摘要:孔(kǒng)闆流(liú)量計 是工業生(shēng)産中最常(cháng)用的計量儀表之一(yī)。文章闡述了孔(kǒng)闆流(liú)量(liàng)儀表設(shè)備的計量原理;從孔(kǒng)闆(pǎn)節流(liú)裝(zhuāng)置、二(èr)次測量儀表和(hé)信(xìn)号(hào)引線方面介紹了目(mù)前孔(kǒng)闆流(liú)量儀(yí)表的(de)組成和結構;分析了現有(yǒu)孔闆流量儀表設備的優缺點(diǎn)和安裝要點。從(cóng)孔闆(pǎn)流量儀表(biǎo)的整(zhěng)體誤(wù)差、安(ān)裝管理誤差和運行工況下的(de)誤(wù)差分析了影(yǐng)響計量精(jīng)度的因素(sù)。最後提出(chū)了孔(kǒng)闆流(liú)量儀(yí)表設(shè)備(bèi)的改進(jìn)建(jiàn)議。
1孔闆流量(liàng)儀表的(de)計(jì)量原(yuán)理
　　當流體(tǐ)流經(jīng)孔闆(pǎn)流(liú)量儀表(biǎo)設備(bèi)的(de)孔(kǒng)闆時(shí)，橫截面(miàn)積減小(xiǎo)，速度增(zēng)加，相應的壓(yā)強減(jiǎn)小，并(bìng)且減小(xiǎo)的程度與流(liú)動狀态的(de)流體速度(dù)成正(zhèng)比。所以可以通(tōng)過檢測壓(yā)差來推算(suàn)流速,進而(ér)計算出流量。孔闆前後的壓差(chà)與流(liú)量q具有以下關系(xì):
 
　　式(shì)中:c-流(liú)出系數(shù);d-開孔直(zhí)徑;ε-可(kě)膨(péng)脹性系(xì)數;β-直徑比(bǐ)。
2孔闆(pǎn)流量儀表設備(bèi)的組(zǔ)成
　　孔闆流(liú)量儀(yí)表設備系(xì)統一(yī)般包括流量儀表設(shè)備本(běn)體、二次儀表(biǎo)和(hé)流體(tǐ)組分分析(xī)系統,其中(zhōng)的流(liú)體組(zǔ)分分析系統具有檢測、計算、分析和積算(suàn)等功能(néng)。國(guó)家制(zhì)定了相關标準(zhǔn)以利于保證流量計量檢測的(de)正确率。
2.1孔(kǒng)闆節(jiē)流裝置
　　孔闆用以産生壓差，開孔尺寸必須嚴(yán)格按照規(guī)定,是(shì)孔闆節流裝置(zhì)中最重(zhòng)要的結構,還有(yǒu)負(fù)責固(gù)定孔(kǒng)闆位置的(de)孔闆加持(chí)器和(hé)上下遊直(zhí)管段(duàn);此外,還需要配(pèi)置引壓(yā)管(guǎn)、對焊法蘭和(hé)直通式(shì)截止閥(fá)。隻有孔闆節(jiē)流(liú)裝置完(wán)全符合行業标(biāo)準,才可以滿足(zú)用戶的使用要(yào)求，保證信号的(de)正确。
2.2二(èr)次(cì)測量儀表(biǎo).
　　二次(cì)測量(liàng)儀表用于(yú)測量(liàng)流體(tǐ)溫度、靜壓(yā)和壓差(chà)等物性(xìng)參數(shù)。主要包括(kuò)溫度測量(liàng)儀、壓(yā)力測量儀、密度(dù)測量儀表、成分(fèn)分(fèn)析儀等儀表(biǎo)。
2.3信号引線
　　信号引線(xiàn)不(bú)是(shì)隻有電線，也(yě)可以由(yóu)其他(tā)物質組成(chéng),不(bú)同物(wù)質傳遞(dì)的信(xìn)号不同,控(kòng)制電纜傳遞的是電信号,而壓力信号一般由無縫鋼(gāng)管在二(èr)者之(zhī)間傳(chuán)遞。(1)電(diàn)信号(hào)引線(xiàn)，在檢(jiǎn)測系統(tǒng)中需要用到(dào)很多電子(zǐ)儀表,電信(xìn)号引線的作用就是使這些電子儀表之間的(de)信息能夠正确(què)、及時(shí)的(de)傳(chuán)遞。電(diàn)線或(huò)電纜都可(kě)以作(zuò)爲電信号引線(xiàn)的原(yuán)件,不過銅芯線(xiàn)的效(xiào)果最(zuì)好。(2)引壓管線,爲了使靜壓和壓(yā)差信号的折損最小，無縫鋼管(guǎn)的長(zhǎng)度應該盡(jìn)量縮(suō)小。dn18和(hé)dn14無縫(féng)鋼.管較爲(wèi)常見(jiàn)，這種無縫(féng)鋼管(guǎn)可以及時響應(yīng)靜壓和(hé)壓差的(de)變(biàn)化(huà),也能減少洩露,不(bú)過(guò)對安裝技術的(de)要求(qiú)較高(gāo)。
3孔闆流量(liàng)儀表(biǎo)設(shè)備的特(tè)點(diǎn)及(jí)安(ān)裝要點(diǎn)
3.1優點(diǎn)
(1)孔闆(pǎn)流量(liàng)儀表(biǎo)設備的适(shì)用性(xìng)比較廣,可(kě)以計(jì)量(liàng)多種工(gōng)況下(xià)單相流動(dòng)狀态(tài)的流量。(2)孔闆流量儀表設備的.元件己經(jīng)标準(zhǔn)化，無(wú)須實(shí)流檢(jiǎn)驗。(3)通(tōng)過将(jiāng)網絡通信技(jì)術(shù)、信息(xī)傳導技術、電子測量(liàng)技術(shù)、智能(néng)控制技術(shù)等(děng)新(xīn)技術應用(yòng)于智能變(biàn)送(sòng)器(qì)中，使孔闆流量儀表設備的計量正确性、及時性(xìng)、智能化(huà)大大(dà)提高。
3.2缺點
(1)孔闆流量儀表(biǎo)設備(bèi)的測量量程比較窄(zhǎi)。(2)因爲壓力(lì)、溫度、長度(dù)、密度等多種因素(sù)都(dōu)會影響流體流(liú)動狀(zhuàng)态(tài)，并且孔闆流(liú)量(liàng)儀表設(shè)備間接(jiē)測量參(cān)數動态,計測量(liàng)結果存在(zài)一定誤差。(3)孔闆流量(liàng)計量設備的裝(zhuāng)置安裝條(tiáo)件苛(kē)刻，安裝過程必(bì)須符合sy/t6143-1996标(biāo)準。
3.3安(ān)裝要(yào)點
(1)孔闆流(liú)量計量設備最(zuì)好安(ān)裝于水平(píng)輸送管道之上，并且與輸送管(guǎn)道軸(zhóu)線(xiàn)垂(chuí)直;(2)需(xū)要安裝配套機械設備(bèi)，來檢測(cè)孔闆(pǎn)流量儀表(biǎo)設備是否(fǒu)安裝(zhuāng)在管徑中心的(de)位置;(3)在固定孔(kǒng)闆(pǎn)流(liú)量儀(yí)表設(shè)備之後(hòu)，需要檢(jiǎn)測熱(rè)膨(péng)脹性能(néng)，确定熱膨脹不(bú)導緻輸送(sòng)管道和流量儀(yí)表設(shè)備變形;(4)孔闆流(liú)量儀表(biǎo)設(shè)備.上(shàng)下遊直管(guǎn)段的管徑應該一-緻,并且與流(liú)量儀(yí)表設備的管徑(jìng)配套,取壓(yā)孔中(zhōng)心線(xiàn)需(xū)要(yào)與輸送管(guǎn)道中心線(xiàn)垂直,且(qiě)平(píng)行于(yú)地面。
4孔(kǒng)闆流量(liàng)計量設備(bèi)的計量誤差(chà)分析
4.1孔(kǒng)闆流量儀表設(shè)備(bèi)總體的(de)誤差(chà)分析(xī)
　　在實(shí)際測量中,孔(kǒng)闆(pǎn)流量(liàng)儀表設(shè)備(bèi)測量(liàng)誤差(chà)與随機誤(wù)差(chà)、未定系統誤(wù)差和已定系統(tǒng)誤差關聯(lián)較爲緊密。既(jì)可以通過修(xiū)正系(xì)數來(lái)減弱(ruò)随機誤差(chà)同時也可以運用多次測(cè)量取平均(jun1)值(zhí)的(de)方式(shì)做出(chū)改(gǎi)善,可以(yǐ)在很大(dà)程度上(shàng)減弱(ruò)。所以一(yī)般(bān)僅考慮未(wèi)定系(xì)統誤差。孔闆流(liú)量儀表設(shè)備計量誤(wù)差(chà)的主要(yào)因素是流(liú)出(chū)系數c所(suǒ)引起的,在(zài)設計(jì)、制(zhì)造(zào)、安裝和使(shǐ)用過程中(zhōng)會造成流(liú)出系(xì)數c産生偏差,并(bìng)且這種偏(piān)差不能通過測量得(dé)到。在(zài)密度、壓力等參數不(bú)變的(de)情況下,孔(kǒng)闆(pǎn)流量儀(yí)表設(shè)備計(jì)量精(jīng)度主要取(qǔ)決于(yú)流出系數(shù)c。所以,國内(nèi)外學(xué)者對(duì)于(yú)流出系(xì)數做了大(dà)量研(yán)究。如輸送(sòng)管道形狀、内壁(bì)粗糙(cāo)度、圓度(dù)、節(jiē)流件(jiàn)位置、輸送管道的幾何形狀、流(liú)體流動(dòng)狀(zhuàng)态等(děng)因素都會影響(xiǎng)流(liú)出系數c的大(dà)小。
4.2安裝管理(lǐ)的(de)誤差分(fèn)析.
　　孔闆(pǎn)流量(liàng)儀(yí)表(biǎo)設備(bèi)的設計和制造(zào)都嚴(yán)格(gé)執(zhí)行國(guó)家标準,計量精(jīng)度基本能(néng)夠滿(mǎn)足目前生産和生活(huó)的需要。如果安裝(zhuāng)和維修(xiū)等措施不(bú)當,會(huì)大大降低孔闆(pǎn)流量儀表設備(bèi)的計(jì)量(liàng)進度。一(yī)般(bān)影(yǐng)響精度的(de)安裝(zhuāng)情況(kuàng)主要有以(yǐ)下幾種:(1)孔(kǒng)闆經過較(jiào)長時(shí)間的(de)使用之後(hòu),入口的(de)銳利度(dù)可能(néng)會(huì)發生改(gǎi)變,這會對計量(liàng)精度(dù)造成很大(dà)影響(xiǎng),另外随着(zhe)不(bú)斷地使用,入(rù)口直角也會(huì)被磨損的十(shí)分嚴重,這些因素綜合起(qǐ)來(lái)會很大(dà)程度(dù)影響測量(liàng)結果,甚至可以(yǐ)達到79%;(2)構件的尺寸誤差也會對(duì)測量結果造成(chéng)較大影(yǐng)響，例如(rú)輸送管道的實(shí)際尺(chǐ)寸和(hé)計算所用的(de)尺(chǐ)寸有較大出入，流量(liàng)計量設備和輸(shū)送管道(dào)存在偏(piān)心、台階(jiē),前後流(liú)量計量設備尺(chǐ)寸不(bú)統(tǒng)-.等(děng)因素(sù)。(3)安裝(zhuāng)位(wèi)置和加(jiā)工精度存在不(bú)足,例(lì)如取(qǔ)壓的(de)位置不對(duì),焊縫突出(chū),孔(kǒng)闆彎曲,輸(shū)送管道(dào)粗糙(cāo)度影響(xiǎng);(4)雜物(wù)阻(zǔ)塞取壓管,沉積(jī)物堆積(jī)在.上流(liú)測量管(guǎn)和端面上;(5)計量結(jié)果會(huì)被不同類(lèi)型的測量儀(yí)表和不(bú)同的管(guǎn)路(lù)配置影響(xiǎng)，如果系統(tǒng)存在漏氣(qì)問題(tí)，則會(huì)使傳(chuán)入變(biàn)送器的壓(yā)差減(jiǎn)小，使儀(yí)表的示數顯(xiǎn)示減(jiǎn)小，導(dǎo)緻流(liú)量(liàng)值偏小(xiǎo)。而流量計(jì)量(liàng)設(shè)備本(běn)體和下遊(yóu)導壓管之(zhī)間如果存在這些情況，則會(huì)導緻流(liú)量值(zhí)偏(piān)大;(6影響(xiǎng)孔闆流量儀表(biǎo)設備工作質量的重(zhòng)要因(yīn)素是信号管(guǎn)路(lù)和壓(yā)差變送器,當(dāng)壓(yā)差變(biàn)送器(qì)或者(zhě)信号管路(lù)的精(jīng)度較高時，就能大大(dà)提高測量(liàng)精度(dù)。但是(shì)當上(shàng)述條件不(bú)能滿足時,流量測量(liàng)結果(guǒ)的誤(wù)差就(jiù)會非(fēi)常(cháng)大。
4.3運行(háng)工況(kuàng)條件下的(de)誤差(chà)
　　由于存在(zài)擾動和脈(mò)動、外界震動等不可(kě)控因素(sù)，在很多(duō)應用(yòng)條件(jiàn)下,孔(kǒng)闆流量儀(yí)表設備的使(shǐ)用(yòng)不符(fú)合使(shǐ)用(yòng)條件時，就會(huì)引起流體(tǐ)流動狀态的改(gǎi)變,進(jìn)而引(yǐn)發孔(kǒng)闆流量儀表設備運(yùn)行工況下(xià)的誤差(chà)。(i)短時間(jiān)内，當(dāng)流體流速(sù)變化幅度(dù)較小(xiǎo)時，不會引起脈動流(liú)。選用的儀表(biǎo)的(de)測量(liàng)量程(chéng)如果在(zài)短時間(jiān)内變化不明顯(xiǎn).就容易産生誤(wù)差。但(dàn)是在比較(jiào)長的(de)測量(liàng)時間(jiān)内影響卻可(kě)以(yǐ)忽略不計(jì),當測量參數(shù)超過流(liú)量計(jì)量(liàng)設備的(de)量程時,測量誤(wù)差就會大大增加。(2)脈(mò)動(dòng)流是指(zhǐ)流體的流速和(hé)壓力(lì)突然改變(biàn),會使壓(yā)差産生(shēng)波動(dòng)。輸氣輸(shū)送(sòng)管道的積液、壓縮機的(de)使用和調節閥的突然(rán)開關都(dōu)可能導(dǎo)緻脈動流(liú)的産生。脈(mò)動流(liú)對測量精度(dù)的影響(xiǎng)包括原(yuán)理導緻的不正确(què)的根(gēn)本因(yīn)素(sù)和(hé)脈動流産生額(é)外壓(yā)差的條(tiáo)件因素(sù)。
5孔闆流(liú)量(liàng)計量(liàng)設備的改進方(fāng)法
　　影響孔闆流量儀(yí)表設備計量精度(dù)的(de)因素(sù)較多.這(zhè)些影響(xiǎng)因(yīn)素可以(yǐ)消除(chú)或減弱。根據實(shí)際應(yīng)用情(qíng)況,提出如下(xià)的(de)孔闆(pǎn)流量(liàng)儀表設備改進措施(shī)。
5.1孔闆(pǎn)的取壓(yā)方(fāng)式
　　采用角(jiǎo)接取壓法(fǎ),角接取壓(yā)的量程是指上(shàng)下遊取壓(yā)中心到孔(kǒng)闆前後端距(jù)離(lí)的二(èr)倍等于取壓孔直徑。角接(jiē)取壓法的(de)特點(diǎn)如下:(1)采(cǎi)用環室(shì)測量的方(fāng)式進行測量;(2)在(zài)開口(kǒu)尺寸确(què)定時，流量系數不會發(fā)生變化，使(shǐ)流量(liàng)值和壓差具有(yǒu)恒定(dìng)的(de)關系;(3)可以減小(xiǎo)磨損所(suǒ)造成的測(cè)量誤(wù)差;(4)在實際使用(yòng)過程中,若沒能正确(què)地确(què)定取(qǔ)壓位置,會(huì)導緻(zhì)測量誤差的産(chǎn)生。
5.2孔闆流量儀(yí)表設備的标定(dìng)
　　将孔闆流(liú)量儀表設(shè)備與(yǔ)标定(dìng)裝置連接,針對(duì)相應的裝置分(fèn)别進行(háng)标(biāo)定(dìng)，隻(zhī)有做好裝置的(de)标定,獲(huò)取的數(shù)據才(cái)具(jù)有(yǒu)可靠(kào)性和真實性,以(yǐ)備使用。因此,做(zuò)好孔闆(pǎn)流(liú)量儀(yí)表設(shè)備(bèi)的标定(dìng)是後續(xù)計量環節的基(jī)礎。當孔(kǒng)闆流量儀(yí)表設備進行(háng)标(biāo)定時(shí)，測點應該不小(xiǎo)于10個，且測量結(jié)果不少于3次，然(rán)後取平均值。以(yǐ)測量(liàng)數(shù)據(jù)爲準,在雙對數坐标(biāo)軸中标注(zhù)出數據(jù)點(diǎn),然(rán)後作壓(yā)差一(yī)流量曲線(xiàn)。
5.3脈動(dòng)流的(de)改善(shàn)措施(shī)
(1)應該盡量選擇(zé)小口(kǒu)徑的直(zhí)管段,使△p、β的雷(léi)諾數保持較高(gāo)的數值(zhí)。
(2)爲了減小輸送(sòng)阻力，應(yīng)該使引壓管線(xiàn)盡量短，同時,爲(wèi)了防止(zhǐ)産生諧(xié)振和壓(yā)力脈動(dòng),應該(gāi)使上下遊(yóu)直管段的(de)長度相等。

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