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差壓式流量計(jì)測量精度的影響因素
發(fā)布時(shí)間:2019-01-09

一、差壓式流量計(jì)不確定度分析
  在GB/T2624-2006《用安裝在圓形截面管道中的差壓裝置測量滿管流體流量》中給出了標(biāo)準(zhǔn)差壓式流量計(jì)不確定度的計(jì)算公式:

  在上述公式的6個(gè)不確定度分量中,流出系數(shù)不確定度δC/C會(huì)受到雷諾數(shù)Re的影響,所以目前好的流量計(jì)算機(jī)一般都帶有雷諾數(shù)補(bǔ)償功能;對于蒸汽而言,只要將Δp1/p1控制在較小的范圍就可以將可膨脹性系數(shù)不確定度δε/ε控制在0.1%以內(nèi),因此對整體不確定度影響不大,而某些流量計(jì)算機(jī)也可以提供可膨脹性系數(shù)補(bǔ)償?shù)墓δ。管道?nèi)徑不確定度δD/D以及孔板開孔直徑不確定度δd/d則屬于機(jī)械加工精度的問題,=將重點(diǎn)分析對差壓式流量計(jì)蒸汽計(jì)量精度影響最大的兩項(xiàng)———差壓測量不確定度和密度測量不確定度。
1.差壓測量不確定度δΔP/ΔP及提高量程比的方法
  對于標(biāo)準(zhǔn)差壓式流量計(jì)而言,由于,因此質(zhì)量流量不確定度與差壓不確定度存在以下關(guān)系:

  例如,目前差壓變送器可以達(dá)到0.04級,即當(dāng)ΔP=100%FS時(shí),δΔP/ΔP=0.04%;那么當(dāng)實(shí)際流量只有滿量程流量的10%,即ΔP只有1%FS時(shí),δΔP/ΔP=4%,換算成δqm/qm就是2%。
  而蒸汽實(shí)際負(fù)荷的變化范圍一般是非常大的,有時(shí)甚至只有滿量程的百分之幾。所以,如果要提高差壓式流量計(jì)在全量程范圍內(nèi)的測量精度,必須想辦法擴(kuò)大流量計(jì)的量程比。
  目前被廣泛采用的方法有兩種:一是增加一臺(tái)低量程差壓變送器組成雙量程差壓流量計(jì),這樣可以直接提高在低量程段的差壓測量精度。例如一臺(tái)雙量程差壓流量計(jì),高、低量程的差壓變送器準(zhǔn)度等級都是0.075級,其中高量程的測量范圍是0~100kPa,低量程的測量范圍是0~3.75kPa,配合使用后在3%~100%滿量程范圍內(nèi)的流量精度均能達(dá)到±1.25%。
  第二種擴(kuò)大量程比的方法就是采用線性孔板流量計(jì)。顧名思義,與標(biāo)準(zhǔn)差壓式流量計(jì)的開根號(hào)關(guān)系不同,經(jīng)過變面積孔板特殊設(shè)計(jì)的線性孔板流量計(jì),其流量與輸出差壓存在線性的對應(yīng)關(guān)系。因此在甩掉“根號(hào)帽子”后,例如原來只有10∶1的量程比可以被瞬間擴(kuò)大到100∶1。
2.密度測量不確定度δρ1/ρ1及補(bǔ)償方法
  蒸汽是可壓縮流體,其密度和壓力、溫度有很大關(guān)系。如果沒有采取溫壓補(bǔ)償措施而僅按照固定密度進(jìn)行蒸汽計(jì)量,帶來的后果將是災(zāi)難性的,實(shí)際值將與示值嚴(yán)重不符。例如,一個(gè)孔板流量計(jì)按照5Pa的設(shè)定壓力來計(jì)量飽和蒸汽流量,然而實(shí)際運(yùn)行壓力為4.2Pa,通過查詢蒸汽密度表,這樣示值將比真實(shí)值偏高。
  因此,對于飽和蒸汽必須安裝壓力或溫度變送器進(jìn)行密度校正,而對于過熱蒸汽則必須同時(shí)配備壓力和溫度變送器。在壓力或/和溫度變送器正確安裝的前提下,δρ1/ρ1的大小就僅取決于變送器自身測量的不確定度了。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),這個(gè)不確定度一般很小,大約為0.1%。
3.其他可能的影響因素及改善方法
(1)蒸汽干度。由于蒸汽在實(shí)際產(chǎn)生和輸送的過程中肯定會(huì)夾帶一些水分,如果不考慮這部分影響,將會(huì)使流量計(jì)的示值比總質(zhì)量偏低一些。假定干飽和蒸汽流量qmd與實(shí)際蒸汽(含水)總流量qmx的關(guān)系可通過下式表示:

  舉例:假設(shè)蒸汽的實(shí)際干度為0.95,如果不考慮干度補(bǔ)償,則示值流量將比實(shí)際總流量偏低=2.53%。蒸汽干度的影響可以通過在流量計(jì)算機(jī)內(nèi)置干度補(bǔ)償系數(shù)或直接在流量計(jì)的上游安裝一臺(tái)汽水分離器解決。
(2)通過流量計(jì)站整體配套校驗(yàn)、使用并引入誤差在線修正的一些理念方法,可以最大限度地消除整體誤差,提高流量計(jì)量的精度等級。
二、流量計(jì)在蒸汽系統(tǒng)正確的安裝方式
  除了上述分析的影響蒸汽計(jì)量的因素和改善方法,差壓式流量計(jì)在蒸汽系統(tǒng)中如何正確安裝往往也是人們忽略的一塊重要內(nèi)容。由于對蒸汽系統(tǒng)特點(diǎn)的不了解和知識(shí)匱乏,當(dāng)流量計(jì)出現(xiàn)較大偏差或故障時(shí),人們通常會(huì)把注意點(diǎn)放在流量計(jì)本身,而往往忽略了由于選型、安裝不合理甚至錯(cuò)誤所導(dǎo)致的問題。流量計(jì)在蒸汽系統(tǒng)正確的安裝方式包括:
1.流量計(jì)上游應(yīng)安裝汽水分離器和過濾器。蒸汽帶水不僅會(huì)對流量計(jì)量產(chǎn)生誤差,還會(huì)對流量計(jì)一次裝置造成水錘、沖蝕等破壞;過濾器可以保證流量計(jì)不受管道雜質(zhì)、垃圾的卡塞與損壞,但是注意過濾器要經(jīng)常檢查清洗,尤其是新建的蒸汽系統(tǒng)。
2.流量計(jì)前的管道應(yīng)做好支撐和疏水,確保停機(jī)階段在流量計(jì)前沒有積水,否則起機(jī)時(shí)會(huì)對流量計(jì)造成沖擊。
3.流量計(jì)后應(yīng)安裝止回閥,防止蒸汽凝結(jié)水倒流對流量計(jì)造成損壞。
4.流量計(jì)不要安裝在減壓閥或調(diào)節(jié)閥的后面,一來這類閥門在控制過程中一旦關(guān)閉,殘余蒸汽就會(huì)在閥門和流量計(jì)之間冷凝,如果沒有疏水就會(huì)帶來水錘的隱患;二來如果控制閥門開度很小,就有可能導(dǎo)致差壓式流量計(jì)前后因無法形成足夠的壓差而無法正常工作。
5.流量計(jì)也不要安裝在氣動(dòng)開關(guān)閥后面,否則流量的急劇變化會(huì)對流量計(jì)造成損壞。
6.流量計(jì)上下游應(yīng)根據(jù)廠商要求保證留有足夠的直管段距離。
7.應(yīng)檢查差壓變送器的高、低側(cè)引壓管高度是否一致;壓力變送器引壓管液柱高度及當(dāng)?shù)睾0胃叨鹊挠绊懯欠褚研拚;差壓或壓力變送器是否存在零點(diǎn)漂移等問題。
四、總結(jié)
   差壓式流量計(jì)影響其流量測量精度的因素很多,其中差壓測量不確定度、是否具備溫壓補(bǔ)償、干度補(bǔ)償以及流量計(jì)的安裝方式是影響最大的幾個(gè)方面。ILVA彈簧負(fù)載變面積差壓式流量計(jì)由于性能設(shè)計(jì),可以做到100∶1的高量程比,特別適合于蒸汽這種負(fù)荷變化范圍廣的流量計(jì)量應(yīng)用。

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