孔板流量計的誤差及修正
摘要：在化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)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(yè)流體測量的常見儀器。文章對孔板流量計測量誤差產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析, 并在此基礎(chǔ)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(guān)工作人員提供一些參考。
流體流量計量是各種化工企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)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(mào)易結(jié)算工作提供基本的數(shù)據(jù)支持, 同時也是企業(yè)生產(chǎn)部門獲知流體使用效率的主要參考對象?，F(xiàn)階段, 孔板流量計是應(yīng)用***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(jìn)而導(dǎo)致流量測量結(jié)果產(chǎn)生誤差。所以, 必須加強(qiáng)對孔板流量計的分析和研究, 以尋找誤差產(chǎn)生原因, 進(jìn)而采取相應(yīng)措施進(jìn)行修正, 從而提高孔板流量計的測量準(zhǔn)確程度。
1、孔板流量計誤差產(chǎn)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(fù)性造成影響, 而孔板流量計的重復(fù)性由其自身質(zhì)量和運(yùn)用原理決定, 是過程控制應(yīng)用中的主要指標(biāo)之一。孔板流量計的度, 不僅由重復(fù)性決定, 還與量指標(biāo)定系統(tǒng)有很大關(guān)系。在具體運(yùn)用過程中, 流量計的重復(fù)性常常會受到流體密度和黏度等多種因素的影響, 進(jìn)而影響到測量結(jié)果的性。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(shù)流量計的非線性誤差不會列出單獨指標(biāo), 通常包含于基本誤差范圍內(nèi)。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(biāo), 使其有可能在流量范圍內(nèi)使用同一個儀表常數(shù), 線性度不良就會導(dǎo)致流量計的度降低。
1.2、被測流體特性變化引起的誤差：
當(dāng)外部環(huán)境溫度發(fā)生變化時, 流體自身性質(zhì)也會隨之改變, 這會對孔板流量計的測量結(jié)果造成一定影響。在測量流體的過程中, 步就應(yīng)明確流體的工作壓力和溫度, 受到外部環(huán)境溫度變化的影響, 流體自身的溫度和壓力也會發(fā)生一定改變, 這就會促使其壓縮系數(shù)和密度出現(xiàn)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(yùn)用, 這就應(yīng)采取其他合適的測量方式, 也可進(jìn)行壓力或溫度修正, 從而確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。所以, 在對流量計的適應(yīng)性進(jìn)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(jié)果的準(zhǔn)確性。在利用孔板流量計測量一些含有雜質(zhì)的流體時, 這些雜質(zhì)會對流量計儀表接觸部件造成腐蝕, 促使接觸部分出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象等, 從而將活動部件的間隙進(jìn)一步減少, 進(jìn)而促使流量計使用性能參數(shù)發(fā)生變化, 流量計的性能及敏感度將會一定程度的降低, ***終對測量精準(zhǔn)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(xiàn)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(jìn)行有效計量, 必須將其安裝到管道上 (如圖1) 。在安裝過程中步就要對管道的布置方式以及流體的流動方向進(jìn)行綜合考慮, 盡管部分流量計能夠進(jìn)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(jìn)口流動情況也會對大多數(shù)流量計造成一定影響, 所以一定要確保流體流動的穩(wěn)定性。輸送管道上配置的壓縮機(jī)、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(tài)。此外, 管道直徑與方向的突然變化等, 都能產(chǎn)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(xiàn)。
圖1 孔板流量器的安裝效果圖
1.4、環(huán)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(huán)境條件發(fā)生變化后, 會促使其硬件性能以及部分性能參數(shù)也隨之出現(xiàn)變化, 進(jìn)而是流量計測量結(jié)果發(fā)生改變。比如, 環(huán)境溫度的突然改變促使?jié)穸劝l(fā)生變化, 較高的濕度能夠增強(qiáng)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(chǎn)生靜電現(xiàn)象?？装辶髁坑嫷牧髁繖z測器件會因環(huán)境溫度發(fā)生變化而受到影響。比如, 流量計儀表尺寸發(fā)生變化時, 其表殼傳熱而促使流體黏度和密度發(fā)生改變, 從而對顯示儀表的電子元件產(chǎn)生影響, 進(jìn)而使測量結(jié)果的度降低。另外, 管道壁的粗糙程度變化以及雷諾數(shù)范圍不達(dá)標(biāo)等都會造成孔板流量計出現(xiàn)測量誤差。
2、提高計量精度的改進(jìn)辦法：
2.1、根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)加工孔板, 選擇適當(dāng)?shù)牟顗毫砍蹋?/strong>
必須嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定來制作流量計孔板, 在使用前安裝孔板節(jié)流裝置時, 根據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安裝設(shè)計, 對孔板前阻流件的形式進(jìn)行分析, 并據(jù)此配接長度合適的直管段。如果空間不足, 就應(yīng)在孔板前的直管段上裝設(shè)整流裝置。孔板入口側(cè)表面應(yīng)與管道線保持垂直狀態(tài), 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(yīng)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(guī)格或壓差計量程換掉[2]。
2.2、合理修正流量計相關(guān)參數(shù)：
工作人員應(yīng)定期維修和保養(yǎng)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(jié)果的準(zhǔn)確性, 工作人員應(yīng)以月為單位對孔板進(jìn)行清洗和檢測, 同時檢查儀表的轉(zhuǎn)換通道和零點, 并對流量計算程序進(jìn)行校對, 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(xùn)力度, 以增強(qiáng)其發(fā)現(xiàn)和解決流量計問題的能力。工作人員還應(yīng)做好孔板流量計的保養(yǎng)工作, 以增加其使用年限。另外, 還應(yīng)建立計量相關(guān)責(zé)任制度、維修保養(yǎng)制度以及相應(yīng)儀表設(shè)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(chǔ)上, 應(yīng)盡可能選用內(nèi)徑相對較小的測量管, 以確保掛到內(nèi)流體能偶在高雷諾數(shù)情況下運(yùn)行, 從而防止脈動流的出現(xiàn)。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(tǒng)內(nèi)阻力件對流動的產(chǎn)生的干擾。另外, 將流體中存在的一些雜質(zhì)消除掉, 也能防止流體脈動的產(chǎn)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(jié)果的準(zhǔn)確性造成直接影響。所以, 工作人員可選用適當(dāng)?shù)膬x表對流體密度和壓力等參數(shù)進(jìn)行測量, 以便于當(dāng)這些參數(shù)出現(xiàn)變化時能夠時間將誤差修正和調(diào)整過來。此外, 還要加大巡檢力度, 定期進(jìn)行排污工作, 以免管道泄漏等各種事故的出現(xiàn)。
2.4、有效選用節(jié)流裝置及相應(yīng)配套設(shè)備：
可換孔板節(jié)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(jìn)行維修保養(yǎng)或撤換, 從而確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性 (如圖2) ?？装辶髁坑嫷臏y量區(qū)間通常是3.5:1, 但真是工況并不完全都在這個區(qū)間內(nèi), 如果超出測量區(qū)間就可能會造成測量誤差的出現(xiàn)。若使用定值節(jié)流裝置并配以寬量程差壓變送器等設(shè)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(jié)流裝置的應(yīng)用對產(chǎn)品的批量生產(chǎn)有很大幫助, 能夠有效減少生產(chǎn)費用。將定值孔板與可換孔板節(jié)流裝置有效結(jié)合, 能夠有效促進(jìn)節(jié)流裝置產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化, 從而增強(qiáng)孔板流量計測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
圖2 可換孔板節(jié)流裝置
3、結(jié)語：
總之, 雖然孔板流量計的內(nèi)部構(gòu)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(chǎn)生誤差的原因有充分了解, 并據(jù)此嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行孔板制作, 合理修正計量儀表的各種參數(shù), 采取一定措施, 保證良好的流動狀況, 同時采用有效的節(jié)流裝置以及相應(yīng)配套設(shè)備, 從而降低生產(chǎn)成本, 有效避免或減小孔板流量計的誤差。