摘要:介紹了孔闆(pan)差壓式流量計 測(ce)量水蒸氣的工作(zuò)原理,對導緻孔闆(pan)差壓式流量計産(chan)生測量誤差的各(ge)種内、外因素進行(hang)了分析,并闡述了(le)相應的校正補償(chang)方法，爲今後孔闆(pan)差壓式✏️流量計的(de)設計💛和使用提供(gong)了借鑒。
　　目前,國内(nei)外用于水蒸氣流(liu)量測量的儀表主(zhu)要包括: 孔闆流量(liang)計 、 渦街流量計 、 轉(zhuan)子流量計 和彎管(guǎn)流量計等儀表。其(qí)中,孔闆差壓式流(liu)量計是⚽國内外得(de)❄️以研究、試驗數據(ju)完善、實踐經驗豐(feng)富、标準化程度的(de)流🔞量計,因其結構(gou)簡單、制造成本較(jiào)低、性能比💞較穩定(ding)❗、使用壽命較長且(qie)已标準化,因而在(zai)工業上得到了廣(guang)泛的應用。孔闆流(liu)量計由節流裝☎️置(zhi)、一定長度的直管(guan)段、引壓管、 差壓變(biàn)送器 、 壓力變送器(qì) 、 溫度變送器 和流(liu)量計算機等組成(cheng)。在使用過程中,盡(jìn)可能地減小流量(liàng)測量誤差,降低水(shuǐ)蒸氣人爲損耗,對(duì)企業的生産經營(ying)具有重要的意🧡義(yì)。
1孔闆工作原理及(ji)誤差補償方法
1.1孔(kǒng)闆式流計的工作(zuo)原理
　　孔闆式流量(liàng)計采用差壓式測(ce)量方法對流量進(jìn)行測🤩量,即在管道(dào)内裝入節流元件(jian)一孔闆。當水蒸氣(qi)流過孔闆時,流體(tǐ)速度增大,壓力減(jian)小，于是在孔闆的(de)前後産生差壓,利(lì)用具有-定設計尺(chi)☁️寸的孔闆測量水(shuǐ)蒸氣流量,在保證(zhèng)孔闆前後有足夠(gòu)的直管段❓等條件(jiàn)下,孔闆前後的差(cha)壓将随流量的變(biàn)化而變化,且兩者(zhe)具有👣确定的關系(xi),因👅此可以通過測(ce)量差壓得到水❗蒸(zheng)氣的流量「。根據國(guo)标GB/T26241993,對于标準節流(liú)裝置,差壓△P與流量(liàng)qm的函數關系爲:
 
　　式(shì)中:qm爲質量流量,kg/s;C爲(wei)流出系數;D爲管道(dào)内徑,m;ε爲節流件📧正(zhèng)端取👄壓♋口平面上(shàng)的氣體膨脹系數(shù);d爲工作條件下節(jie)流🎯件的開孔直徑(jing),m;ρ爲節流件人口端(duān)流體密度,kg/m³.
1.2流出系(xi)數C的補償
　　流出系(xì)數C是表征孔闆節(jiē)流裝置特性的主(zhu)要參數,是雷👄諾✏️數(shu)Re和β的函數,它是一(yi)個随流量變化的(de)量,其值随Re的增大(da)而減小🥰,當Re大于一(yi)定值趨向無窮大(dà)時,C趨向于常數Ck,而(ér)孔徑比β越大,C的變(biàn)化幅度也越大,使(shi)C趨向于常數Ck的Re也(ye)越❗大,C與β和Re之間的(de)定量關系爲:
 
　　對于(yú)給定的标準孔闆(pan),當β爲常數時,C僅是(shi)Re的函數C=f(Re)。在公式(1)中(zhong),将🈲C用🔞公式(2)而不是(shi)一個常數來代替(ti),可提高計量的精(jing)度。
1.3水蒸氣膨脹系(xi)數ε的補償
　　差壓式(shì)流量計在用來測(ce)氣體和蒸氣流量(liang)時,流體流過🏃‍♀️節流(liú)裝置在節流件兩(liang)邊都要産生--定的(de)差壓,在節流件的(de)下遊靜壓降低,将(jiāng)出現流束膨脹，流(liú)束📞的這種膨脹使(shǐ)得節流裝置的🏃🏻輸(shu)出(差壓)一輸人(流(liú)量)關系同不可壓(yā)縮流體之間的偏(piān)差。如果不對這種(zhǒng)偏差進行校正,将(jiang)會導緻流量示值(zhi)偏高千分之幾到(dao)百分之幾,尤其是(shì)流量在較大範圍(wéi)内變化時📧,産生的(de)誤差會更大,因此(ci)更有必要對其進(jìn)行修正💞。
1.4孔闆流計(jì)變更量t程後的修(xiu)正
　　盡管改變差壓(ya)變送器的差壓範(fan)圍是非常容易的(de)事,但🈲不能☔隻對差(chà)壓範圍做調整就(jiù)萬事大吉。這是因(yīn)爲孔闆流量計量(liang)程變更後，管道中(zhōng)的常用流速等參(can)數将發生變化,流(liú)🔴出系數也相應有(you)所變化，因此需從(cong)已知節流裝置數(shù)據(從節流裝置計(jì)算書查得)和其他(tā)有關流量數據💘(如(ru):變更後的流量上(shang)限及常用流量)計(jì)算🚶‍♀️出新的差壓上(shang)㊙️限。實踐證明,若量(liang)程縮小後,C和♋ε均增(zeng)大㊙️,相應的質量流(liú)量會偏大。
1.5密度ρ的(de)補償
　　在其他參數(shu)不變的情況下,qm與(yǔ)ρ之間的關系爲:qm≈k,√ρ。可(ke)以看✨出,水蒸氣的(de)流量與其密度的(de)平方根成正比關(guan)系。水蒸氣是可壓(ya)縮性氣體，當其壓(ya)力、溫度變化時,其(qi)密度将發生明顯(xiǎn)變化,這将👅引起流(liu)📱量很大的誤差。實(shí)際流體狀态(壓力(li)、溫度)與流量計設(she)計時的狀态(壓力(lì)、溫度)偏離造成的(de)相對誤差可由公(gong)式(3)表示🌐:
 
　　假如設計(jì)孔闆流量計時是(shi)按照1MPa和285℃所對應的(de)過熱😄水蒸氣密🌂度(dù)ρ=4.374kg/m³設計的，則密度的(de)變化造成的測量(liang)誤差可💚能很大，當(dāng)壓力大且溫度低(di)時,測量值偏大;當(dāng)🔞壓力低且溫度高(gāo)時,測量值偏小。水(shuǐ)蒸氣的實際狀态(tài)偏離孔㊙️闆實際狀(zhuàng)态越嚴重,所引起(qǐ)的誤差越大。要補(bu)償密度變化所引(yǐn)起的這種誤差,就(jiù)不能将公式(1)中的(de)ρ以設計🔞工況下的(de)密度👣來代入,需要(yao)将ρ看作壓力和溫(wēn)度的函數,即ρ=f(P,t)。這也(ye)就是一般 智能流(liu)量積算儀 均要對(duì)過熱蒸汽進行壓(ya)力溫度補償的原(yuan)因。
1.6孔闆内徑d和管(guǎn)徑D的誤差補償
　　測(cè)量水蒸氣流量時(shi)，如果設計工況爲(wèi)200℃,孔闆内徑爲d,則孔(kong)💜闆内徑在實際工(gong)作狀态下的修正(zheng)公式爲：
 
　　實際上d和(he)D偏離設計值造成(cheng)的後果就是流量(liàng)測量🌈系👌統的滿度(du)值發生了變化,如(rú)果将d和D的實際值(zhí)測量出來,代人公(gong)式計🔴算出與此實(shí)際值相對應的流(liú)🐉量滿度值,然後用(yòng)新的🔴滿度值代替(tì)原設計值,置人流(liu)量顯示儀表，則系(xi)🎯統運行後,尺寸誤(wu)差對測量系統的(de)影響就能得到完(wán)全⚽的校正，這也就(jiu)是每台流量計在(zài)投人使🐅用前進行(hang)修正計算的主要(yào)工作。
2常見誤差原(yuan)因分析
2.1實際工作(zuò)狀态引起的誤差(chà)
　　标準孔闆是按照(zhào)特定的已知條件(jiàn)進行設計的，但☀️在(zài)工作過程中,被測(cè)量介質的各種參(cān)數(如溫度、密💔度、壓(ya)🙇‍♀️力、黏度等)與标準(zhǔn)孔闆的額定數值(zhí)有所不同。如在常(cháng)溫附近時,若被測(ce)量介質爲氣體,溫(wēn)度每變化10℃,氣體的(de)密度則變🈲化3%左右(you);在1個大氣壓下，被(bei)測氣體壓力每變(bian)化10Pa,密度則變化10%左(zuǒ)右。所以在用标準(zhun)孔闆測量氣體時(shi),必須考慮氣體溫(wen)度和壓力的變化(huà)，以進行适當的修(xiū)正。
2.2安裝不正确引(yin)起的誤差
　　對于标(biāo)準孔闆,爲了保證(zheng)被測量介質流量(liàng)的精度🆚,标準㊙️孔闆(pǎn)一定要按規定要(yào)求進行正确安裝(zhuāng),否則😄将會産生一(yi)定的測🐅量誤差。
(1)孔(kǒng)闆的銳面應迎着(zhe)流體的方向,以确(què)保孔闆的方向安(ān)裝正确。
(2)孔闆的前(qian)端面與管段軸線(xian)應保證垂直,最大(da)傾斜❓度應🧑🏾‍🤝‍🧑🏼小于1度(dù)。
(3)若工作環境的測(ce)量精度要求較高(gao),爲了提高測量的(de)精度，建議标準孔(kong)闆前後的直管段(duàn)應盡量采用✂️标準(zhǔn)直管♻️段,然後再與(yu)主管道聯接。
(4)新安(ān)裝的管道在安裝(zhuang)孔闆前,應對管道(dao)進行沖洗和掃線(xian)操作,從而避免掃(sǎo)線時損傷孔闆的(de)銳面,且管道内的(de)雜物⁉️在孔闆前👅後(hou)堆積也會降低測(cè)量的精度。
(5)孔闆在(zai)使用過程中,由于(yu)受被測量介質溫(wen)度的影響💘,其自🈲身(shēn)♍會産生線膨脹,爲(wèi)了保證其端面的(de)平面🧑🏽‍🤝‍🧑🏻度和對軸線(xian)垂直度,在安裝過(guo)程中,要考慮其工(gong)作🏃‍♂️過程時的自由(you)伸縮性。
(6)孔闆的密(mì)封墊片不能伸人(ren)管道中,應盡量薄(bao),一般厚🏃度應小于(yú)0.03D。
2.3孔闆入口邊緣磨(mo)損引起的誤差
　　标(biāo)準孔闆在使用過(guo)程中，被測量介質(zhì)對孔闆的沖刷腐(fu)蝕往往會造成測(cè)量裝置的幾何形(xing)狀和尺寸産生不(bu)同程度的變化。長(zhǎng)⭐期使用後,孔闆邊(biān)緣的銳角會變鈍(dun),在相同體積的被(bei)測量介質👉經過時(shi)所産生的壓差△p将(jiāng)變小,标準孔闆的(de)示值會偏低,從而(er)引㊙️起測量誤差,爲(wèi)了保證測量的精(jīng)度，應定期對孔闆(pǎn)🔱進行校驗、清洗🔞，以(yǐ)減小對孔闆的沖(chòng)蝕和污物堆積🏒。
2.4引(yǐn)壓管路安裝不當(dāng)引起的測量誤差(chà)
　　引壓管路應垂直(zhi)或傾斜安裝,其傾(qing)斜度應大于1;12.在引(yin)壓管路✉️的安裝過(guò)程中,應保證彎曲(qǔ)處圓滑過渡,彎曲(qu)半徑應大于引壓(ya)管外徑的5倍，在測(ce)量不同的介質時(shi),引壓管💋的長度和(he)内徑要符合安裝(zhuāng)規定的🌈要求。
2.5引壓(yā)管路堵塞引起的(de)測量誤差
　　标準孔(kong)闆在使用過程中(zhong)，要保證其引壓管(guǎn)暢通,避免堵塞,放(fang)空閥、三閥組、腰式(shi)法蘭及連接件的(de)密封性能應保證(zhèng)處于良好狀态,不(bu)能有洩漏。爲了減(jian)少🤞此類誤差，平時(shi)㊙️應加強管理,提高(gao)操作人員的素質(zhì),在使用過🙇🏻程中，操(cao)作人員應做好系(xi)統的🧑🏽‍🤝‍🧑🏻檢修、維護和(he)保養工作,延長其(qi)使用🥰壽命，從而減(jiǎn)小測量誤差的産(chan)生。
3結語
　　使用孔闆(pan)差壓式流量計測(cè)量水蒸氣的流量(liàng)涉及一系🐪列的問(wèn)題，包括檢測裝置(zhi)、顯示裝置、前後直(zhí)管段以及輔助設(she)備等,要保證水蒸(zheng)氣流量測量的精(jīng)⭐确度,必須做到合(he)理選型,正确安裝(zhuang)與調試，及時維護(hù)與保養,并對測量(liang)部分可能引人的(de)誤差進行适🌈當的(de)補償和校正。因爲(wèi)在使用過程中,當(dang)流量和壓💃🏻力波動(dòng)較大時,從流量系(xì)數與流束膨脹系(xi)數💃🏻所引人的系統(tǒng)誤差較大，另外孔(kǒng)闆長期運行後銳(ruì)角會變㊙️鈍、幾何尺(chǐ)寸會發生變化，系(xi)統的測量精度就(jiu)會下降,有時甚至(zhi)無法進行正常測(ce)量,所以平時應加(jiā)強管理,盡量減小(xiao)測量誤差的産生(shēng)。

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