孔板流量計(jì)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(duì)于各種流體的流量測(cè)量工作不可或缺, 孔板流量計(jì)就是用于各種化工企業(yè)流體測(cè)量的常見儀器。文章對(duì)孔板流量計(jì)測(cè)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(jì)誤差的重要措施, 以期提高孔板流量計(jì)的測(cè)量精度, 為相關(guān)工作人員提供一些參考。
流體流量計(jì)量是各種化工企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)過程中的重要工作之一, 流量計(jì)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(shí)也是企業(yè)生產(chǎn)部門獲知流體使用效率的主要參考對(duì)象。現(xiàn)階段, 孔板流量計(jì)是應(yīng)用***為廣泛的流量計(jì)量?jī)x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(cè)量結(jié)果產(chǎn)生誤差。所以, 必須加強(qiáng)對(duì)孔板流量計(jì)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(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確程度。
1、孔板流量計(jì)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(jì)自身因素, 都會(huì)對(duì)孔板的重復(fù)性造成影響, 而孔板流量計(jì)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?？装辶髁坑?jì)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(jì)的重復(fù)性常常會(huì)受到流體密度和黏度等多種因素的影響, 進(jìn)而影響到測(cè)量結(jié)果的性。而如果流量計(jì)輸出特性屬于非線性, 此類影響將會(huì)更加明顯[1]。流量計(jì)輸出特性分為非線性以及有限性兩個(gè)類型, 大多數(shù)流量計(jì)的非線性誤差不會(huì)列出單獨(dú)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(jì), 線性度是非常重要的一個(gè)指標(biāo), 使其有可能在流量范圍內(nèi)使用同一個(gè)儀表常數(shù), 線性度不良就會(huì)導(dǎo)致流量計(jì)的度降低。
1.2、被測(cè)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(shí), 流體自身性質(zhì)也會(huì)隨之改變, 這會(huì)對(duì)孔板流量計(jì)的測(cè)量結(jié)果造成一定影響。在測(cè)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(huì)發(fā)生一定改變, 這就會(huì)促使其壓縮系數(shù)和密度出現(xiàn)較大變化。對(duì)于密度相對(duì)較低的氣體來講, 一些測(cè)量方式難以有效運(yùn)用, 這就應(yīng)采取其他合適的測(cè)量方式, 也可進(jìn)行壓力或溫度修正, 從而確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。所以, 在對(duì)流量計(jì)的適應(yīng)性進(jìn)行評(píng)估時(shí), 必須對(duì)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(jì)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。在利用孔板流量計(jì)測(cè)量一些含有雜質(zhì)的流體時(shí), 這些雜質(zhì)會(huì)對(duì)流量計(jì)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(dòng)部件的間隙進(jìn)一步減少, 進(jìn)而促使流量計(jì)使用性能參數(shù)發(fā)生變化, 流量計(jì)的性能及敏感度將會(huì)一定程度的降低, ***終對(duì)測(cè)量精準(zhǔn)度造成影響。
1.3、流量計(jì)安裝不合理引起的誤差：
流體管線布置的不合理常常會(huì)形成安裝誤差, 該誤差源于現(xiàn)場(chǎng)無法滿足直管段的長(zhǎng)度要求。要想利用孔板流量計(jì)對(duì)流體進(jìn)行有效計(jì)量, 必須將其安裝到管道上 (如圖1) 。在安裝過程中步就要對(duì)管道的布置方式以及流體的流動(dòng)方向進(jìn)行綜合考慮, 盡管部分流量計(jì)能夠進(jìn)行雙向工作, 但在實(shí)際安裝時(shí)也必須分析兩個(gè)方面間的測(cè)量性能是否有不同之處。同時(shí), 進(jìn)口流動(dòng)情況也會(huì)對(duì)大多數(shù)流量計(jì)造成一定影響, 所以一定要確保流體流動(dòng)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(dòng)源, 上游管道布置與阻流部件也會(huì)干擾流動(dòng)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(dòng)。流量計(jì)不能及時(shí)記錄脈動(dòng)流動(dòng), 就會(huì)造成測(cè)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(shí)際情況來看, 即使孔板流量計(jì)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(huì)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(jì)測(cè)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。孔板流量計(jì)的流量檢測(cè)器件會(huì)因環(huán)境溫度發(fā)生變化而受到影響。比如, 流量計(jì)儀表尺寸發(fā)生變化時(shí), 其表殼傳熱而促使流體黏度和密度發(fā)生改變, 從而對(duì)顯示儀表的電子元件產(chǎn)生影響, 進(jìn)而使測(cè)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(huì)造成孔板流量計(jì)出現(xiàn)測(cè)量誤差。
2、提高計(jì)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(jì)孔板, 在使用前安裝孔板節(jié)流裝置時(shí), 根據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安裝設(shè)計(jì), 對(duì)孔板前阻流件的形式進(jìn)行分析, 并據(jù)此配接長(zhǎng)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?？装迦肟趥?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(jì)時(shí), 一定不能裝反方向。同時(shí)要應(yīng)合理選用壓差計(jì), 如果壓差計(jì)工作量程低于30%, 就要立即將孔板規(guī)格或壓差計(jì)量程換掉[2]。
2.2、合理修正流量計(jì)相關(guān)參數(shù)：
工作人員應(yīng)定期維修和保養(yǎng)流量計(jì)孔板, 并及時(shí)修正其測(cè)量流量。為保證孔板流量計(jì)計(jì)量結(jié)果的準(zhǔn)確性, 工作人員應(yīng)以月為單位對(duì)孔板進(jìn)行清洗和檢測(cè), 同時(shí)檢查儀表的轉(zhuǎn)換通道和零點(diǎn), 并對(duì)流量計(jì)算程序進(jìn)行校對(duì), 時(shí)間更換掉存在劃痕等問題的孔板。同時(shí)要加大對(duì)工作人員的計(jì)量技能培訓(xùn)力度, 以增強(qiáng)其發(fā)現(xiàn)和解決流量計(jì)問題的能力。工作人員還應(yīng)做好孔板流量計(jì)的保養(yǎng)工作, 以增加其使用年限。另外, 還應(yīng)建立計(jì)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(dòng)：
在滿足計(jì)量性能要求的基礎(chǔ)上, 應(yīng)盡可能選用內(nèi)徑相對(duì)較小的測(cè)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(dòng)流的出現(xiàn)。工作人員還可通過上下游等長(zhǎng)的短引壓管線, 有效控制引壓管線系統(tǒng)內(nèi)阻力件對(duì)流動(dòng)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(dòng)的產(chǎn)生, 從而確保流動(dòng)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(huì)對(duì)孔板流量計(jì)測(cè)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(duì)流體密度和壓力等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量, 以便于當(dāng)這些參數(shù)出現(xiàn)變化時(shí)能夠時(shí)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(duì)其進(jìn)行維修保養(yǎng)或撤換, 從而確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性 (如圖2) ?？装辶髁坑?jì)的測(cè)量區(qū)間通常是3.5:1, 但真是工況并不完全都在這個(gè)區(qū)間內(nèi), 如果超出測(cè)量區(qū)間就可能會(huì)造成測(cè)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(jì)智能化。另外, 定值節(jié)流裝置的應(yīng)用對(duì)產(chǎn)品的批量生產(chǎn)有很大幫助, 能夠有效減少生產(chǎn)費(fèi)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(jì)測(cè)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(jì)的內(nèi)部構(gòu)造相對(duì)較為簡(jiǎn)單, 但造成其測(cè)量誤差的因素非常多。所以, 工作人員必須對(duì)孔板流量計(jì)測(cè)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(jì)量?jī)x表的各種參數(shù), 采取一定措施, 保證良好的流動(dòng)狀況, 同時(shí)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(jì)的誤差。