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孔板流量计误差原因分析与修正措施

作者: 来源: 发布时间:2017-11-15 10:31:36

 摘 要:本文首先介绍了孔板流量计计量的基本原理,进而分析了孔板流量计在实际使用过程中产生误差的主要原因, 并提出了提高计量精度的措施与建议,为孔板流量计的标准化、智能化发展提供依据。

 
        差压流量计是在工业场合应用极为广泛的一种流量计量仪器,对于气体、液体和蒸汽的流量都可以测定。据数据统计,工业场合差压流量计的使用占流量仪表总数的1/3以上,此中应用最普遍的是由差压计和节流装置构成的节流式流量计。
 
        差压流量计所采用的典型节流件主要为孔板、文丘里管、喷嘴和文丘里喷嘴等。孔板流量计上世纪初便被最先用于天然气流量的测定。截止目前,大量学者已对孔板流量计的结构设计进行深入探讨,使孔板流量计逐步趋于标准化。根据孔板流量计的测量原理,可以直接确定节流件前后差压与流量的关系,此特性是孔板流量计所独有的。
 
1 孔板流量计的计量原理
        在管道中安装一个流通面积小于管道截面积的节流部件,节流件的变截面效应可使流体在经过节流件时产生局部收缩,流速急剧增加,压强明显变小,从而在节流件前后截面差生压差。针对某一标准节流装置,如果管道、计量装置、测压位置及流体参数均保持恒定,节流件前后截面的差压与管道流量间存在一定的函数关系。因此,可以通过直接测量节流件前后截面的压差,间接计量流量。
 
2 孔板流量计的误差原因分析
2.1 流体本身特性的影响
        管道中流体自身的温度、压力等特性参数极易受到环境温度的影响产生波动,进而影响孔板流量计的测量精度。尽管温度等环境参数对流体粘度的影响并不明显,但仍影响孔板流量计的计量精度和准确度。经验表明,孔板流量计常用于单相流体流量的测定,针对多相流体流动,其精度将受到严重的干扰。
 
2.2 流量积算方式的影响
        将孔板节流装置与各种二次测量仪表相结合,就形成了多种流量积算的方法。如果在流量计量过程中,测量系统不按照计量标准安装对应的二次测量仪表,流量积算时便不能对流体压力、温度的变化进行补偿,测量精度将难以保证。针对此问题,可以采用先进的微计算机技术对流量进行精确的计算,持续地对流量进行补偿。
 
2.3 结构及附属仪器的影响
        孔板流量计的结构也会造成很多误差,主要包括:孔板和管道的直径比改变;孔板发生变形;孔板表面粗糙度不达标等因素,都将影响孔板流量计的计量精度。同时附属仪器的影响也不可忽视。比如,如果下游引压管与流量仪表间的连接件产生漏气、堵塞等状况,会导致流量计的计量流量略大。另外,差压变送器的零点通常需要校准。
 
2.4 安装条件的影响
        使用场地通常不能达到流量计上游最短直管段长度的要求,致使管线布置经常发生偏离。同时为了避免进口流体流动状况对流量计计量精度的影响,要求孔板流量计上游具有最短直管段长度,但在实际中一般很难满足。另外流量、流速等电子信号设备应远离存在电磁干扰的场合,保证其工作性能。
 
2.5 环境条件的影响
        使用环境条件严重影响孔板流量计的性能,比如流体温度急剧变化将增加管道内的流体的湿度,加速腐蚀;环境温度直接决定流体的密度、粘度等物性参数;流量计的结构尺寸发生变化等。
 
3 提高计量精度的改进办法
3.1 设计安装应严格遵循标准
        必须依照标准进行孔板节流装置的设计,根据孔板前阻力件形式配接至少30倍管径的直管段,从而减小计量误差。在安装场地不允许的场合,必须在上游直管段上加设整流器,且孔板的侧面务必与管道中心线垂直。同时安装时应正确选择压差计的型号与量程[4]。
 
3.2 避免流体脉动,保证良好的流动状况
        在符合计量能力的前提下,尽量选用较小内径测量管,保证管道内流体在高雷诺数下运行,抑制脉动流的产生。采用上下游相同长度的短引压管线,抑制引压管线系统中阻力件对流动所造成的影响。消除流体中夹带的杂质。
 
3.3 采用定值节流装置
        通过定值节流装置、差压变送器、智能流量积算仪的综合使用,便能实现流量的智能化计量。同时采用定值节流装置有利于产品的大批量生产,实现节流装置产品标准化,进而提高计量的准确度和精度。
 
3.4 推动计量的智能化发展
        随着微型传感器和微计算机技术的飞速发展,流量计量已逐步向在线、实时、智能的方向发展,对传感器和采集、储存及传输数据等模块进行数据集成,实现计量方式的智能化处理,不断提升计量精度。
 
3.5 加强管理培训,定期检修维护
        加强计量职工的业务培训,提高其计量能力,尽可能避免操作不当造成的计量误差。完善计量过程的监管制度,健全定期检修和维护制度,及时检测并消除偏差,保证计量仪器的精度。
 
结论
        尽管孔板流量计的结构十分简单,但影响其计量精度的原因十分复杂。本文主要针对使用过程中常见的影响因素进行分析,并提出相应的解决措施。总体来看,如果孔板流量计的结构设计及安装均按照标准进行,采用先进的智能检测设备在线检测,并定期进行计量计的检修维护,便可减小误差,提高计量精度。

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