摘要(yao):介紹了孔(kong)闆差壓式(shì)流量計 測(cè)量水蒸氣(qi)的工作原(yuán)理,對導緻(zhi)孔闆差壓(yā)式流量計(jì)産生🎯測🏒量(liàng)誤差的各(gè)種内、外因(yin)素進行了(le)分析,并闡(chan)述了相⚽應(yīng)的校正補(bu)償🐕方法，爲(wèi)今後孔闆(pǎn)差壓式🌈流(liú)量計的設(shè)計和使用(yong)提供了借(jiè)鑒。
　　目前,國(guo)内外用于(yu)水蒸氣流(liú)量測量的(de)儀表主要(yào)包括: 孔闆(pan)流量計 、 渦(wo)街流量計(ji) 、 轉子流量(liàng)計 和彎管(guan)流量計等(děng)儀表。其中(zhong),孔闆差壓(yā)式流量計(ji)是國内🌈外(wai)得以🤩研究(jiu)、試驗數據(ju)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(shi)用壽命較(jiao)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(liu)裝置、一定(dìng)長度的直(zhi)管段、引壓(yā)管、 差壓變(biàn)送器 、 壓力(li)變送器 、 溫(wēn)度變送器(qì) 和流量計(ji)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(jiàng)低水蒸氣(qì)人爲損耗(hào),對企業的(de)生産❓經營(ying)具有重要(yào)的意義。
1孔(kǒng)闆工作原(yuan)理及誤差(chà)補償方法(fa)
1.1孔闆式流(liu)計的工作(zuò)原理
　　孔闆(pan)式流量計(ji)采用差壓(yā)式測量方(fāng)法對流量(liang)進行🐕測量(liàng),即在管道(dào)内裝入節(jiē)流元件一(yī)孔闆。當水(shuǐ)蒸氣流過(guo)孔闆時,流(liú)體速✂️度增(zēng)大,壓力減(jian)小，于是在(zai)孔闆💃🏻的前(qián)後産生差(chà)壓,利用具(jù)有-定🥵設計(ji)尺🈲寸的孔(kǒng)闆測量水(shuǐ)蒸氣流量(liang),在保證孔(kǒng)闆前後有(you)足夠的直(zhí)管段💚等條(tiao)件下,孔闆(pǎn)前後的差(cha)🆚壓将随流(liú)量的變化(hua)而變⛱️化,且(qiě)兩者具有(you)确定的關(guan)系,因🤟此可(ke)以通過測(ce)量差😄壓得(dé)到水蒸氣(qi)的流量「。根(gen)據國标GB/T26241993,對(dui)于标準節(jie)流裝置,差(chà)壓△P與流量(liàng)qm的函數關(guān)系爲:
 
　　式中(zhong):qm爲質量流(liú)量,kg/s;C爲流出(chu)系數;D爲管(guǎn)道内徑,m;ε爲(wei)節流件正(zhèng)端取壓口(kǒu)平面上的(de)氣體膨脹(zhang)系數;d爲工(gōng)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(liu)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(jiē)流裝置特(te)性的主要(yào)參數🐆,是🌐雷(léi)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(sui)Re的增大而(ér)減小,當Re大(da)于一定值(zhí)趨向無窮(qiong)大時🌈,C趨向(xiàng)于常數Ck,而(er)💯孔徑比β越(yuè)大,C的變化(hua)幅度也越(yuè)大,使C趨向(xiang)于常數Ck的(de)Re也越💋大,C與(yu)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(jin)是Re的函數(shù)C=f(Re)。在公式✊(1)中(zhong)☁️,将C用公式(shi)(2)而不是一(yī)個常數來(lai)代替,可提(tí)高計量的(de)精度。
1.3水蒸(zheng)氣膨脹系(xi)數ε的補償(cháng)
　　差壓式流(liú)量計在用(yòng)來測氣體(tǐ)和蒸氣流(liu)量時,流體(ti)流過節👅流(liu)裝置在節(jiē)流件兩邊(bian)都要産生(sheng)--定的差壓(ya),在節流件(jiàn)的下💜遊靜(jing)壓降低,将(jiāng)出現流束(shu)膨脹，流束(shu)的這種膨(peng)脹使得節(jiē)流裝置的(de)輸出(差壓(ya))一輸人(流(liu)量)關系同(tóng)不可壓縮(suo)流體之間(jiān)的偏差。如(ru)果不對這(zhè)種偏差進(jin)行校正,将(jiāng)會導緻流(liu)量示值🚶‍♀️偏(pian)高千分之(zhi)幾到百分(fen)之幾,尤其(qí)是流量在(zài)較大範圍(wéi)内變化時(shí),産生的誤(wù)差會更大(da),因此更有(yǒu)必要對其(qí)進行修正(zhèng)。
1.4孔闆流計(ji)變更量t程(cheng)後的修正(zheng)
　　盡管改變(bian)差壓變送(song)器的差壓(ya)範圍是非(fei)常容易的(de)㊙️事,但不能(neng)隻對差壓(ya)範圍做調(diào)整就萬事(shì)大吉。這是(shi)因爲🍓孔闆(pǎn)流量計量(liàng)程變更後(hou)，管道中的(de)常用流速(sù)等參數将(jiang)發生變化(hua),流出系數(shù)也相應✏️有(yǒu)所變化，因(yīn)㊙️此需從已(yi)知節流裝(zhuāng)置數據(從(cong)節流裝置(zhì)計算書查(cha)得)和其他(ta)有關流量(liang)數據(如:變(biàn)更後的流(liu)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(cheng)縮小後,C和(he)✔️ε均增大,相(xiang)應的🛀🏻質量(liang)流量會偏(pian)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(jiān)的關系爲(wei):qm≈k,√ρ。可以看出(chu),水蒸👄氣的(de)流量與其(qí)密度的平(ping)方根成正(zhèng)比關系。水(shuǐ)蒸氣是可(ke)壓縮性氣(qì)體，當其壓(ya)力、溫度變(bian)化時,其密(mì)度将發生(shēng)明顯變化(hua),這将引起(qi)流量很大(da)的誤差。實(shi)際流體狀(zhuang)态(壓力、溫(wen)度)與流量(liàng)計設計時(shí)的狀🚩态(壓(ya)力、溫度)偏(piān)離造成的(de)相對誤差(cha)可由公式(shi)(3)表示❤️:
 
　　假如(rú)設計孔闆(pan)流量計時(shí)是按照1MPa和(he)285℃所對應的(de)過熱水🌈蒸(zheng)氣💋密度ρ=4.374kg/m³設(she)計的，則密(mi)度的變化(huà)造成的測(cè)量誤差可(kě)能很大，當(dang)壓力大且(qiě)📧溫度低時(shí),測量值偏(piān)大;當壓力(li)低且溫度(du)高時,測量(liang)值偏🚩小。水(shuǐ)蒸❌氣的實(shi)際狀态偏(piān)離孔闆實(shi)際狀🥰态越(yue)嚴重📧,所引(yin)起的誤差(cha)越大。要補(bǔ)償密度變(biàn)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(ji)工況下的(de)密度來代(dài)入,需要将(jiang)ρ看作壓力(li)和溫度的(de)函數,即ρ=f(P,t)。這(zhe)也就是一(yī)般 智能流(liú)量積算儀(yi) 均要對過(guò)熱蒸汽進(jin)行壓力溫(wēn)度補償的(de)原因。
1.6孔闆(pan)内徑d和管(guan)徑D的誤差(chà)補償
　　測量(liang)水蒸氣流(liu)量時，如果(guǒ)設計工況(kuang)爲200℃,孔闆内(nei)徑爲d,則🛀孔(kong)闆💯内徑在(zai)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(cè)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(shi)計算出與(yǔ)此實際值(zhí)相對應的(de)流量滿度(dù)值,然後👌用(yòng)新的滿度(du)值代替原(yuan)🐕設計值,置(zhì)人流量顯(xiǎn)示儀表，則(ze)系統運行(hang)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(tái)流💰量計在(zài)投人使用(yong)前進行修(xiu)正計算的(de)主要工作(zuo)。
2常見誤差(chà)原因分析(xi)
2.1實際工作(zuò)狀态引起(qǐ)的誤差
　　标(biao)準孔闆是(shì)按照特定(dìng)的已知條(tiao)件進行設(shè)計的，但在(zai)工作過程(cheng)🚶‍♀️中,被測量(liàng)介質的各(gè)種參數(如(ru)溫度、密度(du)、壓力、黏♈度(du)等)與标✌️準(zhun)孔闆的額(e)定數值有(you)所不同。如(ru)在常🧑🏾‍🤝‍🧑🏼溫附(fu)近時,若被(bèi)測量介質(zhi)爲氣⚽體,溫(wēn)度每變🔴化(huà)10℃,氣體的密(mì)度則變‼️化(hua)3%左右;在1個(gè)大氣壓下(xia)，被測氣體(ti)壓力每變(bian)化10Pa,密度則(ze)變💋化10%左右(yòu)。所以在用(yong)标準孔闆(pan)測量氣體(ti)時,必須考(kao)慮氣體溫(wen)度和壓力(lì)的變化，以(yi)進行适👅當(dang)的修正。
2.2安(ān)裝不正确(que)引起的誤(wu)差
　　對于标(biao)準孔闆,爲(wèi)了保證被(bei)測量介質(zhi)流量的精(jīng)度,标🧡準孔(kǒng)闆一定要(yao)按規定要(yào)求進行正(zheng)确安裝,否(fǒu)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(fang)向,以确保(bǎo)孔闆的方(fang)向安裝正(zheng)确。
(2)孔闆的(de)前端面與(yu)管段軸線(xian)應保證垂(chui)直,最大傾(qing)斜👣度應小(xiǎo)于1度🎯。
(3)若工(gōng)作環境的(de)測量精度(du)要求較高(gāo),爲了提高(gāo)測量🤟的🔆精(jing)度，建議标(biao)準孔闆前(qián)後的直管(guan)段應盡量(liang)采用标準(zhǔn)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(ān)裝孔闆前(qian),應對管道(dao)進行沖洗(xi)🙇🏻和掃線操(cāo)作🈲,從而避(bì)免掃線時(shi)損傷孔闆(pǎn)的銳面,且(qie)管道内的(de)🌈雜物⭐在孔(kǒng)闆前後堆(dui)積也會降(jiàng)低測量的(de)精度。
(5)孔闆(pǎn)在使用過(guò)程中,由于(yú)受被測量(liàng)介質溫度(du)的影響,其(qí)🥵自身會産(chan)生線膨脹(zhàng),爲了保證(zheng)其端面的(de)平面度和(he)對軸線垂(chui)💰直度,在安(an)裝過程中(zhōng),要考慮其(qi)工作過程(chéng)時的自由(you)伸縮性🙇🏻。
(6)孔(kong)闆的密封(feng)墊片不能(neng)伸人管道(dào)中,應盡量(liang)薄,一般厚(hòu)度應小于(yú)0.03D。
2.3孔闆入口(kou)邊緣磨損(sun)引起的誤(wù)差
　　标準孔(kong)闆在使用(yong)過程中，被(bei)測量介質(zhì)對孔闆的(de)沖🌍刷腐蝕(shi)往往會造(zào)成測量裝(zhuang)置的幾何(hé)形狀和尺(chi)寸産生不(bu)同程度🌈的(de)變化。長期(qi)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(ya)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(liang)誤差,爲了(le)保證測量(liang)的精度，應(ying)定期對孔(kǒng)闆進行校(xiao)驗、清洗，以(yǐ)減小對孔(kong)闆的沖蝕(shí)和污物堆(duī)積。
2.4引壓管(guǎn)路安裝不(bu)當引起的(de)測量誤差(chà)
　　引壓管路(lù)應垂直或(huò)傾斜安裝(zhuāng),其傾斜度(dù)應大于1;12.在(zài)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(yin)👅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(zhang)度和内徑(jìng)要符合安(ān)裝規定的(de)要求。
2.5引壓(ya)管路堵塞(sāi)引起的測(ce)量誤差
　　标(biāo)準孔闆在(zài)使用過程(chéng)中，要保證(zheng)其引壓管(guan)暢通,避免(mian)堵🎯塞,放🈲空(kōng)🌍閥、三閥組(zu)、腰式法蘭(lán)及連接件(jian)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(ci)類誤差，平(píng)時💋應加強(qiang)管理,提高(gāo)操作人員(yuán)的素質,在(zai)使用過☔程(cheng)中，操作人(rén)員應做好(hao)系統的檢(jian)修、維護🐕和(he)保養工作(zuò),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(yu)
　　使用孔闆(pǎn)差壓式流(liu)量計測量(liang)水蒸氣的(de)流量涉及(jí)一系列的(de)問題，包括(kuo)檢測裝置(zhi)、顯示裝置(zhi)、前後直管(guǎn)段以及輔(fu)助設備等(deng),要保證水(shui)蒸氣流量(liàng)測量的精(jing)确度,必須(xū)做到💯合理(li)選型,正确(què)安裝與調(diào)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(shì)當的補償(chang)和校正。因(yīn)爲在使用(yong)過程中,當(dang)流量和壓(yā)力波動較(jiào)大時,從流(liu)量系數與(yǔ)流束膨脹(zhàng)系數所引(yǐn)人的系統(tong)🛀🏻誤差較大(dà)，另外✍️孔闆(pan)長期運行(hang)後銳角會(huì)變鈍、幾何(he)尺寸會發(fā)生變化，系(xì)統的測量(liàng)精度就會(huì)🛀🏻下降,有時(shí)甚至無法(fa)進行正常(cháng)測量,所以(yǐ)平時應加(jia)強管理,盡(jin)量減小測(cè)量誤差的(de)産生。

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