、具体测量对象的工况和压力变送器的量程选择有关。总体来说测温对补偿精确度影响较大，具体分析如下。

①     测温误差对流量测量结果的影响。温度测量误差同流量测量结果的关系，对于过热蒸汽来说影响并不大，例如温度为250℃的过热蒸汽，若测温误差为1℃，在作温度补偿时引起流量测量结果不确定度约为0.096％R（差压式流量）到0.19％R（涡街流量计）。影响较大的是温度信号用于饱和蒸汽流量测量中的补偿，例如压力为0.7Mpa的饱和蒸汽，其平衡温度为170.5℃，对应密度为4.132kg/m³，如果测温误差为-1℃，并据此查饱和蒸汽密度表，则查得密度为4.038kg/m³，引起流量测量误差约为-1.14℃（差压式流量计）到-2.27％R（涡街流量计）。

②     温度传感器精确度等级的考虑。测温误差同温度传感器的精确度等级和被测温度数值有关，例如压力为0.7Mpa的饱和蒸汽，用A级铂热电阻测温，其误差限为±0.49℃^[4]，如果用此测量结果查蒸汽密度表，以进行补偿，则流量补偿不确定度约为±0.56％R（差压式流量计）到±1.11％R（涡街流量计）。而若用B级铂热电阻测温，其误差限就增为±1.15℃，则流量补偿不确定就增为±1.31％R（差压式流量计）到±2.61％R（涡街流量计）。显然，B级铂热电阻用于此类用途可能引起的误差是可观的，所以一般不宜采用。这里仅就不同精确度等级的测温元件作相对比较。当然，这里所说的误差还仅为测温元件这一环节，至于流量测量系统的不确定度，还须计入流量二次表、流量传感器、流量变送器等的影响。

③     压力变送器精确度等级、测压误差及其影响。压力测量误差同压力变送器的精确度等级和量程有关，例如，选用0.2级精确度、0～1Mpa测量范围的压力变送器测量0.7MPa饱和蒸汽压力，其误差限为±2kPa。如果用此结果查蒸汽密度表，以进行补偿，则此误差限引起的流量补偿不确定度约为±0.13％R（差压式流量计）到±0.25％R(涡街流量计)。显然，压力补偿能得到的补偿精确度比温度补偿高。

（4） 具体实施时的困难   上面所述的两种补偿方法都是可行的这一观点，仅仅是从原理上所作的讨论，在具体实施时还会出现其他问题。

①     安装困难。如前面第3.1.5中所述，用来测量饱和蒸汽质量流量的差压式流量计，若选择温度补偿，常因测温套管距节流件太近而对流动状态造成干扰或根本就无法安装到理想部位而修改方案。

②     由于相变而进入过热状态。对于饱和蒸汽，以较高的流速流过涡街流量计时，由于压损引起的绝热膨胀往往使蒸汽进入过热状态，这时仍旧将它看作饱和蒸汽，并根据蒸汽温度去查饱和蒸汽密度表，得到的数值明显偏高。

由于上述种种原因，使得在测量饱和蒸汽质量流量时，仅仅测量温度，并据此查密度表，进而计算质量流量，在实践中应用的并不多。

3.1.7   液柱高度的影响及其消除

在蒸汽计量系统中，由于流体容易被压缩，为了保证计量精确度，一般引起流体压力补偿（饱和蒸汽）或流体温度压力补偿（过热蒸汽）。那么，流体压力就成为蒸汽计量的重要变量。在蒸汽压力的测量中，由于引压管内冷凝水的重力作用会使压力变送器测量到的压力同蒸汽压力之间出现一定的差值。

（1）引压管中液柱高度对压力测量的影响   在压力变送器安装现场，为了维修的方便，压力变送器安装地点与取压点往往不在同一高度，这样，引压管中的冷凝液就会对压力测量带来影响。图3.11所示为4中常见的情况。其中，ps为蒸汽压力；p0为变送器压力输入口处实际压力；h为高度差，m；g为重力加速度，m/s2；ρw为冷凝液密度，kg/m3。

图3.11压力变送器和取压口的相互位置

在图3.11（b）中因变送器取压点下方，如果引压管中充满冷凝液,则变送器示值偏高gρwh，在h=6m，g以9.80665/m3（假定液温为20℃）计，对变送器的影响值为58.7kPa。图3.11（c）因变送器在取压点上方，如果引压管充分排气，引压管中充满冷凝液，则对变送器的影响值为-gρwh。而图3.11（d）因引压管中冷凝液高度难以确定，所以变送器输出低多少也就难以确定，故不宜采用。

（2）测压误差对流量示值的影响    测压误差如果不予校正，对流量测量系统精确度一般都有影响。而影响度不仅同流体的常用工况有关，而且同流量计的类型有关。

以上面所举的例子为例，在流体常用压力等于0.7Mpa（表面值），常用温度等于250℃的工况条件下（即为过热蒸汽），压力测量偏高58.7kPa，对于差压式流量计将引入3.69％R的误差，对于涡街流量计将引入7.52％R的误差。

  在流体的常用压力等于0.7 Mpa的饱和蒸汽条件下，压力测量偏高58.7 kPa，对于差压式流量计将引入3.42％R的误差，对于涡街流量计将引入6.95％R的误差。

因此，引压管中液柱高度对压力测量影响必须予以校正。

（3） 液柱高度影响的校正   压力变送器引压管中冷凝液液柱高度对压力测量的影响通常可用两种方法校正，即在变送器中校正和在二次表中校正。

①               在压力变送器中校正。这种校正方法的实质是对变送器的零点作迁移，在上面的例子中，如果变送器的测量范围为0～1.0 Mpa，零点作-58.7 kPa迁移后其测量范围就变为-58.7～941.3 kPa。在现场操作中，就是用手持终端将测量范围设置为-58.7～941.3 kPa。对于非智能型变送器，就是变送器压力输入口通大气的条件下，将输出迁移到3.0608mA。

这种方法仪表人员往往不喜欢使用，这是因为要对变送器零点作迁移，需要对设计文件和设备卡片作相应的修改，手续繁琐。而且，如果迁移量较大，对于非智能型变送器根本就无法实现，相比之下，在二次表中作校正就成为受欢迎的方法。

②               在二次表中校正。这里说的是二次表是广义的，不仅包括普通的二次表，也包括DCS、智能调节器等，其校正方法是相同的。以FC6000型智能流量演算器演算器为例。对上面的情况作校正就是将菜单的第23条（测量起始点）写入-58.7 kPa（或-0.0587Mpa），而将第24条（测量满度）写入941.3kPa（或0.9413Mpa）即可，因此省力、省时又准确。