摘要：孔板流量計(jì)是一種廣泛應(yīng)用與化學(xué)工業(yè)的流量測(cè)量?jī)x表。它在安裝、使用和維護(hù)等方面存在很多的不足，從而容易產(chǎn)生流量測(cè)量的誤差。通過(guò)對(duì)孔板流量計(jì)的研究，提出引起流量測(cè)量誤差的各種原因。通過(guò)補(bǔ)償和技術(shù)改造等措施對(duì)測(cè)量誤差進(jìn)行了修正，從而保證了流量測(cè)量的準(zhǔn)確性和實(shí)效性，這對(duì)于孔板流量計(jì)的準(zhǔn)確計(jì)量具有一定的指導(dǎo)作用。
1.
概述
在自動(dòng)化生錯(cuò)過(guò)程中需要對(duì)流量進(jìn)行測(cè)量，以控制生產(chǎn)過(guò)程中的工作狀況。流量這一參數(shù)是衡量設(shè)備的效率和經(jīng)濟(jì)核算的重要指標(biāo)，其測(cè)量精度是企業(yè)能源管理的重要手段。差壓式流量計(jì)是工業(yè)使用最多的流量計(jì)之一，其測(cè)量精度是由其測(cè)量原理、結(jié)構(gòu)、制造工藝水平、被測(cè)流體的性質(zhì)和使用條件等決定的。
2.
孔板流量計(jì)的組成和工作原理
2.1組成
孔板流量計(jì)的結(jié)構(gòu)組成如圖1所示，有節(jié)流裝置、差壓計(jì)（一般用差壓變送器）、壓力計(jì)、溫度計(jì)、引壓導(dǎo)管和流量顯示記錄儀等組成。
2.2工作原理
如圖2所示，只要獲得壓力、溫度、差壓即可根據(jù)一定的數(shù)學(xué)關(guān)系式計(jì)算出流量。
孔板流量計(jì)的安裝
3.1
節(jié)流元件（標(biāo)準(zhǔn)孔板）的安裝
節(jié)流件前后的直管段必須是直的，不得有肉眼可見(jiàn)的彎曲。節(jié)流件前后要求一段足夠長(zhǎng)的直管段，應(yīng)該按國(guó)際GBT2624-2006用安裝在圓形截面管道中的差壓裝置測(cè)量滿管流體流量的要求處理是最為合理的。但在實(shí)際工程上人們往往按照前10D后5D來(lái)進(jìn)行安裝。
3.2引壓管的安裝
取壓管盡量按最短距離安裝，一般應(yīng)小于16m。如被測(cè)介質(zhì)為氣體是，應(yīng)將取壓口定在水平線上偏45°的位置上，以使冷凝渡進(jìn)入導(dǎo)壓管。對(duì)高粘度或腐蝕性介質(zhì)，要加裝隔離器，通過(guò)隔離液將差壓信號(hào)傳遞給變送器。對(duì)液體介質(zhì)，在導(dǎo)壓管最高點(diǎn)應(yīng)安裝集氣器。
3.3差壓變送器的安裝
取壓點(diǎn)處應(yīng)保證有直管段，兩邊各大于5D（管道直徑）。在蒸汽管道上取壓時(shí)，應(yīng)在管道的側(cè)面安裝引壓管，平衡罐應(yīng)安裝在引壓管的最高點(diǎn)處，排污管應(yīng)在靠近變送器引壓管連接處安裝。取壓點(diǎn)與變送器的管道距離應(yīng)大于1米，變送器的安裝位置應(yīng)低于取壓點(diǎn)的位置。
4.
孔板流量計(jì)使用中的測(cè)量誤差分析
孔板流量計(jì)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，如果使用不當(dāng)，會(huì)使它的測(cè)量誤差增大，有時(shí)可達(dá)到10%左右。如何減少其計(jì)量誤差，需要合理選型、準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)計(jì)算和加工制造，更要注意正確安裝、維護(hù)和符合使用條件等才能保證孔板流量計(jì)有足夠的實(shí)際測(cè)量精度。下面就其測(cè)量誤差進(jìn)行分析。
- 流量計(jì)算方程描述流動(dòng)狀態(tài)真實(shí)性的不確定性因素，以及脈動(dòng)流、多相流、漩渦流、不對(duì)稱流動(dòng)等不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，如果仍按照原有的儀表常數(shù)推算流量，將于實(shí)際流量有誤差，則可根據(jù)有關(guān)計(jì)算公式加以修正或重新設(shè)計(jì)計(jì)算。
- 測(cè)量裝置（如一次元件、二次儀表、計(jì)算輸出設(shè)備等）在滿足標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求前提下，由于各個(gè)裝置自身及環(huán)境條件因素引起的不確定因素。
孔板安裝不正確。安裝時(shí)孔板開(kāi)孔中心與管道中心線不同心，會(huì)造成測(cè)量誤差，引壓管堵塞及墊片等凸出物的出現(xiàn)也是引起誤差的原因。
孔板入口邊緣被磨損。雖然標(biāo)準(zhǔn)孔板早已列入國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO5167和我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2624，但它在結(jié)構(gòu)上是有其固有弱點(diǎn)的，它在實(shí)際使用中時(shí)不耐用的。一塊孔板的使用期限可以是十年或更長(zhǎng)，但在安裝投運(yùn)后僅4~5個(gè)月，其入口邊緣的尖銳度就已開(kāi)始遭到破壞。在使用中，由于流體的磨蝕作用，特別是對(duì)于高壓、或高流速含顆粒的流體以及高溫蒸汽等，它的入口邊緣將更快的變鈍，被磨成圓形入口邊緣。其結(jié)果是，在相同的流量下，孔口后流體的收縮程度減弱，差壓不斷降低，會(huì)形成日益增大的負(fù)的流量誤差。孔板出口處的流速最小截面積在入口被磨蝕后已經(jīng)增大，如果在此狀況下能夠標(biāo)定，自然會(huì)發(fā)現(xiàn)該孔板的流出系數(shù)已經(jīng)增大，但使用中仍沿用按標(biāo)準(zhǔn)公式計(jì)算得出的較小的系數(shù)，因此會(huì)出現(xiàn)日益增大的負(fù)的系統(tǒng)誤差。
孔板表面的結(jié)垢和流通截面積的變化。由于孔板流量計(jì)由節(jié)流件，長(zhǎng)期使用時(shí)，臟污物將堆積在孔板的上游，造成差壓信號(hào)不準(zhǔn)，直接影響計(jì)量精度。臟污和孔板鈍化可造成計(jì)量偏差2~10%以上。如果被測(cè)量的介質(zhì)較臟（含焦油），造成孔板前后取壓環(huán)室被堵，取壓口的壓力發(fā)生變化或無(wú)壓差，流量計(jì)都無(wú)法正常工作，都會(huì)造成較大的測(cè)量誤差或無(wú)流量顯示。
（3）被測(cè)介質(zhì)實(shí)際特性的不確定因素，如組分變化及取樣、分析誤差，以及實(shí)際物性變化影響儀表正常工作等對(duì)流量值的不確定度產(chǎn)生影響。
（4）變送器零點(diǎn)漂移和量程設(shè)置不當(dāng)也會(huì)引起測(cè)量誤差。由于時(shí)間較長(zhǎng)，變送器的零點(diǎn)會(huì)發(fā)生漂移，若是負(fù)漂移，變送器輸出電流則小于標(biāo)準(zhǔn)4MA，流量則顯示偏低，若是正漂移，變送器輸出電流則大于標(biāo)準(zhǔn)4MA,流量則顯示偏高。若量程設(shè)置較大，流量則顯示偏低，量程設(shè)置較小，流量則顯示偏高。
5.結(jié)束語(yǔ)
在我國(guó)長(zhǎng)輸和集輸管道的工程實(shí)踐中，孔板流量計(jì)特別是高級(jí)孔板閥長(zhǎng)期占據(jù)統(tǒng)治地位。客觀地講，在采用孔板流量計(jì)測(cè)量流量時(shí)，需要對(duì)孔板流量計(jì)的一次性裝置（孔板節(jié)流裝置）和二次儀表（差壓、靜壓、溫度、被測(cè)介質(zhì)物性等）的選擇、設(shè)計(jì)、安裝、使用都要嚴(yán)格安裝有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，再加上不定期維護(hù)和檢查，才能保證流量計(jì)的測(cè)量精度。
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