摘要(yào)：主要介紹(shào)差壓(yā)式流(liú)量計 的(de)工(gōng)作原理和(hé)在實際應(yīng)用中常見(jiàn)的幾種安裝(zhuāng)方式，針(zhēn)對流量計(jì)不同(tóng)安裝方(fāng)式和壓(yā)力引出(chū)類型産生零點(diǎn)誤差的主要(yào)原因(yīn)進行分析，得(dé)出相應(yīng)的零(líng)點修正計(jì)算公式提(tí)高差(chà)壓式流量計的數據正确(què)性。
0引(yǐn)言
　　差壓式流量(liàng)計是(shì)一種在工(gōng)業領域(yù)被廣泛(fàn)應用的流量計(jì)量器具，在面對(duì)不同(tóng)測量對象(xiàng)和測(cè)量工況時(shí)需要(yào)進行安裝(zhuāng)方式的适(shì)應(yīng)性選擇,适當(dāng)的安(ān)裝方(fāng)式(shì)可确保(bǎo)使用(yòng)者獲(huò)得真(zhēn)實的流量(liàng)值。在實際工作中,差(chà)壓式流量計會遇到檢(jiǎn)修(xiū)及部(bù)件更換等(děng)情況，原流量計(jì)的零(líng)點修正(zhèng)方法(fǎ)無法适(shì)用(yòng)于(yú)新流(liú)量計,需要進行(háng)有針對性的零(líng)點修正，消除因維修(xiū)和(hé)更(gèng)換帶(dài)來的零點(diǎn)誤差(chà)。
1差壓式(shì)流量計的工(gōng)作原理
　　差(chà)壓式流量(liàng)計是(shì)一種(zhǒng)測(cè)定流量的儀(yí)器，其(qí)工作(zuò)原.理都是基于封閉(bì)管道中流(liú)體(tǐ)質量守(shǒu)恒(連(lián)續性方程)和(hé)能(néng)量守恒(伯(bó)努利方程(chéng))定律(lǜ)。它是利用(yòng)流(liú)體流經(jīng)節流裝置(zhì)時所(suǒ)産生的壓(yā)力差(chà)與流量之間存(cún)在一(yī)定關(guān)系的原理(lǐ),通(tōng)過測量(liàng)壓差來(lái)實現流(liú)量測定。
充滿管(guǎn)道的流體(tǐ)流經管道(dào)内的節流(liú)元件(jiàn)時造(zào)成流(liú)束局部收縮,使(shǐ)管中心流體流速發生變化，其(qí)靜壓(yā)力也(yě)随之變化(huà)。流量q的計(jì)算公(gōng)式如下。
 
　　式(shì)中:qʋ體積流量;c爲(wèi)流出系數(shù);Ɛ爲可(kě)膨脹系(xì)數;a爲節(jiē)流件(jiàn)開孔截面積;△p爲節流裝置(zhì)輸出的壓(yā)差;β爲直徑比;ρ1爲(wèi)被測(cè)流體(tǐ)的(de)密(mì)度。
2差壓式流量計的(de)壓力引出(chū)方式(shì)及優(yōu)缺點(diǎn)
　　差壓(yā)式流量計的壓力引(yǐn)出方式主(zhǔ)要由(yóu)差壓(yā)傳感器要(yào)求(qiú)、被測介(jiè)質物(wù)化性質決(jué)定,主要包(bāo)含毛(máo)細管導壓和管線導(dǎo)壓2種(zhǒng)方式(shì),2種導壓方(fāng)式在(zài)工業(yè)應用上各(gè)有優勢。
2.1毛細管導壓
　　毛細管導(dǎo)壓是一種(zhǒng)無接觸的(de)壓力引出(chū)方式，須(xū)在(zài)取(qǔ)壓點安裝(zhuāng)導(dǎo)壓法蘭，導壓(yā)法蘭與毛細管的膜盒法蘭通過螺栓(shuān)相連(lián),膜(mó)片外側(cè)與被測(cè)介(jiè)質直(zhí)接接觸(chù)，膜片内側與毛細管内(nèi)部充滿(mǎn)矽油,矽(xī)油被密封在由(yóu)膜片(piàn)、毛細管和(hé)差壓傳感(gǎn)器壓(yā)力腔室(shì)所形成(chéng)的(de)空間内(nèi),利用(yòng)液體的(de)可壓縮(suō)性小(xiǎo)的特(tè)點進(jìn)行壓力的無損(sǔn)傳遞。
　　這種(zhǒng)壓力(lì)引出方式(shì)被測(cè)介質與差(chà)壓傳感器無需直接(jiē)接觸，可對傳感(gǎn)器起到有效保(bǎo)護。使用(yòng)者可根(gēn)據被(bèi)測介(jiè)質的(de)毒性(xìng)、腐蝕(shí)性、易(yì)凝固性(xìng)、易結晶(jīng)性和酸(suān)堿度進行膜(mó)片選(xuǎn)擇來(lái)滿足(zú)使用(yòng)要求。但使用的變送(sòng)器價格(gé)昂貴,膜片使(shǐ)用過(guò)程中維(wéi)護要求高，在(zài)設備轉運過程(chéng)中需要加(jiā)強對(duì)膜片的保護,膜片在受到尖銳(ruì)物體(tǐ)觸(chù)碰.或受(shòu)力不均時極(jí)易(yì)損壞，導緻壓差值測量失真。
2.2管(guǎn)線導(dǎo)壓(yā)
　　管(guǎn)線導壓是一種接觸(chù)式的(de)壓力引出方式(shì)，該方(fāng)式下(xià)使用的變(biàn)送器(qì)無特定附屬管線,要求管線直(zhí)徑在(zài)8~12mm,管線(xiàn)長度(dù)在45m以(yǐ)内。變送器(qì)高低壓(yā)腔室位置預(yù)留接(jiē)口，使用(yòng)時通過(guò)儀表(biǎo)管等(děng)管線(xiàn)将(jiāng)被(bèi)測介質引入傳感器(qì)的高低壓(yā)腔内(nèi),差壓(yā)傳感器再檢(jiǎn)測(cè)2個腔(qiāng)室所(suǒ)産生(shēng)的壓差。該(gāi)種方(fāng)式被(bèi)測介質與差壓(yā)傳感器直接接(jiē)觸,在使用時需(xū)要根據(jù)被(bèi)測介質的物理、化學(xué)性質(zhì)對(duì)差壓變送器和壓力引(yǐn)出管(guǎn)線的(de)材質(zhì)進行選擇,避免使用(yòng)過(guò)程中因(yīn)腐蝕、介質(zhì)結晶和介質(zhì)凝固等(děng)原(yuán)因導緻(zhì)流量(liàng)計無法測量或(huò) 差壓變(biàn)送(sòng)器 損壞，該(gāi)類型的差(chà)壓變送器(qì)價格相對(duì)便宜，且導(dǎo)壓管線敷設(shè)距離長(zhǎng),相(xiàng)比毛細(xì)管導壓(yā)來說靈活性(xìng)強(qiáng)，适(shì)用範圍廣(guǎng)。
3差壓式流量計的(de)安(ān)裝方(fāng)式
3.1水平安(ān)裝上部引壓
　　節流裝(zhuāng)置水(shuǐ)平安裝,節流元件與管道(dào)的同軸(zhóu)度(dù)控制(zhì)在1°誤差内(nèi)，節流(liú)元件前至少要保證(zhèng)有大(dà)于10倍(bèi)管徑的直(zhí)管段(duàn)，節流元件後(hòu)至(zhì)少有大于(yú)5倍管徑的直(zhí)管段,節(jiē)流元件兩端壓(yā)力從(cóng)兩端管線(xiàn)上部引(yǐn)出,差壓(yā)變送(sòng)器安裝位(wèi)置要高于(yú)節流元件的(de)位置高(gāo)度,導壓管線盡可能短(見(jiàn)圖1)。主(zhǔ)要适用于(yú)所測介質爲(wèi)氣體和(hé)純液(yè)體2種介質(zhì),被測介質(zhì)沿水(shuǐ)平方向流過節流元(yuán)件後形成(chéng)壓差，節流(liú)元件(jiàn)兩端(duān)壓差從管(guǎn)線上部取壓點(diǎn)傳輸(shū)至差(chà)壓變(biàn)送器的壓(yā)力腔(qiāng)室被測量。
 
3.2水平安裝(zhuāng)底部(bù)引壓(yā)
　　節流裝置水平(píng)安裝(zhuāng),節流元件(jiàn)兩端(duān)壓力(lì)從兩(liǎng)端管線底(dǐ)部引(yǐn)出,差壓(yā)變送器(qì)安(ān)裝位(wèi)置要低(dī)于節流元(yuán)件的(de)位置高(gāo)度(dù),同時(shí)也要求導壓管(guǎn)線盡(jìn)可(kě)能短。主(zhǔ)要适(shì)用于各類(lèi)液體(tǐ)介(jiè)質(zhì),被測介質(zhì)沿水平方(fāng)向流過節流元件後(hòu)形(xíng)成(chéng)壓差,介質壓差從管(guǎn)線底部取壓(yā)點(diǎn)傳輸至(zhì)差(chà)壓變(biàn)送器的壓力腔(qiāng)室後被(bèi)變(biàn)送器(qì)測量(liàng)。此種方式(shì)下的(de)液體介質可夾雜氣(qì)體,在(zài)流動過(guò)程(chéng)中導(dǎo)壓管線(xiàn)内的氣(qì)體(tǐ)會逐步(bù)析出(chū)，高低壓兩段管(guǎn)線内介質趨于穩定(dìng)後(hòu)不産生(shēng)液柱(zhù)差(chà),對流體(tǐ)壓差(chà)測量不産(chǎn)生影響(xiǎng)。
3.3水平安裝斜(xié)上0°~45°引(yǐn)壓
　　節流裝置(zhì)水平安(ān)裝,節(jiē)流元(yuán)件兩(liǎng)端壓力從(cóng)兩端(duān)管線上部0°~45°夾角(jiǎo)範圍(wéi)内的位置引出(chū),導壓管線(xiàn)要求轉角(jiǎo)位置(zhì)爲圓(yuán)角,主要适(shì)用于蒸汽類介(jiè)質的流(liú)量測量(liàng)。高溫蒸汽進入導壓(yā)管後遇到環境低(dī)溫時會(huì)有冷凝液體産(chǎn)生,冷凝液體會沿斜管線回流(liú)到主(zhǔ)管流程中(zhōng)。因(yīn)此,水平安裝(zhuāng)狀态下從斜上0°~45°夾角(jiǎo)範(fàn)圍内引(yǐn)出壓力(lì),對蒸汽(qì)類流體流量測(cè)量最合适。
3.4垂直安裝側面引壓(yā)
　　節流(liú)裝置垂直(zhí)安裝,流(liú)體(tǐ)從下(xià)往上(shàng)流經節流(liú)元件後産生壓(yā)差，安(ān)裝(zhuāng)時要(yào)求差壓變送(sòng)器位(wèi)置要(yào)低(dī)于下端(duān)取壓點高(gāo)度。主(zhǔ)要适用于(yú)流體介質(zhì)爲多相流(liú)，多相混(hùn)合且比例不固(gù)定的場景時垂直(zhí)流動不(bú)會在測(cè)量位(wèi)置産生分(fèn)層(céng)。例(lì)如，原油生(shēng)産平(píng)台的(de)油井産出(chū)中包含有油、氣(qì)、水三相，在(zài)水平安裝方(fāng)式下因(yīn)分層的原因導(dǎo)緻水平流(liú)動介(jiè)質分(fèn)離的(de)情況(kuàng)下無法準确測(cè)量,在垂直(zhí)安裝(zhuāng)過程(chéng)中能(néng)夠保(bǎo)證多相(xiàng)流體始(shǐ)終處(chù)于混合紊(wěn)流狀态(tài)，所(suǒ)産生(shēng)的壓差能更(gèng)真(zhēn)實反映實(shí)際流(liú)量。
4差壓(yā)式(shì)流量(liàng)計零點誤(wù)差産生原(yuán)因及修正(zhèng)方法
　　差壓(yā)式流(liú)量計(jì)在不同的(de)安裝方式(shì)和引(yǐn)壓類(lèi)型(xíng)組合下(xià)适用(yòng)于(yú)不同流體介質,針對不(bú)同情形(xíng)下産生的誤差需(xū)要用(yòng)不同(tóng)方法(fǎ)進行修(xiū)正。
4.1水平安裝(zhuāng)時
　　差(chà)壓式(shì)流量(liàng)計采用水(shuǐ)平安(ān)裝方式時(shí),根據(jù)流體(tǐ)介質特性(xìng)選擇合适(shì)的導(dǎo)壓方(fāng)式可合理(lǐ)避免零點(diǎn)誤差(chà)的出(chū)現。尤其在(zài)選用毛細(xì)管作爲導壓方式時(shí),因不(bú)存在管線(xiàn)液柱(zhù)壓力,所以無需進(jìn)行修正(zhèng)。而采(cǎi)用管線作爲導壓管(guǎn)時，兩(liǎng)側導壓管處(chù)于等高(gāo)位，穩(wěn)定運行後兩側管線(xiàn)介質趨于一緻而無零點壓差(chà)存在。水(shuǐ)平安裝(zhuāng)時須(xū)在管(guǎn)線完(wán)全排空的(de)前提(tí)下将變送器進行零點标定，同(tóng)時在導壓管底(dǐ)部設置排(pái)放閥門,定(dìng)期(qī)排出導壓管(guǎn)線内(nèi)的積(jī)液、雜(zá)質等，避免(miǎn)管線(xiàn)堵(dǔ)塞。
4.2垂(chuí)直(zhí)安裝(zhuāng)且(qiě)使(shǐ)用毛(máo)細管導壓(yā)時
　　差(chà)壓式(shì)流量(liàng)計采(cǎi)用垂直安(ān)裝且(qiě)使用(yòng)毛細管進(jìn)行導壓時(shí)，需要進行零(líng)點(diǎn)修正。如圖2所示(shì)，節流(liú)元件兩端(duān)壓力(lì)主要作用于h/l兩(liǎng)個導壓點(diǎn)的導(dǎo)壓法(fǎ)蘭(lán)膜片,毛(máo)細管(guǎn)導壓特性(xìng)使得h/l的安裝位(wèi)置與(yǔ)變送器(qì)的(de)安裝位置(zhì)均不影響(xiǎng)在(zài)空管情(qíng)況下(xià)的零點變(biàn)化。在(zài)使用過程(chéng)中,管線内(nèi)會(huì)充滿被測介質，此(cǐ)時h/l兩個導(dǎo)壓點(diǎn)會受(shòu)到管線内(nèi)液(yè)柱的壓力影響。相對于l導壓(yā)點來說,h導(dǎo)壓點(diǎn)在受(shòu)管線内部壓力(lì)外,還承受(shòu)高度爲h的(de)被測(cè)介質(zhì)靜壓,因此(cǐ)在使用(yòng)該變送(sòng)器壓差(chà)進(jìn)行流量轉換時須将(jiāng)液(yè)柱(zhù)靜壓(yā)切除(chú),具體切除值爲(wèi):
 
　　式中(zhōng):△p爲最(zuì)終實際壓差值;△p'爲變(biàn)送器測量差壓(yā);ρ爲當前被測介(jiè)質的實際(jì)密度;g爲重(zhòng)力加速度(dù);h爲差壓變送器(qì)導壓點高度差(chà)。
　　通過上述(shù)公式(shì)進行(háng)零(líng)點修正後，準确切(qiē)除了(le)零點(diǎn)誤差,流量(liàng)計測(cè)量的值真實可靠。
 
4.3垂直安(ān)裝且選用管線(xiàn)導壓時
　　差壓式(shì)流量計采(cǎi)用垂直安(ān)裝(zhuāng)且選用(yòng)管線(xiàn)導(dǎo)壓時，管(guǎn)道中的介質會(huì)通過導壓(yā)點進入h/l兩端的導壓(yā)管,此時要求差壓變(biàn)送器安裝(zhuāng)位置要低(dī)于h端(duān)或與h端同高,因(yīn)差壓變送(sòng)器在(zài)安裝(zhuāng)位(wèi)置介于(yú)h和l導壓點(diǎn)之間(jiān)或高于l端(duān)位置(zhì)時會出現兩側導壓(yā)管内填充(chōng)的介質形态不(bú)一緻,從而導緻(zhì)安裝後(hòu)無(wú)法使(shǐ)用公(gōng)式進(jìn)行有(yǒu)效的零點修正(zhèng)。
　　以變送器安裝位(wèi)置與h端同高爲例(見圖3)，在h端(duān)變送(sòng)器同(tóng)高且(qiě)排空(kōng)總(zǒng)管的情(qíng)況下(xià),h端(duān)不受導(dǎo)壓管内部介質(zhì)的液柱靜壓影(yǐng)響,在(zài)l端(duān)則(zé)因導(dǎo)壓管從高處引至低(dī)處,在介質(zhì)流動過程中導壓管(guǎn)内(nèi)部被流(liú)體介質逐漸充(chōng)滿，且相對主管(guǎn)内流動的介質來說，導壓管内(nèi)部的介質(zhì)是處(chù)于相(xiàng)對靜置的(de)狀态，在多相流(liú)情況下進行三(sān)相分離(lí)，直至管(guǎn)線内介質(zhì)物理(lǐ)性質趨于(yú)穩定。因此在使(shǐ)用管(guǎn)線導壓時，差壓變送(sòng)器(qì)在排空(kōng)主管線内介(jiè)質的情(qíng)況下(xià),h端壓(yā)力爲(wèi)0,l端則到受管内(nèi)液柱的壓(yā)力影響(xiǎng),産生ρ1gh的(de)液柱(zhù)靜(jìng)壓,因此(cǐ)在空管情(qíng)況下(xià)差壓(yā)變送器的(de)壓力(lì)爲:
 
　　式(shì)中:△p爲空(kōng)管情況下變(biàn)送器(qì)差壓;ρ1爲導(dǎo)壓管(guǎn)内穩定後(hòu)密度;g爲重力加(jiā)速度(dù);h爲差壓變(biàn)送器h/l導壓(yā)點的(de)高度差。
 
　　在将流(liú)體導(dǎo)入主管線(xiàn)時，介(jiè)質在(zài)主管(guǎn)線中(zhōng)自下而上(shàng)流動,h導壓點除(chú)受管線内(nèi)部介(jiè)質攜(xié)帶(dài)的壓力(lì)外，還承(chéng)受(shòu)主管(guǎn)線内(nèi)高度(dù)爲h的被測液(yè)柱(zhù)靜壓。此時(shí),在(zài)不考(kǎo)慮(lǜ)l端液柱靜壓時(shí),實際(jì)壓(yā)差值爲(wèi)測量(liàng)壓差(chà)和主管線(xiàn)液柱靜壓(yā)之差,與毛(máo)細(xì)管(guǎn)的導壓方(fāng)式相(xiàng)同。再将l端(duān)的導(dǎo)壓管(guǎn)内(nèi)液柱壓(yā)力考慮進計算(suàn)公式(shì),實(shí)際壓力(lì)爲:
 
　　式中(zhōng):△p爲(wèi)最終實際(jì)壓差值;△p´爲(wèi)變送(sòng)器測(cè)量壓(yā)差;ρ爲(wèi)當前(qián)被測(cè)介質的實(shí)際密度;ρ1爲(wèi)導壓管内(nèi)穩定後密度;g爲重力加速度;h爲(wèi)差(chà)壓變送器導壓點高(gāo)度差。由(yóu)此可以得(dé)出，同(tóng)爲垂直(zhí)安裝的(de)流量(liàng)計在(zài)使用(yòng)不同導壓類别(bié)時進行的(de)修正方式存(cún)在區别(bié)。
5結束語(yǔ)
　　差壓式(shì)流量計的關鍵參數就是節流(liú)裝置前(qián)後的壓(yā)差值(zhí),差壓變送(sòng)器的(de)零點修正(zhèng)不正(zhèng)确(què)，會導緻(zhì)測(cè)量值出現安(ān)裝誤差(chà),無法通過多次測(cè)量來(lái)消除(chú)。可在(zài)安裝(zhuāng)時根據節流元(yuán)件安裝方式、現(xiàn)場導壓方(fāng)式、變送器安(ān)裝(zhuāng)位置進行(háng)修正，修正(zhèng)後的壓(yā)差(chà)值使(shǐ)用轉換公式計(jì)算得到正(zhèng)确流量值。

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