摘要:介(jiè)紹了孔闆(pǎn)差壓(yā)式流(liú)量計(jì) 測量水(shuǐ)蒸氣(qì)的工作原理,對導(dǎo)緻孔闆差(chà)壓式流量計(jì)産生測(cè)量誤(wù)差的各種(zhǒng)内.外(wài)因(yīn)素進(jìn)行(háng)了分析,并闡述(shù)了相應(yīng)的校正(zhèng)補償(cháng)方(fāng)法(fǎ),爲今(jīn)後孔闆差壓式(shì)流量計的設(shè)計(jì)和使(shǐ)用提(tí)供了(le)借鑒。
　　目前(qián),國内(nèi)外用(yòng)于水蒸氣(qì)流量測量的儀(yí)表主(zhǔ)要包括: 孔(kǒng)闆流量計(jì) 、 渦街(jiē)流量(liàng)計 、 轉(zhuǎn)子流(liú)量計(jì) 和(hé).彎管流量計等儀表。其(qí)中,孔闆(pǎn)差(chà)壓式流量計是(shì)國内(nèi)外最早得以研(yán)究.試(shì)驗數據最(zuì)爲完善、實踐經(jīng)驗最爲豐(fēng)富(fù)、标(biāo)準化(huà)程度(dù)高的流量計，因其結(jié)構簡單(dān)、制造成本較低、性能比(bǐ)較穩定、使用壽(shòu)命較(jiào)長(zhǎng)且(qiě)已标(biāo)準化,因而(ér)在工(gōng)業上(shàng)得到(dào)了最(zuì)廣(guǎng)泛的應用。孔(kǒng)闆流(liú)量計由節(jiē)流裝置、一(yī)定長(zhǎng)度的(de)直(zhí)管段、引(yǐn)壓管、 差壓(yā)變送器 、 壓力變(biàn)送器(qì) 、 溫度變送器 和(hé)流量計算機等(děng)組成。在(zài)使用過程中,盡可能地(dì)減小流量(liàng)測量(liàng)誤差(chà),降(jiàng)低水蒸(zhēng)氣人爲損耗,對企業的生産經營具有重要的意義(yì).
1孔闆工作(zuò)原理及(jí)誤羞補償方(fāng)法
1.1孔闆式(shì)流計的工(gōng)作原(yuán)理
　　 孔(kǒng)闆式流量(liàng)計(jì) 采用(yòng)差壓式(shì)測量方(fāng)法對流量進行測量,即在管道内裝人(rén)節流(liú)元件一孔(kǒng)闆。當水燕氣流(liú)過孔闆(pǎn)時(shí),流體速度(dù)增大,壓力(lì)減小，于是在孔(kǒng)闆的(de)前後産生差壓,利用具有(yǒu)一定設計尺(chǐ)寸(cùn)的孔闆(pǎn)測(cè)量水燕氣流量,在保(bǎo)證孔闆前後有(yǒu)足.夠的(de)直管段(duàn)等條(tiáo)件下,孔(kǒng)闆前後的差壓将(jiāng)随流量(liàng)的變化(huà)而變(biàn)化(huà)，且兩者具有确定的關系,因此可以通(tōng)過測量差壓得到水(shuǐ)蒸(zhēng)氣的流(liú)量。根據國(guó)标gb/t2624:1993,對(duì)于标(biāo)準節流裝(zhuāng)置,差壓(yā)△p與流量q=的函數(shù)關(guān)系爲(wèi):
 
　　式中:qm爲質量流(liú)量,kg/s;c爲(wèi)流出(chū)系數(shù);d爲管道内徑,m;e爲(wèi)節流(liú)件正端取壓口(kǒu)平面上的氣體膨脹(zhàng)系數;d爲工作(zuò)條件下(xià)節流件的開孔(kǒng)直徑,m;ρ爲節流件(jiàn)人口(kǒu)端(duān)流體密(mì)度,kg/m³.
1.2流(liú)出系(xì)數c的補償(cháng).
　　流出系數(shù)c是表征孔闆節流裝(zhuāng)置特性的(de)主要參數,是雷(léi)諾數re和(hé)β的曬數(shù),它是(shì)一個(gè)随流(liú)量變化的量,其(qí)值随re的增大而(ér)減小,當re大于--定(dìng)值趨向無(wú)窮大(dà)時,c趨向于常數(shù)ck,而(ér)孔徑比(bǐ)β越大(dà),c的變化幅(fú)度也(yě)越大(dà),使(shǐ)c趨(qū)向于常數(shù)ck的(de)re也越大(dà),c與β和re之間(jiān)的定(dìng)量(liàng)關系(xì)爲(wèi):
 
　　對于(yú)給定的标準孔(kǒng)闆,當β爲常(cháng)數時(shí),c僅是re的函數c=f(re)。在公式(1)中,将(jiāng)c用公(gōng)式(2)而不是(shì)一個(gè)常數來代替,可(kě)提高計量(liàng)的精度。
1.3水蒸氣(qì)膨脹系數e的補償
　　差壓式流量計在(zài)用來測氣體和(hé)蒸氣(qì)流(liú)量(liàng)時，流體流過(guò)節流裝置在(zài)節(jiē)流件兩(liǎng)邊都要産(chǎn)生一(yī)定的差壓,在節(jiē)流件的下遊靜(jìng)壓降(jiàng)低,将出現(xiàn)流東膨脹(zhàng)，流束(shù)的這種(zhǒng)膨(péng)脹使(shǐ)得節流裝置的(de)輸出(chū)(差.壓(yā))--輸人(rén)(流量)關系(xì)同不(bú)可壓(yā)縮流體之(zhī)間的(de)偏(piān).差。如果(guǒ)不對這種偏差(chà)進行校正(zhèng),将會(huì)導緻(zhì)流量.示值偏高(gāo)千分(fèn)之幾(jǐ)到百(bǎi)分(fèn)之幾，尤(yóu)其是(shì)流量在較.大範圍内變化(huà)時,産生的誤差會更大,因此更(gèng)有必要對其進(jìn)行修(xiū)正。
1.4孔闆流(liú)量計(jì)變更(gèng)程後(hòu)的修正
　　盡管改(gǎi)變差壓變送器的(de)差壓範圍是(shì)非常容易(yì)的事(shì),但不(bú)能隻對差壓範(fàn)圍做調整(zhěng)就萬(wàn)事大吉。.這(zhè)是因(yīn)爲孔闆流(liú)量計量程變更(gèng)後,管道中的常(cháng)用流(liú)速等(děng)參數(shù)将發生變化,流(liú)出系數也(yě)相應(yīng)有所變化,因此(cǐ)需從已知(zhī)節流(liú)裝置(zhì)數(shù)據(從節(jiē)流裝置(zhì)計算書(shū)查得(dé))和其他有(yǒu)關流量(liàng)數據(如(rú):變更後的(de)流量上限及(jí)常(cháng)用流(liú)量)計算出(chū)新的(de)差(chà)壓(yā)上限。實踐(jiàn)證明,若量(liàng)程縮小後.c和Ɛ均增大(dà),相應的質量流(liú)量會偏大。
1.5密度ρ的(de)補(bǔ)償(cháng)
　　在(zài)其他參數不變的情(qíng)況下，qm與ρ之(zhī)間的關系(xì)爲:qm=kp√ρ.可以看(kàn)出,水蒸(zhēng)氣的流量與其密度的(de)平方根成正比關系。水蒸(zhēng)氣是可壓縮(suō)性(xìng)氣體,當其(qí)壓力、溫度(dù)變化時,其密度将發生明顯變化,這将引(yǐn)起流(liú)量很大的誤差(chà)。實際流體狀态(tài)(壓力、溫度)與流(liú)量計設計時的(de)狀态(壓力、溫度(dù))偏離造(zào)成的相對誤差可由公(gōng)式(3)表示(shì):
 
　　假(jiǎ)如設(shè)計孔闆流量(liàng)計(jì)時是(shì)按照(zhào)1mpa和285℃所(suǒ)對應(yīng)的(de)過熱水(shuǐ)蒸氣(qì)密(mì)度ρ=4.374kg/m³設計(jì)的,則密度的變(biàn)化造(zào)成的(de)測量誤差可能很大(dà)，當壓(yā)力大且溫度低(dī)時,測量值(zhí)偏(piān)大:當壓(yā)力低(dī)且溫度高時,測(cè)量值偏小(xiǎo)。水蒸(zhēng)氣的實際狀态(tài)偏離(lí)孔闆(pǎn)實際(jì)狀(zhuàng)态越嚴重，所(suǒ)引起的誤差(chà)越(yuè)大。要補償(cháng)密度(dù)變化所引起的這種(zhǒng)誤差,就不(bú)能将公式(shì)(1)中的(de)ρ以設(shè)計(jì)工況下(xià)的密度(dù)來(lái)代人(rén),需要将ρ看作.壓力和溫(wēn)度(dù)的函數,即(jí)ρ=f(p,t)。這也就是(shì)一般智能流量(liàng)積算(suàn)儀(yí)均(jun1)要對(duì)過熱蒸汽(qì)進行(háng)壓力(lì)溫度補償的原因(yīn)。
1.6孔闆内徑d和(hé)管徑d的誤(wù)差補償
　　測量水(shuǐ)蒸氣(qì)流量時,如果設計工況爲(wèi)200℃，孔闆内徑爲d,則(zé)孔闆内徑在實(shí)際工作狀态下(xià)的修(xiū)正公式爲：
 
　　實際(jì)上d和(hé)d偏離(lí)設計值造(zào)成的(de)後果就(jiù)是流量測量系統(tǒng)的滿度值發(fā)生了變化,如果(guǒ)将(jiāng)d和d的實際值(zhí)測量出(chū)來,代(dài)入公(gōng)式計(jì)算出與此實際(jì)值相對應(yīng)的流(liú)量滿(mǎn)度值(zhí),然後(hòu)用(yòng)新的滿度值(zhí)代替(tì)原設計值(zhí),置人(rén)流量顯示(shì)儀表(biǎo),則(zé)系統運(yùn)行後,尺寸誤差對測量系統的(de)影響就能(néng)得到完全的校(xiào)正，這也就是每(měi)台流量計(jì)在(zài)投入使(shǐ)用前進行(háng)修正(zhèng)計算(suàn)的主要工(gōng)作。
2常見誤(wù)差原(yuán)因分(fèn)析
2.1實際工(gōng)作狀态引起的誤差(chà)
　　标(biāo)準孔闆(pǎn)是按照特(tè)定的已知條件進行(háng)設計的，但在工作過程中(zhōng),被測(cè)量介質的各種(zhǒng)參數(如溫度、密(mì)度、壓力(lì).黏(nián)度等(děng))與标準(zhǔn)孔闆的額定數值有所(suǒ)不同(tóng)。如(rú)在常溫(wēn)附近時(shí),若被(bèi)測(cè)量介質爲(wèi)氣體(tǐ),溫度每(měi)變(biàn)化10℃,氣體的(de)密度則變(biàn)化3%左右;在1個大氣壓下(xià),被(bèi)測氣(qì)體壓力每變化10pa,密度則(zé)變化10%左(zuǒ)右。所(suǒ)以在(zài)用标(biāo)準孔闆測量氣(qì)體時，必須(xū)考慮(lǜ)氣體(tǐ)溫度(dù)和壓(yā)力的變化(huà),以進(jìn)行适當的修正(zhèng)。
2.2安(ān)裝不(bú)正确引(yǐn)起的誤(wù)差
　　對于(yú)标準孔闆,爲了保證(zhèng)被測量介(jiè)質流(liú)量的(de)精度(dù),标準(zhǔn)孔闆一定(dìng)按規定要(yào)求(qiú)進行正确安裝,否(fǒu)則将會産生一(yī)定的(de)測(cè)量誤差(chà)。
(1)孔闆的(de)銳(ruì)面應(yīng)迎着流體的(de)方向,以(yǐ)确保孔闆(pǎn)的方(fāng)向安裝正(zhèng)确。
(2)孔闆的前端面(miàn)與管段(duàn)軸線(xiàn)應保(bǎo)證垂直,最大傾(qīng)斜度應小(xiǎo)于1度。
(3)若工作環(huán)境的(de)測量精度(dù)要求較高,爲了提高測量(liàng)的(de)精(jīng)度，建議标準孔闆前後(hòu)的直管段應盡量采用(yòng)标準(zhǔn)直(zhí)管段,然(rán)後再與主管道聯接(jiē)。
(4)新(xīn)安裝的管道(dào)在安(ān)裝孔(kǒng)闆前,應(yīng)對(duì)管道(dào)進行沖洗和掃(sǎo)線操作(zuò),從而避(bì)免掃線時(shí)損傷孔闆(pǎn)的(de)銳面,且(qiě)管道(dào)内的雜物(wù)在孔闆前後堆(duī)積也會降低測量的精度(dù)。
(5)孔闆在使用過程中(zhōng),由于(yú)受被(bèi)測量(liàng)介質(zhì)溫度的影(yǐng)響,其(qí)自身(shēn)會産(chǎn)生線膨(péng)脹(zhàng),爲了(le)保證其端面的(de)平面度和對軸(zhóu)線垂(chuí)直度(dù),在安(ān)裝過程中,要考(kǎo)慮其(qí)工作過程(chéng)時的自(zì)由伸縮性。
(6)孔闆(pǎn)的密封(fēng)墊片不(bú)能(néng)伸入管道(dào)中(zhōng),應(yīng)盡量(liàng)薄，一般厚(hòu)度應(yīng)小于0.03d。
2.3孔闆(pǎn)入口(kǒu)邊緣磨(mó)損引起(qǐ)的誤(wù)差
　　标準孔(kǒng)闆在使用(yòng)過(guò)程中，被測量(liàng)介質(zhì)對孔闆的沖刷腐蝕往往會造(zào)成測(cè)量裝置的(de)幾何(hé)形(xíng)狀和尺(chǐ)寸産生不同程度的變(biàn)化(huà)。長期(qī)使用後,孔闆邊緣的銳角會變(biàn)鈍,在相同(tóng)體積(jī)的被測量(liàng)介質(zhì)經過(guò)時(shí)所産生(shēng)的壓差△p将變小(xiǎo)，标準(zhǔn)孔(kǒng)闆(pǎn)的示(shì)值會偏低,從而引起測(cè)量(liàng)誤差,爲了保證測量的精度，應定期(qī)對孔闆(pǎn)進行校(xiào)驗，清(qīng)洗，以(yǐ)減小對孔闆的沖蝕(shí)和污物堆(duī)積。
2.4引壓管(guǎn)路安裝不(bú)當(dāng)引起(qǐ)的測量(liàng)誤差
　　引壓(yā)管路(lù)應垂直(zhí)或傾斜(xié)安裝，其傾(qīng)斜度(dù)應大于1:12,在引壓(yā)管路(lù)的安裝過(guò)程中,應保證彎(wān)曲處圓滑過渡(dù),彎曲半徑應大(dà)于引(yǐn)壓管外徑(jìng)的5倍，在測(cè)量不(bú)同的介質時,引(yǐn)壓管的長(zhǎng)度和(hé)内徑要符(fú)合安(ān)裝規(guī)定的要求(qiú)。
2.5引壓(yā)管(guǎn)路堵塞(sāi)引起(qǐ)的測量誤(wù)差
　　标準孔闆在(zài)使用過(guò)程(chéng)中,要(yào)保證(zhèng)其引(yǐn)壓管(guǎn)暢通,避(bì)免(miǎn)堵塞(sāi),放空(kōng)閥、三閥組(zǔ).腰式法蘭(lán)及連接件的密封性(xìng)能應(yīng)保證(zhèng)處于(yú)良好狀态,不能(néng)有洩(xiè)漏。爲(wèi)了(le)減少此類(lèi)誤差，平(píng)時應加(jiā)強(qiáng)管理(lǐ).提高(gāo)操作人員的素質,在使用(yòng)過程中,操(cāo)作人(rén)員應(yīng)做好(hǎo)系統(tǒng)的檢修.維護和保養工作,延長(zhǎng)其使(shǐ)用壽命,從(cóng)而減小測量(liàng)誤(wù)差的産生(shēng)。
3結語(yǔ)
　　使用孔闆(pǎn)差壓式流量計測量(liàng)水(shuǐ)蒸(zhēng)氣的流量(liàng)涉及一系(xì)列的(de)問題,包括檢測裝置(zhì)、顯示(shì)裝置(zhì).前後直管段以及輔助設備等(děng),要保(bǎo)證(zhèng)水(shuǐ)蒸氣流量(liàng)測量的精度,必須(xū)做到合(hé)理選型，正确安(ān)裝與(yǔ)調試(shì)，及時維護與保(bǎo)養,并(bìng)對測量部(bù)分可(kě)能引(yǐn)人(rén)的誤差(chà)進行(háng)适當的補(bǔ)償和校正。因爲(wèi)在使用過程(chéng)中(zhōng),當流量(liàng)和壓力(lì)波動較(jiào)大(dà)時,從流量系(xì)數與流東膨脹系數所(suǒ)引人(rén)的系統誤(wù)差較大,另外孔(kǒng)闆長期運行後銳角會變(biàn)鈍、幾何尺(chǐ)寸會發生(shēng)變化(huà),系統的(de)測量精度就會下降,有時甚(shèn)至無法進(jìn)行正常測(cè)量，所以平(píng)時應(yīng)加強(qiáng)管(guǎn)理(lǐ),盡量(liàng)減小(xiǎo)測量(liàng)誤差的産生(shēng)。

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