[摘要(yào)]差壓式孔闆流量計(jì) 廣泛(fàn)用于貿易結算，通過(guò)各種因素對(duì)差壓式(shì)孔闆(pǎn)流(liú)量計計(jì)量結果(guǒ)的影響(xiǎng)，減少計量誤差(chà)的方法(fǎ)。從(cóng) 差壓(yā)式流量(liàng)計 的計(jì)算公式入手，确定影(yǐng)響因素，通(tōng)過實際(jì)案例确定影響(xiǎng)因(yīn)素對(duì)實際計量結果(guǒ)的誤(wù)差，最終得出以下(xià)結論:①在差壓(yā)爲0.1倍最大(dà)值時，熱(rè)膨(péng)脹系(xì)數和流出系數(shù)造成(chéng)的相(xiàng)對誤(wù)差最大，爲(wèi)1.84%。②在壓(yā)力爲0.8mpa、溫度爲250℃的(de)變工況狀态下，孔闆直徑平均(jun1)線膨脹系數造(zào)成的相(xiàng)對誤差最大(dà)，爲0.85%。③由于(yú)查(chá)表法相對(duì)誤差(chà)較小且(qiě)使用方便，因此密度選取(qǔ)方(fāng)式(shì)一般采(cǎi)用查(chá)表(biǎo)法。
0引言(yán)
　　差壓式孔闆流(liú)量計分(fèn)爲(wèi)差壓(yā)裝置、 差壓(yā)變送器(qì) 和(hé)流(liú)量積算(suàn)儀三(sān)大(dà)部(bù)分(fèn)，工作原(yuán)理(lǐ)是當介(jiè)質流過差壓件(jiàn)，在左(zuǒ)右兩側産生(shēng)壓差，根據伯(bó)努利方(fāng)程和(hé)流(liú)動連續性方程(chéng)，可計算出(chū)介質的瞬時流量。差(chà)壓式孔闆(pǎn)流量計相(xiàng)關(guān)技(jì)術(shù)較(jiào)爲成熟，并且使用方(fāng)便、拆裝便(biàn)捷、有相關的檢(jiǎn)定(dìng)規程、易于檢(jiǎn)定，因此廣泛應(yīng)用于蒸汽(qì)、液體(tǐ)及天然氣(qì)等介質的(de)貿易結算(suàn)。一般情況(kuàng)下，計(jì)量數(shù)據較大，計(jì)量結果的(de)些許偏差就會造成(chéng)損失(shī)，因此如何增加(jiā)差壓式孔(kǒng)闆流(liú)量計的計量正确(què)性重要(yào)。首先(xiān)對差(chà)壓式(shì)孔闆(pǎn)流量計中(zhōng)各種影響因素進行(háng)分析(xī)，其次根據其檢(jiǎn)定規(guī)程中(zhōng)的計(jì)算公式入手，确定影(yǐng)響(xiǎng)因素(sù)有熱膨(péng)脹系數、流出系(xì)數、孔闆直(zhí)徑平(píng)均線膨(péng)脹(zhàng)系數(shù)、密度(dù)等(děng)參數，再(zài)次根(gēn)據(jù)理(lǐ)論公(gōng)式及大量工(gōng)程(chéng)經驗确定各個(gè)影響(xiǎng)因(yīn)素(sù)之間(jiān)的關系(xì)，最後通過(guò)實際案例确(què)定影響因(yīn)素對(duì)實際計量(liàng)結果(guǒ)的誤差，并找到(dào)了影(yǐng)響計量結(jié)果(guǒ)的其他(tā)因素(sù)。通過(guò)各種因素(sù)對差壓式孔闆(pǎn)流量計計量結(jié)果的(de)影(yǐng)響，更好(hǎo)地理解孔闆流(liú)量計的特(tè)性(xìng)，通(tōng)過與實際計量(liàng)經驗結合(hé)，保障(zhàng)孔闆流量計計(jì)量結果(guǒ)的正确(què)性。
1.模型(xíng)
　　差(chà)壓式(shì)孔闆流量計的流量計(jì)算(suàn)公式(shì)如~下:
 
　　公式(1)中:qm爲(wèi)瞬時(shí)質量流量(liàng)，單位(wèi)爲kg/s;c爲流出系數，無量(liàng)綱;β爲(wèi)直徑比，β=d/d;d爲(wèi)管道内徑，單位爲mm;ε爲(wèi)可(kě)膨脹系數;d爲(wèi)開孔(kǒng)直(zhí)徑，單位(wèi)爲mm;△p爲差(chà)壓，單位(wèi)爲kpa;ρ爲(wèi)節(jiē)流件正(zhèng)端取壓口平面上(shàng)的流體密度(dù)，單位爲kg/m3.
在實(shí)踐(jiàn)過程(chéng)中，差壓式(shì)孔闆流量(liàng)計流(liú)量測量簡(jiǎn)化的基(jī)本公式如下:
 
2檢定(dìng)規程步驟
　　《差壓式(shì)流(liú)量計檢定規程(chéng)》中使(shǐ)用幾何檢(jiǎn)測法(fǎ)對孔闆的6個參(cān)數進行檢(jiǎn)定(dìng)。
　　a面平面(miàn)度(dù):将孔闆(pǎn)的a面朝上并放(fàng)置在(zài)平闆上，找(zhǎo)到a面(miàn)與(yǔ)平(píng)闆垂(chuí)直的(de)最(zuì)長距離(lí)，用量塊或(huò)塞尺(chǐ)測量(liàng)，該(gāi)距離即(jí)a面的(de)平面(miàn)度。
　　a面(miàn)及e面的表面粗(cū)糙度:以(yǐ)樣塊的(de)表面粗糙度爲标準，借助放大(dà)鏡顯微鏡(jìng)等工(gōng)具判(pàn)斷a面與e面(miàn)的粗糙度,或(huò)使(shǐ)用輪廓(kuò)法觸針(zhēn)式表面粗糙度(dù)測量(liàng)儀測(cè)量a面及(jí)e面的粗糙度(dù)。
　　邊緣g、h、i:可借助放(fàng)大鏡(jìng)檢查g、h、i，并使(shǐ)用模(mó)壓法(fǎ)或反(fǎn)射光(guāng)法(fǎ)測量入(rù)口(kǒu)邊緣(yuán)圓(yuán)弧的(de)半徑(jìng)。
　　厚度e及長(zhǎng)度e:用量(liàng)具分别在離内(nèi)圓外和(hé)外圓内(nèi)大約10mm的位(wèi)置(zhì)上均勻測(cè)3個值，其中(zhōng)e爲這3個值的平(píng)均值(zhí)，最大值減去最(zuì)小值(zhí)爲e的最大(dà)偏差。e則是在長(zhǎng)度處(chù)均勻分布(bù)的位(wèi)置上(shàng)取3個值，其中e爲這3個(gè)值的(de)平均值，最大(dà)值減(jiǎn)去最小(xiǎo)值爲e的(de)最大偏(piān)差。
　　節流(liú)孔(kǒng)直徑(jìng)d:選擇遊标卡尺(chǐ)、内徑(jìng)千分尺、帶(dài)表卡(kǎ)尺(chǐ)、孔徑測(cè)量儀、内測(cè)千分(fèn)尺測(cè)量節(jiē)流孔直徑(jìng)，共選取4個(gè)角度大緻(zhì)相同的位置進(jìn)行測(cè)量，d爲這4個值的(de)平均(jun1)值，并按照公式計(jì)算出直徑相對誤差及(jí)節流孔直(zhí)徑的(de)重複性。
　　斜角(jiǎo):将(jiāng)b面放在平(píng)闆上(shàng)，用角度(dù)規或樣(yàng)闆角等儀(yí)器，在(zài)任一(yī)直徑方向(xiàng)測量2個斜角值，斜角爲這2個值(zhí)的平均值。
　　《流量積算儀檢定規(guī)程》中(zhōng)規定檢定(dìng)點應選取(qǔ)流量(liàng)量程對應的輸(shū)入信号(hào)的下限(xiàn)、0.25倍、0.5倍(bèi)、0.75倍(bèi)、1倍，如果流量積算儀具(jù)有壓力和(hé)溫度(dù)這兩(liǎng)個參(cān)數的(de)補償功能，則檢(jiǎn)定點的(de)選取應在設計(jì)狀(zhuàng)态下(xià)，并且需在(zài)設計(jì)範圍内壓(yā)力不(bú)變的(de)情況(kuàng)下，溫(wēn)度任取兩(liǎng)點進行檢(jiǎn)定(dìng);同時，在(zài)溫度不變(biàn)的情況下，壓(yā)力任取(qǔ)兩點，進行(háng)檢定(dìng)。
3影響(xiǎng)因(yīn)素
　　已知(zhī)熱膨脹(zhàng)系(xì)數ε、流出系(xì)數c、節流(liú)孔直徑d、直(zhí)徑(jìng)比β，根(gēn)據公式(1)即可求出最大差壓對(duì)應(yīng)的(de)瞬時(shí)流量(liàng)。現将一台(tái)差壓式孔(kǒng)闆流(liú)量計(jì)放入工(gōng)作環境中，己知工作介質爲過熱蒸汽(qì)，設計(jì)狀态爲(wèi)壓(yā)力0.8mpa、溫度200℃，相(xiàng)關參(cān)數分别爲内徑d=34.51mm、β=0.388098，在△pmax=60kpa下(xià)，Ɛ=0.98157、c=0.60248。根據(jù)公式(shì)(1)，求得(dé)qmax，其中密度(dù)是根據iapws-if97公(gōng)式(shì)所(suǒ)得。變工況(kuàng)狀态(tài)下溫度(dù)爲200℃時，壓力分(fèn)别爲(wèi)0.7mpa、0.6mpa，另一(yī)變工況狀(zhuàng)态下(xià)壓力(lì)爲0.8mpa時，溫度(dù)分别爲220℃、250℃。
3.1熱膨脹系數與(yǔ)流出系(xì)數的影響
　　熱膨脹系(xì)數(shù)是給定(dìng)一次裝置的(de)給定直徑比(bǐ)，差壓(yā)式孔(kǒng)闆流量計(jì)的熱膨脹(zhàng)系數(shù)隻(zhī)取(qǔ)決(jué)于(yú)壓力(lì)比和等(děng)熵指數(shù)，計算公式(shì)如下(xià):
 
　　流出系數是裝(zhuāng)置的實際(jì)流量與理論流量之(zhī)間關系的(de)系數(shù)，隻與(yǔ)雷諾數有(yǒu)關，随(suí)着(zhe)雷諾數(shù)變大(dà)，流出系數(shù)會越來(lái)越小，随(suí)着雷諾數變(biàn)小(xiǎo)，流出(chū)系數(shù)會越(yuè)來越(yuè)大(dà)，計算公(gōng)式如公:式(shì)(4)所示。對于不同的裝(zhuāng)置，如(rú)果其幾何(hé)相似且(qiě)雷諾數(shù)相同，那麽流出(chū)系數(shù)就相(xiàng)同。
c=0.5961+0.0261β2+0.216β8(4)
　　将(jiāng)該(gāi)例中所有狀(zhuàng)态下的熱膨脹(zhàng)系數和流出系數看做定值，均與設定狀态下(xià)最大流量(liàng)對應(yīng)的數(shù)值(zhí)相同(tóng)，瞬(shùn)時流(liú)量結果如表1中的經驗值。從表(biǎo)1可以看出，在差壓爲0.1倍最(zuì)大值時(shí)，相對誤(wù)差最(zuì)大(dà)，絕(jué)對值(zhí)爲1.84%，随着差壓取(qǔ)值逐漸接近最(zuì)大(dà)值(zhí)，相對誤差(chà)越來越小(xiǎo)。
3.2孔闆(pǎn)直徑平均線膨(péng)脹系(xì)數的影響
　　若流動狀(zhuàng)态下(xià)測量管(guǎn)道的溫(wēn)度與(yǔ)确定直徑(jìng)時的溫度(該溫(wēn)度稱(chēng)之(zhī)爲參比端或(huò)校準(zhǔn)溫度(dù))有較(jiào)大差(chà)異，在(zài)用公式(shì)計算孔闆直(zhí)徑、直徑比和流(liú)量時，應将(jiāng)管道(dào)的膨脹或(huò)者收(shōu)縮考慮在(zài)内，具體(tǐ)公式如(rú)下:
 
　　公式中(zhōng)，d爲流(liú)動狀(zhuàng)态(tài)下一次(cì)裝置的直(zhí)徑;d0爲(wèi)參比(bǐ)溫(wēn)度下一(yī)次裝置的直(zhí)徑(jìng);λd爲一次裝置材料的平(píng)均線膨(péng)脹系數;t爲流動狀(zhuàng)态下一次裝(zhuāng)置的溫度;t0爲參(cān)比溫度或校準溫度。
　　孔(kǒng)闆直徑(jìng)的材質爲不鏽鋼，λ=0.000017。如(rú)果不(bú)考慮(lǜ)孔闆(pǎn)直(zhí)徑受溫度的(de)影(yǐng)響(xiǎng)，瞬時(shí)流量結果(guǒ)如表(biǎo)2中的(de)經驗值所示，從(cóng)表(biǎo)2中可以(yǐ)看出(chū)，相對誤差(chà)在最(zuì)後(hòu)一(yī)-個檢(jiǎn)定點(diǎn)，即壓力爲(wèi)0.8mpa、溫度爲250℃時(shí)的相(xiàng)對誤差(chà)最(zuì)大，絕(jué)對值爲(wèi)0.85%，從(cóng)公式(5)中也(yě)可以看出(chū)，此時t-t0值最大，因(yīn)此造成了較大(dà)的偏差，而在溫(wēn)度沒有變化的(de)情況(kuàng)下，相對誤差沒(méi)有(yǒu)随(suí)着差(chà)壓及壓力(lì)值發(fā)生變化，因此可(kě)以得出孔(kǒng)闆直(zhí)徑平均(jun1)線(xiàn)膨脹(zhàng)系數隻與被測(cè)介質(zhì)的(de)溫度相(xiàng)關。
3.3密度(dù)取(qǔ)值方法的影響
　　蒸(zhēng)氣(qì)密度可通過公(gōng)式法、狀(zhuàng)态方程(chéng)法、查表法3種方法獲取回。其中(zhōng)，公式法使用的公式(shì);狀态方程(chéng)法使用的是理(lǐ)想氣體方(fāng)程pv=nrt,應(yīng)注(zhù)意狀态方程(chéng)法适用(yòng)範圍較(jiào)窄;查(chá)表法是使(shǐ)用《國際單位制的水和水蒸氣(qì)的(de)性(xìng)質(zhì)》中的數(shù)據，并進行線性(xìng)插值從而得出(chū)蒸汽的(de)密度，這個方法比公式(shì)法及狀态(tài)方程法方便，但會産生一(yī)定.的偏差(chà)。表3中(zhōng)，标(biāo)準(zhǔn)值的(de)密度取值方法(fǎ)采取公式法，經(jīng)驗值的密度通過查表所得，從(cóng)結果看出(chū)，每個(gè)檢定(dìng)點的相對(duì)誤差都較(jiào)小，最(zuì)大相對誤(wù)差的(de)絕對(duì)值沒(méi)有超過0.1%，
 
 
　　因此(cǐ)平常做(zuò)差壓式孔闆流(liú)量(liàng)計(jì)的檢(jiǎn)定時(shí)，爲求(qiú)方便(biàn)，密度的求(qiú)取方式可采取查(chá)表(biǎo)法。
3.4其他因素對(duì)計量(liàng)結果(guǒ)的影(yǐng)響
　　除(chú)了上述幾個因(yīn)素，還(hái)有(yǒu)其(qí)他因(yīn)素會對差壓式(shì)孔闆(pǎn)流(liú)量(liàng)計的計量(liàng)結果産生(shēng)影響。
　　例如(rú)，流(liú)量(liàng)量程與流量計(jì)的不(bú)匹(pǐ)配(pèi)會使差壓(yā)式孔闆流(liú)量計的計量結果偏離(lí)标準值(zhí)，尤其是(shì)當(dāng)流量(liàng)較小時(shí)，使(shǐ)用大(dà)量程孔闆(pǎn)流量(liàng)計(jì)會造成誤差(chà)，同時流量(liàng)積算(suàn)儀會(huì)進(jìn)行小信(xìn)号切(qiē)除四]。因此，應根據流體介(jiè)質(zhì)的實際情況選擇(zé)孔闆尺寸(cùn)、材質等各個方(fāng)面都合适的差壓式(shì)孔闆流量計。
　　差壓式孔闆(pǎn)流量計的(de)安裝(zhuāng)也是産生誤差(chà)的原因(yīn)之一，主(zhǔ)要影(yǐng)響因素有(yǒu)孔闆(pǎn)入口直角(jiǎo)銳利(lì)度的變化(huà)、孔闆(pǎn)厚度(dù)存.在誤差(chà)、管徑尺寸(cùn)不符、節流件附件等(děng)沒有放在(zài)中軸(zhóu)線、取壓的(de)位置(zhì)、孔闆彎曲(qǔ)、取壓孔堵塞或加工(gōng)不規範、孔(kǒng)闆(pǎn)上有髒物沉(chén)積、管(guǎn)線(xiàn)布置的(de)偏離、管道(dào)粗糙(cāo)度的(de)影(yǐng)響等。這(zhè)些因(yīn)素都将造(zào)成流量(liàng)系數發(fā)生改(gǎi)變(biàn)從(cóng)而與商家給(gěi)定的值(zhí)不符，産(chǎn)生誤差(chà)。孔闆(pǎn)的正确安裝方(fāng)法(fǎ)是(shì)将其銳面迎着流體(tǐ)的方(fāng)向，若(ruò)安裝相反，則會使流(liú)量的(de)示值偏低(dī)。上述誤差(chà)均由(yóu)人爲原因(yīn)造成(chéng)，是可以(yǐ)控(kòng)制的，也是(shì)在(zài)安(ān)裝過(guò)程中(zhōng)要着重注(zhù)意(yì)的(de)。對于後期(qī)的維護工作，相關人(rén)員應該制(zhì)訂詳(xiáng)細(xì)的方案并嚴(yán)格執(zhí)行，盡(jìn)可能(néng)延(yán)長孔闆(pǎn)流量計的(de)使用(yòng)壽命(mìng)，提高(gāo)計量的正确性，減小計量(liàng)偏差(chà)。
　　各個(gè)部件(jiàn)之間因密(mì)封不嚴謹而産(chǎn)生洩露，從(cóng)而引(yǐn)起介質(zhì)通過孔(kǒng)闆時差壓變送(sòng)器産生(shēng)誤差，導(dǎo)緻瞬時(shí)流量變(biàn)小，若(ruò)在下遊産(chǎn)生洩露(lù)，則會導(dǎo)緻瞬(shùn)時流量變(biàn)大。
　　當使用條件(jiàn)偏離(lí)設計條件(jiàn)時，也會造(zào)成結果的(de)偏差。城市(shì)蒸汽、燃(rán)氣(qì)會出(chū)現波(bō)峰波谷的(de)情況，突然變化(huà)的流(liú)速和壓力(lì)造成脈動(dòng)流的(de)形成，從(cóng)而影響(xiǎng)差(chà)壓式孔闆流(liú)量計的差(chà)壓、壓(yā)力及(jí)溫度(dù)信号(hào)的準(zhǔn)确傳遞。
　　計(jì)量裝置的(de)上遊(yóu)有很多管(guǎn)道配(pèi)件，如彎頭(tóu)、漸擴(kuò)管漸(jiàn)縮管(guǎn)等，這(zhè)些配件稱爲阻(zǔ)流件(jiàn)。當介質通過(guò)阻流件後會(huì)産生(shēng)不規(guī)則流(liú)動等現象，這些(xiē)不規(guī)則(zé)的流動會使(shǐ)差壓式孔(kǒng)闆流(liú)量(liàng)計(jì)的流(liú)出系(xì)數偏(piān)離标準值。
　　被測(cè)介質(zhì)的實際物理性質測(cè)量存在不(bú)确定(dìng)性，如天然氣在運輸(shū)的過(guò)程中爲保障其(qí)穩定性(xìng)會加入(rù)其他物質，這些(xiē)物質的(de)加(jiā)入會(huì)導緻被測(cè)的天(tiān)然氣(qì)與标準狀(zhuàng)況不同，使壓縮(suō)因子和密度等(děng)參數偏(piān)離标準值，從(cóng)而導緻瞬(shùn)時流(liú)量(liàng)誤(wù)差的(de)産生。
4結(jié)束語
　　從(cóng)檢定(dìng)規程中的(de)計算公(gōng)式入手(shǒu)，确定(dìng)了影響差(chà)壓式(shì)孔(kǒng)闆流量計檢定(dìng)偏差的(de)因素(sù)有熱膨脹(zhàng)系(xì)數、流(liú)出(chū)系數、孔闆直徑及密(mì)度，最後(hòu)通(tōng)過介(jiè)質爲過熱蒸汽的實際(jì)案例确定(dìng)影(yǐng)響.因素對(duì)實際檢定(dìng)結(jié)果(guǒ)造成(chéng)的偏(piān)差。得(dé)出如下(xià)結論:①在(zài)差壓(yā)爲0.1倍最大(dà)值時，熱膨(péng)脹系(xì)數和(hé)流(liú)出系數(shù)造成的相(xiàng)對誤(wù)差最(zuì)大，爲1.84%，随着(zhe)差壓取值逐漸(jiàn)接近最大值，相(xiàng)對誤(wù)差越來越(yuè)小。②在(zài)變工(gōng)況狀(zhuàng)态下，即(jí)壓(yā)力爲(wèi)0.8mpa、溫度(dù)爲250℃時，孔闆(pǎn)直徑(jìng)平均線膨(péng)脹系數造成的相對(duì)誤差最大，爲0.85%。③密度的取值(zhí)方法有(yǒu)3種，其中(zhōng)公(gōng)式法造成的(de)誤差(chà)最(zuì)小，但計(jì)算量較大，使用(yòng)查表法時每個(gè)檢定點(diǎn)的相對(duì)誤差較(jiào)小(xiǎo)，最大(dà)相對(duì)誤差也沒(méi)有超過0.1%，因此平常做差(chà)壓式孔闆流(liú)量計的檢(jiǎn)定(dìng)時，爲方便，密(mì)度求取方(fāng)式可(kě)采取(qǔ)查表法。④其(qí)他影(yǐng)響因素還(hái)有流量量程與(yǔ)流量(liàng)計的不匹配、孔(kǒng)闆(pǎn)流量計(jì)的安裝(zhuāng)方(fāng)式、各(gè)個部件(jiàn)之間産生縫隙而(ér)導緻(zhì)的介質洩(xiè)露、脈(mò)動流的産生及阻流件對介質流動的影響、被(bèi)測介(jiè)質(zhì)的(de)實際(jì)物理性質測量存在不确(què)定性(xìng)。
　　也有(yǒu)很多(duō)不足之處(chù)，例如隻列(liè)舉了介質爲過熱(rè)蒸汽(qì)的實際(jì)案例，而(ér)并未(wèi)涉及介質爲(wèi)液體(tǐ)、飽和蒸汽、天然(rán)氣的情況，尤其(qí)當介質爲(wèi)天然(rán)氣時，密度的計(jì)算及其他影響(xiǎng)因素(sù)之(zhī)間的關(guān)系更(gèng)加(jiā)複雜，需(xū)要有了大量數(shù)據後(hòu)才(cái)能(néng)進一(yī)步分(fèn)析。

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