在介绍德尔塔巴流量计工作原理的基础上，分析其流量计算方法，针对计算参数在不同状态下的选择和计算进行了详细阐述，最后结合实践经验指出在计算过程中容易引入的误差及其补偿方法。

多相流系统遍布于化工、冶金、能源、环保、轻工及军工等领域 采用流量测量仪表对流体流量进行准确测量与调节是保证生产过程安全经济运行、提高产品质量、降低物耗、提高经济效益和实现科学管理的基础。特别是在工厂能源计量领域，蒸汽、压缩空气、水及天然气等的计量中，大多用于贸易结算，计量结果与企业效益息息相关，这对流量测量的精确度提出了很高的要求。要保证流量测量系统的精确度，除了仪表的合理选型、正确安装与调试、及时的维护和保养之外，应用智能技术并采用正确的计算方法对测量部分可能引入的误差进行补偿和校正也是一项行之有效的方法。付卫东和黄本诚根据调节阀的流量特性，采用数学方法，推导出能方便地计算流过调节阀流体流量的计算公式，并通过实验对公式进行了验证 。

笔者结合实际工作经验，对德尔塔巴流量计的计算方法进行分析，对计算参数在不同状态下的选择和计算进行详细说明，并指出在计算过程中容易引入的误差及其补偿方法。

1.德尔塔巴流量计简介

德尔塔巴流量计是一种均速管流量计，压差式工作原理、插入式工作方式，广泛用于气体、液体和蒸汽的流量测量，是一种高精度流量传感器 。具有结构简单、压损小、安装维护方便及使用寿命长等突出优点，可以在相当恶劣的环境下 ( 直管段短，高温、高压及强腐蚀等) 使用并保持良好的测量性能。它可以在一个探头上同时在线提供压差、温度和压力信号。

德尔塔巴流量计基于皮托管原理设计，如图1 所示，将一根中空金属杆沿直径插入管道，采用等面积法，在杆的迎流面和背流面设置有成对的取压孔( 两对或多对) ，由伯努利定理可知，在封闭管道中，流速与压差的开方成正比( V∝ 槡 p) ，流速 × 截面积 = 体积流量，体积流量 × 密度 = 质量流量; 迎流面的多点测压孔测量的是总压，背流面测量的是静压，利用测量流体的总压与静压之差( dp) 即可获得流量值。测量探头将压差引到阀组和差压变送器，并输出 4 ～ 20mA 信号至PLC / DCS 计算，同时进行温度和压力补偿后转换成质量流量。

2.流量计算和参数选择

2． 1  计算公式

德尔塔巴流量计计算流量的方法与 EN ISO5167-1 中的方法很相似，其计算公式如下:

在式( 1) 中，ζ 和 d 为常数，ε 的值在大多数情况下接近于 1，可近似假定为常数。因此，仪表示值同 ρB 密切相关，而对于蒸汽工况( 温度和压力) 的变化，必然使 ρB 产生相应的变化，因此压差流量计必须与用以求取蒸汽密度的工况测量仪表相配合，并同计算部分一起组成推导式质量流量计，才能保证测量精确度。在实际应用系统中，常用测量点附近的流体温度和压力，经计算后求得相应的密度，再经演算求得瞬时质量流量，通常称作温度和压力补偿。

2.2参数选择

2.2.1阻断系数 ζ

2.2.2膨胀系数 ε

在流量测量过程中，膨胀系数 ε 用来定义压力损失对介质密度的影响程度，其值为 1 时，表示没有影响。对于不可压缩性介质( 如液体) ，由于压力损失不会引起介质密度的变化，所以液体的膨胀系数 ε 为 1; 对于可压缩介质，如气体和蒸汽，随着管道内压力损失的增加和管道内静压力的减小，膨胀系数 ε 将从 1 开始按比例下降。

因为德尔塔巴流量计只会引起极小的压力损失，所以膨胀系数 ε 在大多数情况下非常接近于1，可以参见计算书上设计时的膨胀系数 εD 。在计算过程中，膨胀系数 ε 经常被假定为一个常数，这个常数通常选取最大流量的 2 /3 时的 ε 值。对于德尔塔巴流量计，其计算式如下:

dpD ———设计的压差;

 B ———工况压力;

 D ———设计压力;

εD ———设计的膨胀系数。

2． 2． 3 管道内径 d

管道内径 d 对于流量计算精度的影响很大，原因是它在公式中要进行开方运算。为此，需要有精确的管道内径值。对于非圆形管道，可以多次测量取平均值。

由于在高温下管道材料会热膨胀，使得内径尺寸发生变化。在计算书中，除通常的内径外，有一个热内径( hot inline diameter) 参数，这意味着在运行过程中，如果温度急剧变化，需要在线计算新的工况下的内径 dB ，其计算式为:

其中 α 是管道材料的纵向( 长度方向) 膨胀系数，TB 是工作温度，TD 是设计温度。对于大多数钢材，α 值在( 10 ～ 16) × 10 － 6 。如: 针对某种材料，温度每上升 100K，内径将增加 0． 13% ，同时流量将增加约 0． 26% 。

2． 2． 4 压差 dp 的测量

在式( 1) 中，压差需要开平方运算。许多差压变送器可以选择进行压差信号的开方根处理。此时，其输出不再与压差呈线性关系，而是与其平方根呈线性关系。

所以在实际应用中要特别注意所用的差压变送器输出的信号是否进行开方处理。

 2． 2． 5 工况密度 ρB

介质的密度取决于它的组分及其温度和压力。对于液体，压力对其密度几乎没有影响，因而可以认为液体是不可压缩介质。同样，温度对液体密度的影响也比对气体和蒸汽密度的影响要小得多。

有两种方法可以获得介质密度: 查表法和数学模拟法。

查表法比较简单、精确，有现成的可用密度表 ( 相应的介质) ，如国际上通用的蒸汽密度表是根据“工业用 1967 年 IFC 公式”计算出来的 内置于计算机内存中，在 CPU 的控制下，采用计算机查表与线性内插相结合的技术，若表格中相临的两点之间没有物相( 如冰点、沸点) 的变化时，就可以用线性插值法获取两点间的密度值。

数学模拟法就是通过建立的数学模型来拟合介质密度，有很多基于某种方程的计算式，随着使用的方式和精度要求而变化。若介质的实际工作状态与设计状态相接近，如过热蒸汽，使用理想气体方程即可得到足够精度的结果( 密度) :

式中 pB ———实际工作压力; pD ———设计压力;

B ———实际工作温度;

D ———设计温度;

B ———介质实际工作状态下的密度;

D ———介质的设计密度。

若相差较远，计算结果就不可靠，特别是接近沸点时压力增加和温度降低工况。当工作状态离沸点愈远，式( 6) 的计算结果就会有相当高的精度( 密度) 。

2． 3 简化的计算公式

当精度要求不高时，可以按下面的简化公式计算流量，如生产控制调节。

液体的流量测量。应用的前提是密度为常数，介质为不可压缩的液体，管道内径为常数，计算式为:

3.计算中易产生的引入误差

从表压到绝压的换算处理不当引入的误差。

在流量计算过程中，不管是采用查表法还是数学模型法，使用的压力均以绝压表示; 而在实际工作中，现场压力表、压力变送器所测量的值都是以表压显示，很容易将表压当作绝压处理，导致计算结果出现很大误差。因此在实际工作中一定要注意将表压值换算成绝压值来处理。

将摄氏温度值作为热力学温度引入方程式中计算。根据国际温标规定，热力学温度 T 的单位为 K，它与摄氏温度的关系是 t = T － 273． 15，在德尔塔巴流量计算公式中对于温压补偿计算，需在摄氏温度值加上 273． 15K，转换成热力学温度引入到公式中参与计算，否则也会造成很大误差。

4.结束语

流量测量的对象复杂多样，决定了流量测量仪表在应用技术上的复杂性，通过对德尔塔巴的压差( 温度 / 压力) 信号进行流量转换的基本理论和方法的分析，可知是要保证测量系统的精确度，除了合理选型、正确安装与调试、及时维护保养外，采用正确的运算方法也有着至关重要的作用。