摘要(yào):介紹了孔(kong)闆差壓式(shi)流量計 測(ce)量水蒸氣(qì)的工作原(yuán)理,對導緻(zhi)孔闆差壓(ya)式流量✌️計(ji)産生測量(liàng)誤差的各(ge)種内、外因(yīn)素進行了(le)分析,并闡(chan)述了相應(yīng)的校正補(bǔ)償方法，爲(wei)今後孔闆(pan)差壓式流(liú)量計的設(shè)計和使用(yòng)✂️提供了借(jiè)鑒。
　　目前,國(guo)内外用于(yú)水蒸氣流(liú)量測量的(de)儀表主要(yao)包括: 孔闆(pan)流量計 、 渦(wo)街流量計(jì) 、 轉子流量(liang)計 和彎管(guǎn)流量計等(deng)儀表。其中(zhong),孔闆差壓(ya)式流量計(ji)是國内🐕外(wai)👉得以研究(jiū)、試驗數據(jù)完善、實踐(jiàn)經驗豐富(fu)、标準化程(chéng)度的流量(liang)計,因其結(jié)構簡單、制(zhi)造成本較(jiào)低、性能比(bi)⛷️較穩定☔、使(shǐ)用壽命較(jiào)長且已标(biao)準化,因而(er)在📧工業上(shang)得到了廣(guang)泛的應用(yòng)。孔闆流量(liàng)計由節流(liú)裝置、一定(ding)長度的直(zhí)管段、引壓(ya)管、 差壓變(biàn)送器 、 壓力(lì)變送器 、 溫(wen)度變送器(qì) 和流量計(jì)算機等組(zu)成。在使用(yong)過程中,盡(jìn)可能地減(jiǎn)小流量測(ce)量誤差,降(jiang)低水蒸氣(qi)人爲損耗(hao),對企業的(de)生産經營(ying)具有重要(yao)的意義。
1孔(kǒng)闆工作原(yuan)理及誤差(chà)補償方法(fǎ)
1.1孔闆式流(liu)計的工作(zuò)原理
　　孔闆(pan)式流量計(jì)采用差壓(ya)式測量方(fang)法對流量(liàng)進行測✂️量(liang)💘,即在✔️管道(dao)内裝入節(jiē)流元件一(yi)孔闆。當水(shui)蒸氣流過(guo)孔闆時,流(liu)體速㊙️度增(zēng)🐅大,壓力減(jiǎn)小，于是在(zai)孔闆的前(qian)後産生差(cha)壓,利用具(ju)有-定設計(jì)尺寸的孔(kǒng)闆測量水(shui)蒸氣流量(liang),在保證孔(kǒng)闆前後有(you)足夠的直(zhi)管段😘等條(tiao)件下,孔闆(pan)前後的差(cha)壓将随流(liu)量的變化(huà)而變化,且(qiě)兩者具有(yǒu)确定的關(guān)系,因此可(kě)以通過測(ce)量差壓得(de)到水蒸氣(qì)的流量「。根(gēn)據國标GB/T26241993,對(dui)👣于标準節(jiē)流裝置,差(cha)壓△P與流量(liang)qm的函數關(guan)系爲:
 
　　式中(zhong):qm爲質量流(liú)量,kg/s;C爲流出(chū)系數;D爲管(guǎn)道内徑,m;ε爲(wei)節流件正(zhèng)端取壓口(kou)平面上的(de)氣體膨脹(zhang)系數;d爲工(gong)作條件下(xia)💞節流件的(de)開孔🌈直徑(jìng),m;ρ爲節流件(jiàn)人口端流(liú)體密度,kg/m³.
1.2流(liú)出系數C的(de)補償
　　流出(chu)系數C是表(biǎo)征孔闆節(jie)流裝置特(te)性的主要(yao)參數,是雷(lei)諾數Re和β的(de)函數,它是(shì)一個随流(liú)量變化的(de)量,其值随(suí)Re的增💛大而(er)減小,當Re大(dà)于一定值(zhí)趨向無窮(qiong)大時,C趨向(xiang)于常數Ck,而(ér)孔徑比β越(yue)大,C的變化(huà)幅度也越(yue)大,使C趨向(xiang)于常數Ck的(de)Re也越大,C與(yǔ)β和Re之間的(de)定量🌈關系(xì)爲:
 
　　對于給(gěi)定的标準(zhǔn)孔闆,當β爲(wei)常數時,C僅(jǐn)是Re的函數(shù)C=f(Re)。在公❗式(1)中(zhōng),将C用公式(shì)(2)而不是一(yi)個常數來(lái)代替,可提(ti)高✊計量的(de)精⭐度。
1.3水蒸(zhēng)氣膨脹系(xì)數ε的補償(chang)
　　差壓式流(liú)量計在用(yong)來測氣體(ti)和蒸氣流(liú)量時,流體(tǐ)流過節流(liú)裝置在節(jie)流件兩邊(biān)都要産生(shēng)--定的差壓(yā),在節流件(jian)的下遊靜(jing)壓降低,将(jiāng)出現流束(shu)膨脹，流束(shù)的這種膨(peng)脹使得節(jie)流裝置的(de)輸出(差壓(ya))一輸人(流(liu)量)關系同(tóng)不可壓縮(suō)🈲流體之間(jiān)的偏差。如(rú)🔱果不對這(zhè)🏃🏻‍♂️種偏差進(jìn)行校正,将(jiāng)會導緻流(liu)量示值偏(pian)高千分之(zhi)✊幾到百分(fèn)之幾,尤其(qí)是流量在(zai)較大範圍(wei)内變化時(shi)💛,産生的誤(wù)差會更大(dà),因此更有(you)必要對其(qí)進行修正(zheng)👄。
1.4孔闆流計(jì)變更量t程(chéng)後的修正(zhèng)
　　盡管改變(biàn)差壓變送(song)器的差壓(yā)範圍是非(fei)常容易的(de)事,但不能(néng)隻對差壓(ya)範圍做調(diao)整就萬事(shì)大吉。這是(shi)因爲孔闆(pǎn)🙇🏻流量計量(liang)程變更後(hòu)，管道中的(de)常用流速(su)等參數将(jiang)發生變化(huà),流出系數(shu)也相應有(you)所變化，因(yīn)此需從已(yǐ)知節流裝(zhuāng)置數據(從(cóng)節流裝置(zhi)計算書查(cha)得)和其他(ta)有🔞關流量(liang)數據(如:變(biàn)更後的流(liú)量上限及(ji)常用流量(liàng))計算出新(xīn)的差壓上(shàng)限。實踐證(zhèng)明,若👉量程(chéng)🐪縮小後,C和(hé)🤩ε均增大,相(xiang)應的質量(liang)流量會偏(piān)大。
1.5密度ρ的(de)補償
　　在其(qi)他參數不(bu)變的情況(kuàng)下,qm與ρ之間(jian)的關系爲(wei):qm≈k,√ρ。可以🔞看出(chū)🔴,水🏃‍♀️蒸💘氣的(de)流量與其(qi)密度的平(ping)方根成正(zheng)比關系。水(shuǐ)蒸氣是可(ke)壓縮性氣(qì)體，當其壓(yā)力、溫度變(biàn)化時,其密(mì)度💞将發生(sheng)明顯變化(huà),這将引起(qi)流👅量很大(da)的誤差。實(shí)際流體狀(zhuàng)态(壓力、溫(wēn)度)與流量(liàng)計設計時(shi)的狀😄态(壓(yā)力、溫度)偏(pian)離造成的(de)相對誤差(chà)可🏃🏻由公式(shì)(3)表示:
 
　　假如(rú)設計孔闆(pǎn)流量計時(shí)是按照1MPa和(he)285℃所對應的(de)過熱水蒸(zhēng)🏃🏻氣密度ρ=4.374kg/m³設(shè)計的，則密(mì)度的變化(huà)造成的測(cè)量誤差可(ke)能很大，當(dang)壓力大且(qiě)溫度低時(shi),測量值偏(piān)大;當㊙️壓力(lì)低且溫度(dù)高時,測量(liang)值偏⭐小。水(shuǐ)蒸💛氣的實(shi)際狀态偏(pian)離孔💃闆實(shí)際狀态越(yue)嚴重👅,所引(yǐn)起的誤差(chà)越大。要補(bǔ)償密度變(bian)化所引起(qi)⭕的這種誤(wu)差,就不能(néng)将公式(1)中(zhōng)的ρ以設㊙️計(jì)工況下的(de)密度🚶來代(dài)入,需要将(jiang)ρ看作壓力(lì)和溫度的(de)函數,即ρ=f(P,t)。這(zhè)也就是一(yī)般 智能流(liu)量積算儀(yí) 均要對過(guò)熱蒸汽進(jin)行壓力溫(wen)度補償的(de)原因。
1.6孔闆(pan)内徑d和管(guan)徑D的誤差(cha)補償
　　測量(liang)水蒸氣流(liú)量時，如果(guo)設計工況(kuàng)爲200℃,孔闆内(nei)徑爲d,則孔(kǒng)闆内徑在(zài)實際工作(zuò)狀态下的(de)修正公式(shi)爲：
 
　　實際上(shàng)d和D偏離設(she)計值造成(chéng)的後果就(jiu)是流量測(ce)量系統的(de)🤞滿度🏃🏻‍♂️值發(fa)生了變化(hua),如果将d和(hé)D的實際值(zhi)測量出來(lai),代🈲人公式(shì)計算出♻️與(yu)此實際值(zhí)相對應的(de)流量滿度(dù)值,然後用(yong)新的🚩滿度(dù)值代替原(yuan)設計值,置(zhi)人流量顯(xiǎn)示儀表，則(ze)系統運行(háng)後,尺寸誤(wu)差對測量(liang)系統的影(yǐng)響就能得(de)到完全的(de)校正，這也(yě)就是每台(tai)流😄量計在(zai)投人使用(yong)前進行修(xiu)正計算的(de)主要工作(zuò)。
2常見誤差(chà)原因分析(xi)
2.1實際工作(zuo)狀态引起(qi)的誤差
　　标(biāo)準孔闆是(shi)按照特定(dìng)的已知條(tiao)件進行設(shè)計的，但在(zài)工作過程(cheng)中,被測量(liang)介質的各(gè)種參數(如(ru)溫度、密度(du)、壓力、黏🚶度(dù)等🔱)與标準(zhun)孔🏒闆的額(é)定數值有(you)所不同。如(rú)在常溫附(fù)近時,若被(bei)測量介質(zhì)爲氣體,溫(wen)度每變✍️化(hua)10℃,氣體的密(mi)度則變🔅化(huà)3%左右;在1個(ge)大氣壓下(xià)，被測氣體(tǐ)壓力每變(biàn)化10Pa,密度則(zé)變化10%左右(you)。所以🐇在用(yòng)标準孔闆(pǎn)測量氣體(tǐ)時,必須考(kǎo)慮氣體🈲溫(wen)度和壓力(li)的變化，以(yǐ)進行适❌當(dang)的修正。
2.2安(an)裝不正确(què)引起的誤(wu)差
　　對于标(biao)準孔闆,爲(wei)了保證被(bei)測量介質(zhì)流量的精(jīng)度,标☔準孔(kǒng)闆一定要(yào)按規定要(yào)求進行正(zheng)确安裝,否(fou)則将會産(chǎn)生一定⛹🏻‍♀️的(de)測量誤差(cha)。
(1)孔闆的銳(ruì)面應迎着(zhe)流體的方(fāng)向,以确保(bao)孔闆的方(fang)向安裝㊙️正(zhèng)⚽确。
(2)孔闆的(de)前端面與(yu)管段軸線(xiàn)應保證垂(chui)直,最大傾(qing)斜度應小(xiǎo)于💛1度。
(3)若工(gong)作環境的(de)測量精度(dù)要求較高(gao),爲了提高(gao)測量😄的精(jing)度，建議标(biao)準孔闆前(qian)後的直管(guan)段應盡量(liang)采用标準(zhun)直管段,然(rán)後再與主(zhǔ)管道聯接(jie)。
(4)新安裝的(de)管道在安(an)裝孔闆前(qian),應對管道(dao)進行沖洗(xǐ)和掃線🏃操(cāo)作,從而避(bi)免掃線時(shí)損傷孔闆(pan)的銳面,且(qiě)管道内的(de)雜物在孔(kong)闆前💔後堆(dui)積也會降(jiang)低測量的(de)精度。
(5)孔闆(pǎn)在使用過(guò)程中,由于(yu)受被測量(liàng)介質溫度(dù)的影響,其(qí)自身會産(chan)生線膨脹(zhàng),爲了保證(zhèng)其端面的(de)平面度和(hé)對軸線垂(chuí)直度,在安(ān)裝過程中(zhōng),要考慮其(qí)工作🥰過程(chéng)時的自由(yóu)❓伸縮性。
(6)孔(kong)闆的密封(feng)墊片不能(neng)伸人管道(dao)中,應盡量(liang)薄,一般🐇厚(hòu)度應小于(yu)0.03D。
2.3孔闆入口(kǒu)邊緣磨損(sun)引起的誤(wù)差
　　标準孔(kong)闆在使用(yòng)過程中，被(bei)測量介質(zhi)對孔闆的(de)沖刷腐蝕(shi)往往會造(zào)成測量裝(zhuang)置的幾何(he)形狀和尺(chi)寸㊙️産生不(bu)同程度㊙️的(de)變化。長期(qī)使用後,孔(kong)闆邊緣的(de)銳角會變(biàn)鈍,在相同(tong)體積的被(bèi)測量介質(zhi)經過時所(suo)産生的壓(yā)差😘△p将變小(xiǎo),标準孔闆(pǎn)的示值會(hui)偏低,從而(ér)引起測量(liàng)誤差,爲了(le)保證測量(liàng)的精度，應(yīng)定期對孔(kong)闆進行校(xiao)驗、清洗🛀🏻，以(yǐ)減小對孔(kǒng)闆㊙️的沖蝕(shi)和污物堆(dui)積。
2.4引壓管(guan)路安裝不(bu)當引起的(de)測量誤差(cha)
　　引壓管路(lù)應垂直或(huò)傾斜安裝(zhuang),其傾斜度(du)應大于1;12.在(zai)引壓🔞管路(lu)的安裝過(guo)程中,應保(bao)證彎曲處(chu)圓滑過渡(dù)🌈,彎曲半徑(jìng)應大于引(yǐn)🚶‍♀️壓管外徑(jìng)的5倍，在測(ce)量不同的(de)介質時,引(yin)壓管的長(zhǎng)度和内徑(jing)要符合安(ān)裝規定的(de)要求。
2.5引壓(yā)管路堵塞(sai)引起的測(ce)量誤差
　　标(biao)準孔闆在(zai)使用過程(chéng)中，要保證(zhèng)其引壓管(guan)暢通,避免(miǎn)堵🌍塞,放空(kong)閥、三閥組(zu)、腰式法蘭(lán)及連接件(jiàn)的密封⁉️性(xìng)能應保✌️證(zhèng)處✨于良好(hǎo)狀态,不能(néng)有洩漏。爲(wèi)了減少此(cǐ)類誤差，平(píng)時應加強(qiang)管理,提高(gao)操作人員(yuan)的素質,在(zài)使用過程(chéng)中，操作人(ren)員應做好(hǎo)系統的檢(jian)修、維護🛀和(he)保養工作(zuo),延長其使(shǐ)用壽命，從(cong)而減小測(cè)量誤差🌈的(de)産生。
3結語(yǔ)
　　使用孔闆(pǎn)差壓式流(liu)量計測量(liàng)水蒸氣的(de)流量涉及(jí)一系列💰的(de)問題，包括(kuò)檢測裝置(zhi)、顯示裝置(zhì)、前後直管(guǎn)段以及輔(fu)⛷️助設💘備等(deng),要保證水(shuǐ)蒸氣流量(liàng)測量的精(jing)确度,必須(xū)做到🔞合理(lǐ)選型,正确(què)安裝與調(diao)試，及時維(wei)護與保養(yǎng)☂️,并對測量(liang)部分可能(neng)引人的誤(wu)差進行适(shi)當的補償(cháng)和📧校正。因(yīn)爲在🤟使用(yong)過程中,當(dāng)流量和壓(yā)🚩力波動較(jiao)大🚩時㊙️,從流(liú)量系數與(yǔ)流束膨脹(zhàng)系數所引(yǐn)人的系統(tong)誤差較🔱大(da)，另外孔闆(pǎn)長期🛀運行(háng)後銳角會(huì)變鈍、幾何(he)尺寸會發(fa)生變化，系(xi)統的測🔞量(liàng)精度就會(huì)下降,有時(shí)甚至無法(fǎ)進行正常(chang)測量,所以(yǐ)平時應加(jia)✌️強管理,盡(jìn)量減小測(ce)量誤🐪差的(de)産生。

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