隨著能源短缺的不斷加劇和科技水平的逐步提高，工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)流量測(cè)量，特別是氣體和蒸汽測(cè)量精度要求也越來(lái)越高。氣體和蒸汽具有可壓縮性，其流量與測(cè)量溫度和壓力均相關(guān)。

　　若標(biāo)定時(shí)氣體（或蒸汽）的溫度為T0，壓力為P0，標(biāo)定流量為Q0；當(dāng)前測(cè)量條件：溫度為T1，壓力為P1。由理想氣體狀態(tài)方程得到，此時(shí)的工況流量Q1：

　　Q1=P1T0/P0T1Q0（2-1）

　　其中Q0為標(biāo)定流量，P

　　1為當(dāng)前壓力，P0為標(biāo)定壓力，T1為當(dāng)前溫度，T0為標(biāo)定溫度。

　　若T1=T0，P1=1.03P0，則當(dāng)前工況流量Q1比Q0大3%，即測(cè)量誤差為3%（一般儀表的精度都優(yōu)于3%）。所以，當(dāng)測(cè)量介質(zhì)為氣體或蒸汽時(shí)，若測(cè)量條件（主要指溫度壓力條件）改變，就無(wú)法保證該儀表的測(cè)量精度，因此對(duì)高精度氣體和蒸汽流量的計(jì)量需要添加在線溫壓補(bǔ)償環(huán)節(jié)。

　　目前能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)氣體和蒸汽計(jì)量的流量計(jì)很多，主要有渦街流量計(jì)，金屬管浮子流量計(jì)，渦輪流量計(jì)，孔板流量計(jì)等，然而在這些流量檢測(cè)儀表中，除了渦街流量計(jì)以外，其余基本不具有在線溫壓補(bǔ)償功能。金屬管浮子流量計(jì)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、穩(wěn)定性高、對(duì)儀表前后直管段要求不高、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，使其成為工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制中非常常用的流量測(cè)量?jī)x表之一。然而受多方面因素的影響，目前在線溫壓補(bǔ)償功能金屬管浮子流量計(jì)的研究仍處于初始階段。

　　本章主要介紹金屬管浮子流量計(jì)在線溫壓補(bǔ)償模塊的研究與設(shè)計(jì)。首先，分析金屬管浮子流量計(jì)的刻度換算方法；然后分析金屬管浮子流量計(jì)的在線溫壓補(bǔ)償功能的設(shè)計(jì)要領(lǐng)。

　　2.2金屬管浮子流量計(jì)的刻度換算

　　金屬管浮子流量計(jì)的刻度換算問(wèn)題，實(shí)際上就是要確定浮子處于同一高度h時(shí)不同流體介質(zhì)所反映的流量。

　　（1）蒸汽流量的刻度換算

　　流量計(jì)用于測(cè)量蒸汽時(shí)，制造廠是用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（溫度T0=20℃，壓力P0=101325Pa）下清潔的水作為標(biāo)定介質(zhì)來(lái)進(jìn)行標(biāo)定的。通過(guò)測(cè)量蒸汽的溫度和壓力，來(lái)確定其是飽和蒸汽還是過(guò)熱蒸汽，然后通過(guò)查過(guò)熱蒸汽表或飽和蒸汽表，確定當(dāng)前狀態(tài)下，測(cè)量介質(zhì)的密度。然后通過(guò)下面的論述實(shí)現(xiàn)蒸汽流量刻度的變換。

　　設(shè)0、0q和0分別表示金屬管浮子流量計(jì)標(biāo)定介質(zhì)的密度、體積流量及流量系數(shù)；而、vq和分別表示使用時(shí)蒸汽的密度、體積流量及流量系數(shù)，則根據(jù)式（1-2）可得式中：Df是浮子非常大直徑，m；A

　　f是浮子迎流面積，m2；V

　　f是浮子體積，m3；

　　為孔板的錐角，；f是浮子密度，m3，h為浮子的高度位置，m。

　　比較上述兩式，可得出vq與q0之間關(guān)系為

　　流量系數(shù)是一個(gè)與雷諾數(shù)Re和流量計(jì)結(jié)構(gòu)相關(guān)的系數(shù)。當(dāng)蒸汽的粘度與標(biāo)定介質(zhì)的粘度相差不大時(shí)，可以不考慮的影響，認(rèn)為=0，所以式（2-3）可以改寫為上述公式也適合液體介質(zhì)。若被測(cè)介質(zhì)的粘度變化太大，流量系數(shù)隨雷諾數(shù)的變化也較大時(shí)，則應(yīng)考慮對(duì)粘度的修正或進(jìn)行實(shí)流標(biāo)定。

　　（2）氣體流量的刻度換算

　　流量計(jì)用于測(cè)量氣體時(shí)，制造廠是用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（溫度T0=20℃，壓力P0=101325Pa）下空氣作為標(biāo)定介質(zhì)來(lái)進(jìn)行標(biāo)定的。如果被測(cè)氣體的密度與空氣的密度不同時(shí)，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行刻度換算。對(duì)于氣體來(lái)說(shuō)，由于浮子的密度一般要比流體介質(zhì)的密度大得多，因此可以認(rèn)為f=f0，根據(jù)式（2-4），測(cè)量氣體時(shí)流量換算公式可以寫為式中0為標(biāo)定介質(zhì)標(biāo)定時(shí)的密度，kg/m3；為被測(cè)介質(zhì)在使用狀態(tài)（P，T）下的密度，kg/m3；vq為使用狀態(tài)的流量，m3/h；用金屬管浮子流量計(jì)測(cè)量干燥空氣流量時(shí)，由于介質(zhì)沒(méi)有變化，只考慮狀態(tài)的修正。

　　使用壓力不太高時(shí)，認(rèn)為空氣的壓縮系數(shù)為1，根據(jù)=P/RT的氣體的刻度換算公式為用金屬管浮子流量計(jì)測(cè)量非空氣介質(zhì)時(shí)，可直接使用時(shí)（2-5）計(jì)算，要注意為被測(cè)介質(zhì)在使用狀態(tài)下的密度。也可以將被測(cè)介質(zhì)密度和所處狀態(tài)分開(kāi)修正，在被測(cè)介質(zhì)壓力不大高時(shí)，認(rèn)為被測(cè)介質(zhì)的壓縮系數(shù)為1，根據(jù)=P/RT的氣體的刻度換算公式為式中01為使用氣體在刻度狀態(tài)下而非使用狀態(tài)下的密度，kg/m3；為被測(cè)介質(zhì)在使用狀態(tài)（P，T）下的密度，kg/m3；T和T0為熱力學(xué)溫度，K；p為絕對(duì)壓力。