如何判定差壓流量計的誤差
如何判定差壓流量計的誤差？簡單地說，產(chǎn)生測量誤差的原因主要有三個: 安裝不規(guī)范或錯誤安裝、維護(hù)不及時或誤操作、工藝系統(tǒng)或工況改變。
一、如何判定差壓流量計的誤差
1.節(jié)流裝置安裝不規(guī)范
節(jié)流裝置的安裝是否滿足要求，是保證幾何相似和動力學(xué)相似的重要條件，直接關(guān)系到差壓式流量計計量準(zhǔn)確度的高低。雖然標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置是通過大量實驗總結(jié)出來的，不需要實際標(biāo)定就可直接投產(chǎn)使用，但在安裝過程中很有可能出現(xiàn)以下幾項不規(guī)范甚至錯誤安裝的情況，從而導(dǎo)致測量誤差的產(chǎn)生。
（1） 節(jié)流裝置前后直管段不符合要求
節(jié)流裝置前后直管段的作用就是為了保證管道內(nèi)流體的流動穩(wěn)定，但由于工藝管道上常有拐彎、分叉、匯合、閥門等阻力件出現(xiàn)，使流束由穩(wěn)定變?yōu)閿_動，從而導(dǎo)致測量誤差的產(chǎn)生。消除辦法就是根據(jù)現(xiàn)場實際情況并按照前后直管道要求，合理設(shè)計節(jié)流裝置安裝位置，而后施工。
（2） 節(jié)流裝置上下游面受損
由于節(jié)流裝置在運輸過程中或由于施工人員安裝粗心造成其上下游面受損，從而導(dǎo)致測量誤差。消除辦法就是提高施工人員的技術(shù)素質(zhì)和責(zé)任心，在安裝前應(yīng)仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)節(jié)流裝置上下游面受損，應(yīng)及時更換; 并且在安裝過程時應(yīng)精心施工，避免損害節(jié)流裝置。
（3） 節(jié)流裝置上下游面裝反
安裝過程中應(yīng)正確辨認(rèn)管道內(nèi)介質(zhì)流向及節(jié)流裝置方向，若方向不一致則將導(dǎo)致測量值偏低。這主要是因為施工人員的粗心所致，消除辦法同上。
（4）不同節(jié)流裝置裝反位置
這種情況一般在試車階段特別容易出現(xiàn)，在試車階段，幾乎所有工藝管道需要多次吹掃，可能頻繁拆裝節(jié)流裝置; 若節(jié)流裝置大小尺寸一樣，稍不注意就會弄錯。某公司制氫裝置 fe – 800 與 fe – 801 就曾出現(xiàn)過裝反情況，剛投用時誤差都很大，經(jīng)查變送器和導(dǎo)壓管道都正常，后來利用停車機(jī)會將節(jié)流孔板拆下處理時發(fā)現(xiàn)兩節(jié)流裝置序號和編號反了，調(diào)換后均指示正常。消除辦法也同上兩項中所講。
（5）節(jié)流件本體未按照要求安裝
節(jié)流件在安裝過程中有很多標(biāo)準(zhǔn)，如應(yīng)垂直于管道軸線，其偏差不能超過1°; 節(jié)流件應(yīng)與管道、夾持件( 采用時) 同軸等。只有按照節(jié)流件的安裝要求才能保證使用時的測量精度，如果出現(xiàn)偏差則測量不準(zhǔn)。消除辦法也同上。
（6） 墊片的錯誤使用
無論是環(huán)室與法蘭還是環(huán)室與孔板之間的墊片，其內(nèi)徑尺寸最好小于管道內(nèi)徑 2 ～3 mm，以防墊片突入管道而影響介質(zhì)流動狀態(tài)。消除辦法是使用合適尺寸的墊片，并保證安裝的中心對正。
2.導(dǎo)壓管路安裝不規(guī)范
安裝導(dǎo)壓管路的主要目的是用來傳遞壓力，不規(guī)范安裝會造成正負(fù)壓側(cè)產(chǎn)生附加誤差，從而產(chǎn)生測量誤差。通常有以下幾個原因。
（1） 導(dǎo)壓管路太短或太長
根據(jù)一般技術(shù)規(guī)定，導(dǎo)壓管道應(yīng)在 3 ～50 m 之間，太短時測量波動大，太長則測量滯后; 且在測量液體時應(yīng)保證水平管線應(yīng)有 1∶ 12 的坡度，保證管道內(nèi)充滿液體，以免產(chǎn)生測量誤差。但在橫平豎直美觀的安裝條件下往往會與該規(guī)定相沖突。消除辦法就是保證按照技術(shù)規(guī)定和設(shè)計來施工。
（2）在測量蒸汽流量時，冷凝液罐的取壓端不同高
這種情況也會產(chǎn)生測量的額外附加誤差。消除辦法為正確安裝冷凝罐，保證取壓端等高。
（3）伴熱不均勻或離熱源太近，導(dǎo)致導(dǎo)壓管內(nèi)介質(zhì)汽化或密度變化
在北方，冬季里有些導(dǎo)壓管需要保溫，若出現(xiàn)上述情況，則會由于導(dǎo)壓管內(nèi)介質(zhì)汽化或密度變化，正負(fù)側(cè)導(dǎo)壓管傳遞壓力不一致從而產(chǎn)生測量的附加誤差。某公司制氫裝置就出現(xiàn)過這種情況，流量計 ft -204 在未送伴熱時一直指示正常，但在冬季送上伴熱后，指示經(jīng)常出現(xiàn)負(fù)值，在查找問題時發(fā)現(xiàn)伴熱管道離正導(dǎo)壓管太近，導(dǎo)致正壓側(cè)冷凝液有汽化現(xiàn)象。消除辦法就是正確安裝伴熱，合理選擇導(dǎo)壓管環(huán)境位置。
3.差壓變送器安裝不規(guī)范
差壓變送器安裝環(huán)境太差，如振動大、塵土大或者有強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)。消除辦法就是按照有關(guān)技術(shù)規(guī)定選擇合適的位置來安裝變送器，若屬特殊情況必須在此環(huán)境安裝，則應(yīng)按照現(xiàn)場實際情況增加防護(hù)措施，譬如增加防護(hù)箱或者固定支架。
4.維護(hù)不及時或誤操作
為了保證流量計的長周期穩(wěn)定運行，精確進(jìn)行各種計量，這就要求相關(guān)儀表人員平時精心維護(hù)。否則由于維護(hù)不及時或誤操作，都會引起測量誤差的產(chǎn)生。
（1）節(jié)流裝置長期受工藝介質(zhì)腐蝕和磨損導(dǎo)致變形消除辦法是要定期拆卸檢查，發(fā)現(xiàn)變形應(yīng)及時更換。
（2）節(jié)流裝置內(nèi)表面結(jié)垢，導(dǎo)致流通面積改變消除辦法是要定期拆卸檢查，發(fā)現(xiàn)結(jié)垢應(yīng)及時清洗或更換。
（3）導(dǎo)壓管堵或漏，三閥組堵或漏消除辦法: 按時巡檢，發(fā)現(xiàn)問題要及時處理，漏則用工具緊固，堵則排污清洗，用手壓泵或其他工具疏通，保證壓力的正常傳遞。
（4） 隔離液或冷凝液由于誤操作流失，從而產(chǎn)生附加誤差具體的消除辦法是: 對于運行中的三閥組要嚴(yán)格按照以下兩個原則: 第一，不能讓導(dǎo)壓管內(nèi)的隔離液或冷凝液由于誤操作而流失; 第二，不能使測量膜盒單向受壓或受熱。
（6）變送器的零點漂移消除辦法是要定期校驗變送器的零點和量程。
5.工藝系統(tǒng)或工況改變
這種問題一般情況下不會出現(xiàn)，但在實際出現(xiàn)時，則可能引起相當(dāng)大的測量誤差。例如:
（1）工藝實際介質(zhì)與設(shè)計時的介質(zhì)在溫度、壓力、密度、粘度等參數(shù)不一致，這樣經(jīng)補(bǔ)償后所得的流量與實際流量產(chǎn)生誤差。消除辦法是認(rèn)真核實設(shè)計資料及相關(guān)參數(shù)，并按照實際情況進(jìn)行修訂，保證測量的準(zhǔn)確性。
（2） 由于系統(tǒng)改造，造成流量值超出原設(shè)計上限，或者造成管道內(nèi)介質(zhì)的狀態(tài)發(fā)生改變，從而引起測量誤差。消除辦法: 根據(jù)系統(tǒng)改造后的實際情況，重新修改工藝補(bǔ)償參數(shù)，滿足工藝測量精度要求。
二、差壓式流量計的標(biāo)定及其誤差分析
差壓式流量計廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的流量計量中，在流量計量中發(fā)揮著重要作用。流量計在出廠前需要進(jìn)行標(biāo)定，以確定其測量精度是否符合標(biāo)準(zhǔn)。本文以長徑噴嘴流量計為例，通過標(biāo)定實驗及實驗數(shù)據(jù)分析，介紹了差壓式流量計標(biāo)定流程及測量原理，并結(jié)合科學(xué)合理的誤差分析方法，得出了可靠的流出系數(shù)，確定了該流量計在實際測量中的可靠性。
1 差壓式流量計標(biāo)定流程
差壓式流量計標(biāo)定流程如圖1所示。啟動離心泵之前，先打開放水閥I和放水閥II，將標(biāo)準(zhǔn)罐II放空后閉合放水閥II，并完全打開流量調(diào)節(jié)閥I和流量調(diào)節(jié)閥II，將換向器開關(guān)轉(zhuǎn)向標(biāo)準(zhǔn)罐I；啟動離心泵，標(biāo)定介質(zhì)—水在密閉的管道內(nèi)流經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥I、被標(biāo)定的長徑噴嘴流量計、流量調(diào)節(jié)閥II，流向標(biāo)準(zhǔn)罐I進(jìn)入地下水池循環(huán)；待水流速度穩(wěn)定后，扳動換向器的控制開關(guān)，通過電動氣閥迅速切換換向器，使水流向標(biāo)準(zhǔn)罐II，水流向標(biāo)準(zhǔn)罐II的同時實驗開始；當(dāng)水位達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)容積的高度后，快速切換換向器，使水流經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)罐I進(jìn)入地下水池，并打開放水閥II，將標(biāo)準(zhǔn)罐II內(nèi)的水放空，一次標(biāo)定實驗結(jié)束。重復(fù)數(shù)次以獲得更多的實驗數(shù)據(jù)。全部的標(biāo)定實驗結(jié)束后，打開放水閥II，將標(biāo)準(zhǔn)罐II內(nèi)的水放空。
在進(jìn)行標(biāo)定實驗的過程中，智能差壓變送器所測得的壓差信號被傳送到控制柜內(nèi)的PLC模塊，轉(zhuǎn)換為計算機(jī)程序自動控制的信號，從而獲得標(biāo)定實驗數(shù)據(jù)。在進(jìn)行標(biāo)定實驗時，循環(huán)使用地下水池內(nèi)的水，水資源得到合理使用，不存在浪費問題。
2 標(biāo)定系統(tǒng)的精度分析
本標(biāo)定系統(tǒng)通過體積法對流量計進(jìn)行標(biāo)定。影響標(biāo)定精度的因素比較多，主要因素包括溫度、標(biāo)準(zhǔn)罐體積的計量方法、換向器的切換速度、水流的穩(wěn)定性、標(biāo)定時計時和計數(shù)的精度等。
（1）對流量計進(jìn)行標(biāo)定的時間比較短，因此在室溫條件下溫度對標(biāo)定系統(tǒng)和標(biāo)定介質(zhì)的影響很小，可以忽略。
（2）利用液位控制柜計量標(biāo)準(zhǔn)罐的體積。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)罐的液位達(dá)到設(shè)定值時，液位控制柜會產(chǎn)生信號，使換向器迅速切換，可達(dá)到精確計量標(biāo)準(zhǔn)罐體積的目的。
（3）換向器在標(biāo)準(zhǔn)罐體積的計量中起很重要的作用，本標(biāo)定系統(tǒng)的換向器采用電動氣閥自動控制，換向時間小于200ms，正反行程差小于20ms，換向不影響對標(biāo)準(zhǔn)罐體積進(jìn)行計量。
（4）為了防止標(biāo)準(zhǔn)罐口的水下流時產(chǎn)生過大的浪花，使罐內(nèi)液面波動過大，影響標(biāo)準(zhǔn)罐內(nèi)流體的液位，該標(biāo)定系統(tǒng)在罐口處安裝了高度為800mm的減波網(wǎng)，可保證水流的穩(wěn)定性。
（5）在進(jìn)行標(biāo)定實驗的過程中，采用計算機(jī)程序精確進(jìn)行計時和計數(shù)，每隔0.1s計算機(jī)自動計時一次，得出標(biāo)準(zhǔn)罐灌滿水所用的時間，即可求出單位時間的體積流量。
對影響流量計標(biāo)定的因素采取上述措施，本標(biāo)定系統(tǒng)可提高并確保該標(biāo)定系統(tǒng)的精度。
三、差壓式流量計的常見故障
常見的故障分為引壓管路和閥門部分故障、差壓變送器故障兩大類。
1.引壓管路和閥門部分故障
引壓管路和閥門部分故障主要包括有引壓管路堵塞、引壓管路結(jié)冰和閥門連接處泄露等。常見的引壓管堵塞分為負(fù)引壓管堵塞和正引壓管堵塞。當(dāng)負(fù)引壓管堵塞，流量增加而負(fù)引壓管又堵塞時，流量計示值會升高，但增加量變小。當(dāng)流量降低而負(fù)引壓管又堵塞時，流量計示值下降。管道中流量不變（保持原流量），則其流量計示值不變。當(dāng)正引壓管堵塞。當(dāng)流量增加時，流體管道中的靜壓力亦相應(yīng)增加，設(shè)其增加值為 P0，同時，因流速增加而靜壓降低，設(shè)其值為 P1。若 P0=P1，則流量計示值不變；若 P0>P1，則流量計示值增加；若 P0<P1，則流量計示值降低。當(dāng)流量降低時，流體管道中的靜壓力亦相應(yīng)降低，設(shè)其降低值為 P1，同時，因流速降低而靜壓升高，設(shè)其值為 P0。若 P0=P1，則流量計示值不變；若 P0>P1，則流量計示值下降；若 P0<P1，則流量值升高。管道中流量不變（保持原流量），則其流量計示值不變。引壓管路結(jié)冰和引壓管路堵塞現(xiàn)象較為接近，但其處理方式不同。
閥門連接處泄漏亦可以分為兩類負(fù)壓側(cè)泄漏和正壓側(cè)泄漏。負(fù)壓側(cè)閥門連接處泄漏，當(dāng)流量 F 增加，而負(fù)引壓管泄漏時，則流量值會增加。當(dāng)流量下降時，負(fù)引壓管靜壓增高為 P0，負(fù)引壓管泄漏為P1。若 P0=P1，則流量計示值不變；若 P0>P1，則流量計示值升高；若 P0<P1，則流量計示值下降。正壓側(cè)閥門連接處泄漏，當(dāng)流量增加時，負(fù)引壓管靜壓下降為 P0，正引壓管泄漏為 P1。若 P0=P1，則流量計示值不變；若 P0>P1，則流量計示值升高；若 P0<P1，則流量計示值下降。
2.差壓變送器故障
差壓變送器故障主要包括零點漂移，膜片變型或損壞和電子元件故障等。差壓變送器的故障主要表現(xiàn)為，在流量穩(wěn)定的情況下產(chǎn)生測量的波動，或發(fā)生階躍性的測量值跳變。