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孔板流量计的误差及修正



摘要:在化学工业领域的生产过程中, 对于各种流体的流量测量工作不可或缺, 孔板流量计就是用于各种化工企业流体测量的常见仪器。文章对孔板流量计测量误差产生的原因进行了分析, 并在此基础上提出了修正孔板流量计误差的重要措施, 以期提高孔板流量计的测量精度, 为相关工作人员提供一些参考。

  流体流量计量是各种化工企业生产运营过程中的重要工作之一, 流量计量为流体供给方与需求方的贸易结算工作提供基本的数据支持, 同时也是企业生产部门获知流体使用效率的主要参考对象。现阶段, 孔板流量计是应用最为广泛的流量计量仪器, 但其在安装使用过程中仍然存在一定问题, 进而导致流量测量结果产生误差。所以, 必须加强对孔板流量计的分析和研究, 以寻找误差产生原因, 进而采取相应措施进行修正, 从而提高孔板流量计的测量准确程度。

1、孔板流量计误差产生的原因:

1.1、仪表性能改变引起的误差:

  孔板入口直角的锐利程度、孔板厚度误差以及孔板上游端面平度等孔板流量计自身因素, 都会对孔板的重复性造成影响, 而孔板流量计的重复性由其自身质量和运用原理决定, 是过程控制应用中的主要指标之一。孔板流量计的精确度, 不仅由重复性决定, 还与量指标定系统有很大关系。在具体运用过程中, 流量计的重复性常常会受到流体密度和黏度等多种因素的影响, 进而影响到测量结果的精确性。而如果流量计输出特性属于非线性, 此类影响将会更加明显[1]。流量计输出特性分为非线性以及有限性两个类型, 大多数流量计的非线性误差不会列出单独指标, 通常包含于基本误差范围内。但宽流量范围脉冲输出作为总量积累的流量计, 线性度是非常重要的一个指标, 使其有可能在流量范围内使用同一个仪表常数, 线性度不良就会导致流量计的精确度降低。

1.2、被测流体特性变化引起的误差:

  当外部环境温度发生变化时, 流体自身性质也会随之改变, 这会对孔板流量计的测量结果造成一定影响。在测量流体的过程中, 第一步就应明确流体的工作压力和温度, 受到外部环境温度变化的影响, 流体自身的温度和压力也会发生一定改变, 这就会促使其压缩系数和密度出现较大变化。对于密度相对较低的气体来讲, 一些测量方式难以有效运用, 这就应采取其他合适的测量方式, 也可进行压力或温度修正, 从而确保测量结果的准确性。所以, 在对流量计的适应性进行评估时, 必须对流体的温度和黏性等特征有深刻了解。尽管在温度和压力条件改变的情况下, 一些气体的黏度变化较小, 但仍然能影响到流量计测量结果的准确性。在利用孔板流量计测量一些含有杂质的流体时, 这些杂质会对流量计仪表接触部件造成腐蚀, 促使接触部分出现结垢现象等, 从而将活动部件的间隙进一步减少, 进而促使流量计使用性能参数发生变化, 流量计的性能及敏感度将会一定程度的降低, 最终对测量精准度造成影响。

1.3、流量计安装不合理引起的误差:

  流体管线布置的不合理常常会形成安装误差, 该误差源于现场无法满足直管段的长度要求。要想利用孔板流量计对流体进行有效计量, 必须将其安装到管道上 (如图1) 。在安装过程中第一步就要对管道的布置方式以及流体的流动方向进行综合考虑, 尽管部分流量计能够进行双向工作, 但在实际安装时也必须分析两个方面间的测量性能是否有不同之处。同时, 进口流动情况也会对大多数流量计造成一定影响, 所以一定要确保流体流动的稳定性。输送管道上配置的压缩机、定排量泵等都是普遍存在的脉动源, 上游管道布置与阻流部件也会干扰流动状态。此外, 管道直径与方向的突然变化等, 都能产生一定的脉动。流量计不能及时记录脉动流动, 就会造成测量误差的出现。

图1 孔板流量器的安装效果图

图1 孔板流量器的安装效果图

1.4、环境条件不良引起的误差:

  从实际情况来看, 即使孔板流量计在安装后能够顺利使用, 但其所处环境条件发生变化后, 会促使其硬件性能以及部分性能参数也随之出现变化, 进而是流量计测量结果发生改变。比如, 环境温度的突然改变促使湿度发生变化, 较高的湿度能够增强电解或大气等腐蚀力度, 并削弱电气绝缘性能, 而较低的湿度非常容易产生静电现象。孔板流量计的流量检测器件会因环境温度发生变化而受到影响。比如, 流量计仪表尺寸发生变化时, 其表壳传热而促使流体黏度和密度发生改变, 从而对显示仪表的电子元件产生影响, 进而使测量结果的精确度降低。另外, 管道壁的粗糙程度变化以及雷诺数范围不达标等都会造成孔板流量计出现测量误差。

2、提高计量精度的改进办法:

2.1、根据相关标准加工孔板, 选择适当的差压量程:

  必须严格根据相关标准规定来制作流量计孔板, 在使用前安装孔板节流装置时, 根据相应标准进行安装设计, 对孔板前阻流件的形式进行分析, 并据此配接长度合适的直管段。如果空间不足, 就应在孔板前的直管段上装设整流装置。孔板入口侧表面应与管道线保持垂直状态, 并且偏差不能大于1度。在安装孔板流量计时, 一定不能装反方向。同时要应合理选用压差计, 如果压差计工作量程低于30%, 就要立即将孔板规格或压差计量程换掉[2]。

2.2、合理修正流量计相关参数:

  工作人员应定期维修和保养流量计孔板, 并及时修正其测量流量。为保证孔板流量计计量结果的准确性, 工作人员应以月为单位对孔板进行清洗和检测, 同时检查仪表的转换通道和零点, 并对流量计算程序进行校对, 第一时间更换掉存在划痕等问题的孔板。同时要加大对工作人员的计量技能培训力度, 以增强其发现和解决流量计问题的能力。工作人员还应做好孔板流量计的保养工作, 以增加其使用年限。另外, 还应建立计量相关责任制度、维修保养制度以及相应仪表设备的档案管理制度等。

2.3、采取一定措施防止流体脉动:

  在满足计量性能要求的基础上, 应尽可能选用内径相对较小的测量管, 以确保挂到内流体能偶在高雷诺数情况下运行, 从而防止脉动流的出现。工作人员还可通过上下游等长的短引压管线, 有效控制引压管线系统内阻力件对流动的产生的干扰。另外, 将流体中存在的一些杂质消除掉, 也能防止流体脉动的产生, 从而确保流动状况的良好[3]。流体密度、流体压力以及流体温度等因素的变化都会对孔板流量计测量结果的准确性造成直接影响。所以, 工作人员可选用适当的仪表对流体密度和压力等参数进行测量, 以便于当这些参数出现变化时能够第一时间将误差修正和调整过来。此外, 还要加大巡检力度, 定期进行排污工作, 以免管道泄漏等各种事故的出现。

2.4、有效选用节流装置及相应配套设备:

  可换孔板节流装置能够在保证管道原状以及正常输送的前提下, 将孔板便捷地提升起来, 以对其进行维修保养或撤换, 从而确保测量结果的准确性 (如图2) 。孔板流量计的测量区间通常是3.5:1, 但真是工况并不完全都在这个区间内, 如果超出测量区间就可能会造成测量误差的出现。若使用定值节流装置并配以宽量程差压变送器等设备, 就可以有效拓展量程, 有效促使差压流量计智能化。另外, 定值节流装置的应用对产品的批量生产有很大帮助, 能够有效减少生产费用。将定值孔板与可换孔板节流装置有效结合, 能够有效促进节流装置产品的标准化和系列化, 从而增强孔板流量计测量结果的准确性。

图2 可换孔板节流装置

图2 可换孔板节流装置

3、结语:

  总之, 虽然孔板流量计的内部构造相对较为简单, 但造成其测量误差的因素非常多。所以, 工作人员必须对孔板流量计测量过程中产生误差的原因有充分了解, 并据此严格按照相关标准进行孔板制作, 合理修正计量仪表的各种参数, 采取一定措施, 保证良好的流动状况, 同时采用有效的节流装置以及相应配套设备, 从而降低生产成本, 有效避免或减小孔板流量计的误差。



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