摘要:介(jiè)紹了孔(kǒng)闆(pǎn)差壓(yā)式流量計 測量(liàng)水蒸氣的(de)工(gōng)作(zuò)原理(lǐ),對導(dǎo)緻孔(kǒng)闆差(chà)壓(yā)式流量計産(chǎn)生測量誤(wù)差的各種(zhǒng)内、外(wài)因素進(jìn)行了分(fèn)析,并(bìng)闡(chǎn)述了相(xiàng)應的校(xiào)正補償(cháng)方法(fǎ)，爲今後孔(kǒng)闆差壓式(shì)流量(liàng)計的設計和(hé)使(shǐ)用提(tí)供了借鑒(jiàn)。
　　目前(qián),國内(nèi)外用于水(shuǐ)蒸氣流量(liàng)測量的儀(yí)表主(zhǔ)要包括: 孔闆流(liú)量計(jì) 、 渦(wō)街流量(liàng)計 、 轉(zhuǎn)子流(liú)量計(jì) 和彎管流量計等儀(yí)表(biǎo)。其(qí)中,孔(kǒng)闆差壓式流量計是(shì)國内(nèi)外得(dé)以研究(jiū)、試驗數據完(wán)善、實踐經(jīng)驗豐富、标準化(huà)程度的流量計(jì),因其結(jié)構(gòu)簡單、制造(zào)成本較低(dī)、性能(néng)比較(jiào)穩定(dìng)、使用(yòng)壽命較長(zhǎng)且已标(biāo)準(zhǔn)化(huà),因而在(zài)工業上得(dé)到了廣(guǎng)泛(fàn)的應(yīng)用。孔(kǒng)闆流量計(jì)由(yóu)節流(liú)裝(zhuāng)置、一(yī)定長(zhǎng)度的直(zhí)管(guǎn)段、引壓管、 差壓(yā)變送器(qì) 、 壓力變(biàn)送器 、 溫度(dù)變送(sòng)器(qì) 和(hé)流量(liàng)計算(suàn)機等組成。在使用過程中,盡可能地減小(xiǎo)流量(liàng)測量(liàng)誤差(chà),降低(dī)水蒸(zhēng)氣人(rén)爲損(sǔn)耗,對(duì)企業的生(shēng)産經營具(jù)有重要的意義。
1孔闆(pǎn)工作原理(lǐ)及誤(wù)差補償方法
1.1孔(kǒng)闆式流計的工作原(yuán)理
　　孔闆式(shì)流量計采(cǎi)用差(chà)壓式(shì)測(cè)量(liàng)方法對流量進(jìn)行測量,即在管道(dào)内(nèi)裝入節流(liú)元件(jiàn)一孔(kǒng)闆(pǎn)。當水蒸(zhēng)氣流過孔闆時(shí),流體速度增大(dà),壓力減(jiǎn)小(xiǎo)，于是(shì)在孔(kǒng)闆的前後(hòu)産生差壓,利用(yòng)具有(yǒu)-定設計尺(chǐ)寸的(de)孔闆(pǎn)測量(liàng)水蒸(zhēng)氣流量(liàng),在(zài)保證(zhèng)孔(kǒng)闆(pǎn)前後(hòu)有足夠的直管段等條件下,孔闆前後的差壓(yā)将随流量的變化而變化,且兩(liǎng)者具有确(què)定的(de)關系,因此(cǐ)可以(yǐ)通(tōng)過測量差壓(yā)得到水蒸氣的(de)流量「。根據國标gb/t26241993,對于(yú)标準(zhǔn)節流(liú)裝置,差壓△p與流(liú)量qm的函(hán)數關系(xì)爲:
 
　　式中:qm爲(wèi)質量(liàng)流量(liàng),kg/s;c爲流(liú)出系(xì)數;d爲管(guǎn)道内徑(jìng),m;ε爲節流件(jiàn)正端取壓口(kǒu)平面上(shàng)的氣(qì)體膨脹(zhàng)系(xì)數;d爲(wèi)工作(zuò)條件下節流(liú)件的開(kāi)孔直(zhí)徑,m;ρ爲節流(liú)件人口端流體(tǐ)密度,kg/m³.
1.2流出系數c的補(bǔ)償
　　流(liú)出系(xì)數c是表征孔闆節流(liú)裝置特性(xìng)的主要參數,是(shì)雷諾數re和β的函(hán)數,它是(shì)一個随流量變化的量(liàng),其值随re的(de)增大(dà)而減(jiǎn)小,當(dāng)re大于(yú)一定(dìng)值趨(qū)向(xiàng)無(wú)窮大時,c趨(qū)向于(yú)常數ck,而(ér)孔徑比(bǐ)β越大(dà),c的變(biàn)化幅度也(yě)越(yuè)大,使c趨(qū)向于(yú)常(cháng)數(shù)ck的(de)re也(yě)越大,c與β和(hé)re之間的定(dìng)量關系爲:
 
　　對于(yú)給定的标(biāo)準孔(kǒng)闆,當β爲常(cháng)數時(shí),c僅是(shì)re的函數c=f(re)。在公式(shì)(1)中,将c用公式(2)而(ér)不是(shì)一個常數(shù)來代(dài)替,可提高計量的精度。
1.3水(shuǐ)蒸氣膨脹系數(shù)ε的補償
　　差壓(yā)式流量(liàng)計在用來測氣(qì)體和(hé)蒸氣流量(liàng)時,流體流過節流裝置在節流(liú)件兩邊(biān)都要産(chǎn)生--定(dìng)的差壓,在(zài)節流(liú)件的下遊(yóu)靜壓降低,将出(chū)現流束(shù)膨(péng)脹，流束的(de)這種膨脹(zhàng)使得(dé)節流裝置的輸(shū)出(差壓)一(yī)輸人(流(liú)量)關系(xì)同不(bú)可壓縮流(liú)體之間(jiān)的偏差。如果(guǒ)不對(duì)這種偏(piān)差進行(háng)校正(zhèng),将會(huì)導緻(zhì)流量(liàng)示值偏高(gāo)千分(fèn)之幾(jǐ)到(dào)百分之(zhī)幾,尤(yóu)其是流量(liàng)在較大(dà)範(fàn)圍内(nèi)變化(huà)時,産生的(de)誤差(chà)會更(gèng)大,因(yīn)此更有必要對(duì)其進行(háng)修(xiū)正。
1.4孔(kǒng)闆流計變更量(liàng)t程後(hòu)的修正
　　盡(jìn)管改變差壓變送器的差壓範(fàn)圍是(shì)非常(cháng)容易的事(shì),但(dàn)不能隻(zhī)對差壓範(fàn)圍做調整就萬(wàn)事大(dà)吉。這(zhè)是因(yīn)爲孔闆流(liú)量計量程(chéng)變更後，管道中(zhōng)的常(cháng)用流速等(děng)參數将(jiāng)發(fā)生變化,流(liú)出系數也(yě)相應(yīng)有所變化(huà)，因此需從已知(zhī)節流裝置(zhì)數據(從節流裝(zhuāng)置計(jì)算書查得)和其(qí)他有(yǒu)關流量數(shù)據(如:變更後的(de)流量上限(xiàn)及常(cháng)用流(liú)量)計(jì)算出(chū)新的差壓上限。實踐證明(míng),若量程(chéng)縮(suō)小後(hòu),c和ε均(jun1)增大,相應(yīng)的質(zhì)量流(liú)量會偏大。
1.5密度ρ的補償
　　在(zài)其他參數(shù)不變(biàn)的(de)情況下(xià),qm與ρ之(zhī)間的關系爲:qm≈k,√ρ。可以看出,水蒸氣(qì)的流(liú)量與(yǔ)其密(mì)度的平方(fāng)根成(chéng)正比(bǐ)關系。水蒸(zhēng)氣是可(kě)壓縮(suō)性氣體(tǐ)，當其壓力、溫度變化時,其(qí)密度(dù)将發生明(míng)顯變化(huà),這将引(yǐn)起流(liú)量很(hěn)大(dà)的(de)誤差。實際(jì)流體(tǐ)狀态(tài)(壓力、溫度)與流(liú)量計(jì)設計(jì)時(shí)的狀态(壓力(lì)、溫度)偏離(lí)造(zào)成(chéng)的相(xiàng)對誤差可(kě)由公式(shì)(3)表(biǎo)示:
 
　　假如設計孔闆流量(liàng)計(jì)時是(shì)按照(zhào)1mpa和285℃所(suǒ)對應的(de)過(guò)熱水蒸氣密度(dù)ρ=4.374kg/m³設計(jì)的(de)，則密度(dù)的變化造(zào)成的測量(liàng)誤差可能(néng)很大，當壓力(lì)大且溫(wēn)度低時,測(cè)量值偏大;當壓力低(dī)且溫度高(gāo)時,測量值偏小(xiǎo)。水蒸(zhēng)氣的(de)實(shí)際(jì)狀态偏離(lí)孔闆實際(jì)狀态越嚴(yán)重,所(suǒ)引起(qǐ)的誤差越大。要補償(cháng)密度變化所引起的這(zhè)種(zhǒng)誤差(chà),就不(bú)能将(jiāng)公式(1)中的(de)ρ以設計工(gōng)況(kuàng)下的密度來(lái)代入,需要将(jiāng)ρ看(kàn)作壓(yā)力和(hé)溫度的函(hán)數,即ρ=f(p,t)。這也(yě)就是(shì)一(yī)般 智能(néng)流量(liàng)積算(suàn)儀 均(jun1)要對過(guò)熱(rè)蒸汽(qì)進行(háng)壓力(lì)溫度(dù)補償的原(yuán)因。
1.6孔闆内徑d和(hé)管徑(jìng)d的誤差補(bǔ)償
　　測(cè)量水(shuǐ)蒸氣流量(liàng)時，如果設(shè)計工況爲(wèi)200℃,孔闆内徑(jìng)爲d,則孔闆内徑在(zài)實際工作狀(zhuàng)态下的(de)修正公(gōng)式爲：
 
　　實際上d和(hé)d偏離(lí)設(shè)計(jì)值造(zào)成的後果就是流(liú)量(liàng)測量系統(tǒng)的滿(mǎn)度值發生(shēng)了變化,如(rú)果将d和d的(de)實際值測量出(chū)來,代人公(gōng)式計(jì)算出與此(cǐ)實際(jì)值相對應的流(liú)量(liàng)滿度值(zhí),然後(hòu)用(yòng)新的滿度值(zhí)代替(tì)原設(shè)計值,置人(rén)流量(liàng)顯示(shì)儀表，則系(xì)統運行後,尺寸(cùn)誤差對(duì)測量系(xì)統的影響就能(néng)得(dé)到(dào)完全的校(xiào)正，這也就是每(měi)台流量計在投(tóu)人使用(yòng)前進行(háng)修正(zhèng)計算的主(zhǔ)要工(gōng)作。
2常(cháng)見誤(wù)差原因分析(xī)
2.1實(shí)際工(gōng)作狀(zhuàng)态引起的誤差(chà)
　　标準(zhǔn)孔闆(pǎn)是(shì)按照特定的(de)已知條件(jiàn)進行設計(jì)的，但在工作過(guò)程中(zhōng),被測量介(jiè)質的各種參數(shù)(如溫(wēn)度、密度、壓力、黏(nián)度等(děng))與标準孔(kǒng)闆的額定(dìng)數值(zhí)有所不(bú)同。如在(zài)常溫附近時,若被測量(liàng)介質爲(wèi)氣體,溫度(dù)每變(biàn)化10℃,氣體的密度(dù)則變化(huà)3%左右;在1個大(dà)氣(qì)壓下，被(bèi)測氣體壓力每(měi)變化10pa,密度則變化10%左右。所以在(zài)用标準孔闆測(cè)量氣體(tǐ)時(shí),必須考慮氣體溫度(dù)和壓力的變(biàn)化(huà)，以進行适當的修正。
2.2安裝不正(zhèng)确引(yǐn)起(qǐ)的誤差(chà)
　　對于标準(zhǔn)孔闆(pǎn),爲了(le)保證被(bèi)測(cè)量介質流(liú)量的精度,标準孔闆(pǎn)一定要按(àn)規定(dìng)要(yào)求進(jìn)行正确(què)安裝,否則将(jiāng)會(huì)産生一定的測(cè)量誤差。
(1)孔闆的(de)銳面應迎着流體的方向,以确(què)保孔闆的方向(xiàng)安裝正确。
(2)孔闆(pǎn)的前(qián)端面與管(guǎn)段軸線應(yīng)保證(zhèng)垂直,最大傾斜(xié)度應小于1度。
(3)若(ruò)工作(zuò)環境的測(cè)量精度要求較高,爲(wèi)了提高測(cè)量的精度，建議标準孔闆前後(hòu)的直管段應盡(jìn)量采(cǎi)用(yòng)标(biāo)準直(zhí)管段(duàn),然後(hòu)再與(yǔ)主管(guǎn)道聯接。
(4)新(xīn)安裝的管(guǎn)道在(zài)安裝(zhuāng)孔闆前,應(yīng)對管道進行沖(chòng)洗和掃線(xiàn)操作(zuò),從而避免(miǎn)掃線(xiàn)時損(sǔn)傷(shāng)孔闆的(de)銳面,且管(guǎn)道内的雜(zá)物(wù)在孔闆(pǎn)前後堆(duī)積也會(huì)降低測量(liàng)的精(jīng)度。
(5)孔闆在使用(yòng)過程中,由于受(shòu)被測量介(jiè)質溫(wēn)度的影響,其自(zì)身會産生線膨(péng)脹,爲了保證(zhèng)其(qí)端面的(de)平(píng)面度(dù)和對軸線垂直(zhí)度,在(zài)安裝過程(chéng)中,要(yào)考(kǎo)慮其工(gōng)作過程時的自(zì)由伸(shēn)縮性。
(6)孔闆(pǎn)的密封(fēng)墊(niàn)片不(bú)能伸(shēn)人(rén)管道中(zhōng),應盡量薄(báo),一般(bān)厚度(dù)應小于0.03d。
2.3孔(kǒng)闆入(rù)口邊(biān)緣磨(mó)損引(yǐn)起(qǐ)的(de)誤差
　　标準(zhǔn)孔(kǒng)闆在使(shǐ)用過程中，被測(cè)量介(jiè)質對孔(kǒng)闆(pǎn)的沖刷腐(fǔ)蝕往(wǎng)往會造成測量裝置的幾何形(xíng)狀和(hé)尺寸産生(shēng)不同(tóng)程度的變化。長(zhǎng)期使(shǐ)用後,孔闆邊緣的銳(ruì)角會變鈍,在相同體(tǐ)積的被測(cè)量介(jiè)質經過時(shí)所産生(shēng)的(de)壓差(chà)△p将變小,标(biāo)準孔闆的(de)示值會偏(piān)低,從而引(yǐn)起測(cè)量誤差,爲了保(bǎo)證測(cè)量的(de)精度，應定(dìng)期(qī)對孔闆(pǎn)進行校(xiào)驗、清洗(xǐ)，以減(jiǎn)小(xiǎo)對孔闆(pǎn)的沖(chòng)蝕和(hé)污物(wù)堆積。
2.4引壓管路(lù)安裝不當引起的測(cè)量誤差
　　引(yǐn)壓管路(lù)應垂直(zhí)或傾斜安裝,其(qí)傾斜度應(yīng)大于(yú)1;12.在引(yǐn)壓管路的(de)安裝過程(chéng)中,應保證(zhèng)彎曲處圓(yuán)滑過渡,彎曲半(bàn)徑應大于引壓(yā)管外徑的5倍，在(zài)測量不同(tóng)的介(jiè)質(zhì)時,引壓(yā)管的長度和(hé)内徑要(yào)符合安(ān)裝(zhuāng)規定(dìng)的要求。
2.5引壓管(guǎn)路堵塞引起的測(cè)量誤差
　　标準(zhǔn)孔闆在使(shǐ)用過(guò)程中，要保證其引壓管(guǎn)暢通,避免堵塞,放空閥、三閥組、腰(yāo)式法(fǎ)蘭及連接件的密封(fēng)性能(néng)應保證處(chù)于良(liáng)好狀(zhuàng)态,不(bú)能有洩漏。爲了減少(shǎo)此類(lèi)誤差，平時(shí)應加強管理,提(tí)高操(cāo)作人員的(de)素質,在使(shǐ)用(yòng)過程中，操作人員應做好系統的(de)檢修(xiū)、維護和保(bǎo)養工作,延長其使用(yòng)壽命(mìng)，從而(ér)減小測(cè)量誤差(chà)的産(chǎn)生。
3結語(yǔ)
　　使(shǐ)用孔(kǒng)闆差(chà)壓(yā)式(shì)流量(liàng)計測量(liàng)水(shuǐ)蒸氣(qì)的流(liú)量(liàng)涉及一(yī)系列的問題，包(bāo)括檢(jiǎn)測裝置、顯(xiǎn)示裝置、前(qián)後直管段(duàn)以(yǐ)及(jí)輔助(zhù)設備(bèi)等,要保證水蒸氣(qì)流量測(cè)量的精确度,必(bì)須做到合(hé)理選(xuǎn)型,正确(què)安(ān)裝與(yǔ)調試，及時維護(hù)與保養,并(bìng)對測(cè)量部(bù)分可能引(yǐn)人的(de)誤(wù)差進行(háng)适當的補償和(hé)校正。因爲在使(shǐ)用過(guò)程中,當流(liú)量和壓力波動較大(dà)時,從流量(liàng)系數與(yǔ)流束膨脹系數所引人(rén)的系統誤(wù)差較(jiào)大，另外孔闆(pǎn)長(zhǎng)期運行後(hòu)銳角(jiǎo)會變鈍(dùn)、幾何尺寸會發生變化(huà)，系統的測量精(jīng)度就會下(xià)降,有時甚至無法進(jìn)行正常測量,所(suǒ)以平(píng)時應加強(qiáng)管理,盡(jìn)量減小測量誤差(chà)的産生。

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