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孔板流量計的誤差及修正
發布時間:2019-09-02

摘要:在化學工業領域的生產過程中,對于各種流體的流量測量工作不可或缺,孔板流量計就是用于各種化工企業流體測量的常見儀器。文章對孔板流量計測量誤差產生的原因進行了分析,并在此基礎上提出了修正孔板流量計誤差的重要措施,以期提高孔板流量計的測量精度,為相關工作人員提供一些參考。
  流體流量計量是各種化工企業生產運營過程中的重要工作之一,流量計量為流體供給方與需求方的貿易結算工作提供基本的數據支持,同時也是企業生產部門獲知流體使用效率的主要參考對象。現階段,孔板流量計是應用最為廣泛的流量計量儀器,但其在安裝使用過程中仍然存在一定問題,進而導致流量測量結果產生誤差。所以,必須加強對孔板流量計的分析和研究,以尋找誤差產生原因,進而采取相應措施進行修正,從而提高孔板流量計的測量準確程度。
1孔板流量計誤差產生的原因
1.1儀表性能改變引起的誤差
  孔板入口直角的銳利程度、孔板厚度誤差以及孔板上游端面平度等孔板流量計自身因素,都會對孔板的重復性造成影響,而孔板流量計的重復性由其自身質量和運用原理決定,是過程控制應用中的主要指標之一。孔板流量計的精確度,不僅由重復性決定,還與量指標定系統有很大關系。在具體運用過程中,流量計的重復性常常會受到流體密度和黏度等多種因素的影響,進而影響到測量結果的精確性。而如果流量計輸出特性屬于非線性,此類影響將會更加明顯[1]。流量計輸出特性分為非線性以及有限性兩個類型,大多數流量計的非線性誤差不會列出單獨指標,通常包含于基本誤差范圍內。但寬流量范圍脈沖輸出作為總量積累的流量計,線性度是非常重要的一個指標,使其有可能在流量范圍內使用同一個儀表常數,線性度不良就會導致流量計的精確度降低。
1.2被測流體特性變化引起的誤差
  當外部環境溫度發生變化時,流體自身性質也會隨之改變,這會對孔板流量計的測量結果造成一定影響。在測量流體的過程中,第一步就應明確流體的工作壓力和溫度,受到外部環境溫度變化的影響,流體自身的溫度和壓力也會發生一定改變,這就會促使其壓縮系數和密度出現較大變化。對于密度相對較低的氣體來講,一些測量方式難以有效運用,這就應采取其他合適的測量方式,也可進行壓力或溫度修正,從而確保測量結果的準確性。所以,在對流量計的適應性進行評估時,必須對流體的溫度和黏性等特征有深刻了解。盡管在溫度和壓力條件改變的情況下,一些氣體的黏度變化較小,但仍然能影響到流量計測量結果的準確性。在利用孔板流量計測量一些含有雜質的流體時,這些雜質會對流量計儀表接觸部件造成腐蝕,促使接觸部分出現結垢現象等,從而將活動部件的間隙進一步減少,進而促使流量計使用性能參數發生變化,流量計的性能及敏感度將會一定程度的降低,最終對測量精準度造成影響。
1.3流量計安裝不合理引起的誤差
  流體管線布置的不合理常常會形成安裝誤差,該誤差源于現場無法滿足直管段的長度要求。要想利用孔板流量計對流體進行有效計量,必須將其安裝到管道上(如圖1)。在安裝過程中第一步就要對管道的布置方式以及流體的流動方向進行綜合考慮,盡管部分流量計能夠進行雙向工作,但在實際安裝時也必須分析兩個方面間的測量性能是否有不同之處。同時,進口流動情況也會對大多數流量計造成一定影響,所以一定要確保流體流動的穩定性。輸送管道上配置的壓縮機、定排量泵等都是普遍存在的脈動源,上游管道布置與阻流部件也會干擾流動狀態。此外,管道直徑與方向的突然變化等,都能產生一定的脈動。流量計不能及時記錄脈動流動,就會造成測量誤差的出現。
孔板流量計安裝效果圖
1.4環境條件不良引起的誤差
  從實際情況來看,即使孔板流量計在安裝后能夠順利使用,但其所處環境條件發生變化后,會促使其硬件性能以及部分性能參數也隨之出現變化,進而是流量計測量結果發生改變。比如,環境溫度的突然改變促使濕度發生變化,較高的濕度能夠增強電解或大氣等腐蝕力度,并削弱電氣絕緣性能,而較低的濕度非常容易產生靜電現象。孔板流量計的流量檢測器件會因環境溫度發生變化而受到影響。比如,流量計儀表尺寸發生變化時,其表殼傳熱而促使流體黏度和密度發生改變,從而對顯示儀表的電子元件產生影響,進而使測量結果的精確度降低。另外,管道壁的粗糙程度變化以及雷諾數范圍不達標等都會造成孔板流量計出現測量誤差。
2提高計量精度的改進辦法
2.1根據相關標準加工孔板,選擇適當的差壓量程
  必須嚴格根據相關標準規定來制作流量計孔板,在使用前安裝孔板節流裝置時,根據相應標準進行安裝設計,對孔板前阻流件的形式進行分析,并據此配接長度合適的直管段。如果空間不足,就應在孔板前的直管段上裝設整流裝置。孔板入口側表面應與管道線保持垂直狀態,并且偏差不能大于1度。在安裝孔板流量計時,一定不能裝反方向。同時要應合理選用壓差計,如果壓差計工作量程低于30%,就要立即將孔板規格或壓差計量程換掉[2]。
2.2合理修正流量計相關參數
  工作人員應定期維修和保養流量計孔板,并及時修正其測量流量。為保證孔板流量計計量結果的準確性,工作人員應以月為單位對孔板進行清洗和檢測,同時檢查儀表的轉換通道和零點,并對流量計算程序進行校對,第一時間更換掉存在劃痕等問題的孔板。同時要加大對工作人員的計量技能培訓力度,以增強其發現和解決流量計問題的能力。工作人員還應做好孔板流量計的保養工作,以增加其使用年限。另外,還應建立計量相關責任制度、維修保養制度以及相應儀表設備的檔案管理制度等。
2.3采取一定措施防止流體脈動
  在滿足計量性能要求的基礎上,應盡可能選用內徑相對較小的測量管,以確保掛到內流體能偶在高雷諾數情況下運行,從而防止脈動流的出現。工作人員還可通過上下游等長的短引壓管線,有效控制引壓管線系統內阻力件對流動的產生的干擾。另外,將流體中存在的一些雜質消除掉,也能防止流體脈動的產生,從而確保流動狀況的良好[3]。流體密度、流體壓力以及流體溫度等因素的變化都會對孔板流量計測量結果的準確性造成直接影響。所以,工作人員可選用適當的儀表對流體密度和壓力等參數進行測量,以便于當這些參數出現變化時能夠第一時間將誤差修正和調整過來。此外,還要加大巡檢力度,定期進行排污工作,以免管道泄漏等各種事故的出現。
2.4有效選用節流裝置及相應配套設備
  可換孔板節流裝置能夠在保證管道原狀以及正常輸送的前提下,將孔板便捷地提升起來,以對其進行維修保養或撤換,從而確保測量結果的準確性(如圖2)。孔板流量計的測量區間通常是3.5:1,但真是工況并不完全都在這個區間內,如果超出測量區間就可能會造成測量誤差的出現。若使用定值節流裝置并配以寬量程差壓變送器等設備,就可以有效拓展量程,有效促使差壓流量計智能化。另外,定值節流裝置的應用對產品的批量生產有很大幫助,能夠有效減少生產費用。將定值孔板與可換孔板節流裝置有效結合,能夠有效促進節流裝置產品的標準化和系列化,從而增強孔板流量計測量結果的準確性。
可換孔板節流裝置示意圖
3結語
  總之,雖然孔板流量計的內部構造相對較為簡單,但造成其測量誤差的因素非常多。所以,工作人員必須對孔板流量計測量過程中產生誤差的原因有充分了解,并據此嚴格按照相關標準進行孔板制作,合理修正計量儀表的各種參數,采取一定措施,保證良好的流動狀況,同時采用有效的節流裝置以及相應配套設備,從而降低生產成本,有效避免或減小孔板流量計的誤差。

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