1 孔板流量計(jì)的用途

      孔板流量計(jì)被廣泛應(yīng)用于化工、食品、煤炭、建筑、交通、輕  紡、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域，是改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、提  高管理水平和經(jīng)濟(jì)效益的重要工具。

      蒸汽的流量測(cè)量方法按工作原理劃分，可分為直接式質(zhì)量流量計(jì)和間接式質(zhì)量流量計(jì)，在工業(yè)企業(yè)中蒸汽的測(cè)量多采用間接式，其中節(jié)流式差壓流量計(jì)和渦街流量計(jì)是主流。這兩種流量計(jì)在測(cè)量中各有優(yōu)缺點(diǎn)，如差壓流量計(jì)以孔板流量計(jì)為例，其范圍度廣，穩(wěn)定性好；而渦街流量計(jì)的優(yōu)越性是孔板式流量計(jì)所不具備的，尤其是在蒸汽參數(shù)偏離設(shè)計(jì)值時(shí)，其測(cè)量誤差遠(yuǎn)小于孔板式流量計(jì)的測(cè)量。

1.孔板式流量計(jì)

孔板流量計(jì)是差壓式流量計(jì)的一種,流體流經(jīng)一個(gè)收縮截面，測(cè)量通過此截面的差壓。根據(jù)丹尼爾·伯努利在1738年的研究工作，流體經(jīng)過孔板的速度和其壓力損失的平方根成比例關(guān)系。

1.1孔板流量計(jì)的測(cè)量原理

充滿管道的流體，當(dāng)它們流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流裝置時(shí)，流束將在節(jié)流裝置的節(jié)流件處形成局部收縮，從而使流速增加，靜壓力低，于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓力降，即壓差，介質(zhì)流動(dòng)的流量越大，在節(jié)流件前后產(chǎn)生的壓差就越大，所以孔板流量計(jì)可以通過測(cè)量壓差來衡量流體流量的大小。這種測(cè)量方法是以能量守衡定律和流動(dòng)連續(xù)性定律為基準(zhǔn)的。

 

1.2孔板流量計(jì)的安裝條件

圖1 孔板流量計(jì)測(cè)量原理

所謂孔板流量計(jì)，就是在管道內(nèi)部加裝一個(gè)中間開孔的圓  板，然后測(cè)量蒸汽在孔板前后的壓力差，經(jīng)過計(jì)算換算出蒸汽的  流量。

因?yàn)檎羝牧魉僭诠?jié)流件處（孔板）形成局部收縮，靜壓力 降低，流速增加，于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓差。

根據(jù)流動(dòng)連續(xù)性方程（質(zhì)量守恒定律）和伯努利方程（能量守恒定律），流量的大小與差壓的大小存在一定的比例關(guān)系： M2∝ΔP。式中，M 為流量；ΔP 為差壓。

通過引壓管將差壓信號(hào)引入差壓變送器，差壓變送器將差  壓信號(hào)送入流量積算儀，積算儀將差壓信號(hào)換算成流量信號(hào)。同   時(shí)通過溫度和壓力傳感器測(cè)出蒸汽的溫度和壓力，積算儀根據(jù)  當(dāng)時(shí)的溫度和壓力計(jì)算出補(bǔ)償后的流量。

 

制造一個(gè)孔板流量計(jì)需要以下參數(shù)：管道的口徑（管徑×壁   厚）；孔板流量計(jì)測(cè)量的介質(zhì)；被測(cè)介質(zhì)的工作溫度；被測(cè)介質(zhì)的   工作壓力（最大壓力、最小壓力、正常壓力）；被測(cè)介質(zhì)的工作流   量（最大流量、最小流量、正常流量）；被測(cè)介質(zhì)的黏度。

（1）標(biāo)準(zhǔn)孔板的中心線應(yīng)當(dāng)與管道中心線同軸。

（2）孔板流量計(jì)安裝時(shí)應(yīng)配有一段測(cè)量管,至少保持前10DN、后5DN的等徑直管段，以提高測(cè)量精度。

（3）引壓管路的內(nèi)徑與管路長(zhǎng)度和介質(zhì)臟污程度有關(guān)，通常在16米以內(nèi)用內(nèi)徑為8-12mm的管子。

（4）引壓管路應(yīng)有牢固的支架托承，兩根取壓管路應(yīng)盡可能互相靠近并遠(yuǎn)離熱源或震動(dòng)源，測(cè)量水蒸汽流量時(shí)，應(yīng)用保溫材料一同包扎，必須時(shí)（如氣溫0℃以下）加伴熱管防止結(jié)冰。在測(cè)量臟污流量時(shí)， 應(yīng)附設(shè)隔離器或沉降器。

 

（5）引壓管路內(nèi)必須始終保持單相流體狀態(tài)。被測(cè)流體是液體時(shí)，引壓管路內(nèi)全部是液相，絕對(duì)不能有氣泡。為此應(yīng)在引壓管路的最低點(diǎn)裝排水閥或在最高點(diǎn)裝排氣閥，在新裝或檢修差壓變送器時(shí)時(shí)應(yīng)特別注意。

1.3孔板流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)孔板流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：

（1）應(yīng)用最多的孔板式流量計(jì)結(jié)構(gòu)牢固,性能穩(wěn)定可靠,使用壽命長(zhǎng)；

（2）檢測(cè)件與變送器、顯示儀表分別由不同廠家生產(chǎn),便于規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。  孔板流量計(jì)的缺點(diǎn)：

a 測(cè)量精度偏低；

b 量程比小，一般僅為1:3~1:5； c 現(xiàn)場(chǎng)安裝要求高；

d 壓損大。

 

2孔板流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

孔板流量計(jì)優(yōu)點(diǎn)：適用于較大口徑管道的計(jì)量（目 前口徑大于 DN 1000 mm 的流量計(jì)一般只能選用孔板）。經(jīng)久耐用；
孔板流量計(jì)缺點(diǎn) :對(duì)節(jié)流裝置、引壓管、冷凝罐安裝要求很高，安裝較為復(fù)雜。孔板流量計(jì)整體校驗(yàn)比較困難，   目前只能對(duì)差壓傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器單獨(dú)進(jìn)行校驗(yàn)，整體的精度難于確保。
 

3 負(fù)誤差的分析及解決辦法

3.1 孔板安裝不正確
孔板的尖銳一側(cè)應(yīng)該迎著流體流向?yàn)槿肟诙?，呈喇叭口? 的一側(cè)為出口端。如果裝反，顯示將會(huì)偏小許多。
解決辦法：檢查孔板安裝方向，正確安裝孔板。
3.2 孔板入口邊緣磨損
如果孔板使用時(shí)間較長(zhǎng)，特別是在被測(cè)介質(zhì)夾雜固體顆粒  等雜物情況下，都會(huì)造成孔板的幾何形狀和尺寸的變化，如果造   成開孔變大或開孔邊緣變鈍，測(cè)量壓差就會(huì)變小，流量顯示就會(huì)  偏低。
解決辦法：對(duì)孔板進(jìn)行重新加工，使開口達(dá)到要求；嚴(yán)重時(shí) 進(jìn)行更換。
3.3 變送器零點(diǎn)漂移
如果使用時(shí)間較長(zhǎng)，變送器的零點(diǎn)可能會(huì)發(fā)生漂移，如果是  負(fù)漂移，顯示的差壓將會(huì)減小，顯示的流量也會(huì)減小。
解決辦法：對(duì)變送器的零點(diǎn)進(jìn)行校正。
3.4 上下游直管段長(zhǎng)度不夠
上下游直管段長(zhǎng)度如果不夠，氣體將得不到充分發(fā)展，會(huì)使  計(jì)量結(jié)果造成較大誤差，如果上游在規(guī)定直管段內(nèi)存在多個(gè)彎  頭，將使計(jì)量結(jié)果偏低。
解決辦法：改造蒸汽管道，使上下游直管段長(zhǎng)度達(dá)到規(guī)定要  求。在節(jié)流裝置之前加裝整流器。
3.5 差壓變送器的三閥組漏氣
如果三閥組中的高壓閥或平衡閥漏氣，將會(huì)導(dǎo)致測(cè)量差壓  減小，測(cè)量結(jié)果就會(huì)偏低。

3.6 隔離液液位高度不等
引壓管中從冷凝罐到差壓變送器中的液位是為了將高溫介  質(zhì)與差壓變送器隔開，保護(hù)差壓變送器。如果低壓側(cè)液位高度低  于高壓側(cè)液位高度，將導(dǎo)致測(cè)量差壓減小，測(cè)量流量就會(huì)減小。
解決辦法：檢查高低側(cè)冷凝罐的高度是否一致，如果不一  致，進(jìn)行校正。檢查冷凝罐的高度是否高于蒸汽管道，如果低于  管道，將冷凝罐的高度抬高。

4 正誤差的分析及解決辦法

4.1 流通截面積的變化
在現(xiàn)場(chǎng)使用中，孔板表面可能會(huì)黏結(jié)上一層污垢或雜質(zhì)，導(dǎo)  致流通截面積變小，測(cè)量差壓就會(huì)增大，從而測(cè)量流量增大。
解決辦法：檢查孔板周圍是否干凈，對(duì)其進(jìn)行清洗。
4.2 變送器零點(diǎn)漂移
如果使用時(shí)間較長(zhǎng)，變送器的零點(diǎn)可能會(huì)發(fā)生漂移，如果是  正漂移，顯示的差壓將會(huì)增大，顯示的流量也會(huì)增大。
解決辦法：對(duì)變送器的零點(diǎn)進(jìn)行校正。
4.3 上下游直管段長(zhǎng)度不夠
上下游直管段長(zhǎng)度如果不夠，氣體將得不到充分發(fā)展，會(huì)使  計(jì)量結(jié)果造成較大誤差，如果上游在規(guī)定直管段內(nèi)存在單個(gè)彎  頭或平面雙彎頭，將使計(jì)量結(jié)果偏高。
解決辦法：改造蒸汽管道，使上下游直管段長(zhǎng)度達(dá)到規(guī)定要  求。在節(jié)流裝置之前加裝整流器。
4.4 孔板厚度不符合規(guī)定
標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定孔板厚度應(yīng)介于孔板開孔厚度e 與 0.05D 之間。如果超出這個(gè)范圍，將使氣體流過孔板的阻力損失增大，使計(jì)量值比實(shí)際值偏高。
解決辦法：檢查孔板厚度，如果超出這個(gè)范圍，進(jìn)行更換。
4.5 差壓變送器的三閥組漏氣
如果三閥組中的低壓閥漏氣，將會(huì)導(dǎo)致測(cè)量差壓增大，測(cè)量  結(jié)果就會(huì)增大。
解決辦法：如果三閥組中的低壓閥門漏氣，將該閥門進(jìn)行緊  固，必要時(shí)進(jìn)行更換。
4.6 隔離液液位高度不等
引壓管中從冷凝罐到差壓變送器中的液位是為了將高溫介  質(zhì)與差壓變送器隔開，保護(hù)差壓變送器。如果低壓側(cè)液位高度高
于高壓側(cè)液位高度，將導(dǎo)致測(cè)量差壓增大，測(cè)量流量就會(huì)增大。解決辦法：檢查高低側(cè)冷凝罐的高度是否一致，如果不一
致，進(jìn)行校正。檢查冷凝罐的高度是否高于蒸汽管道，如果低于  管道，將冷凝罐的高度抬高。

5 結(jié)論

孔板流量計(jì)的測(cè)量誤差主要是由以下 3 方面的原因引起的：安裝不規(guī)范、維護(hù)不及時(shí)或誤操作、工藝系統(tǒng)或工  況改變。在孔板流量計(jì)的使用過程中，如果發(fā)生誤差，可以從這 3 方面進(jìn)行分析，然后尋找解決的辦法。
（1） 針對(duì)安裝不規(guī)范的問題，在安裝孔板流量計(jì)前，一定要把蒸汽的情況（設(shè)計(jì)溫度、設(shè)計(jì)壓力等）、管道的情況、引壓元  件的情況、傳感器的情況了解清楚，根據(jù)孔板流量計(jì)安裝規(guī)范， 制定準(zhǔn)確的安裝方案。在安裝孔板流量計(jì)時(shí)，要嚴(yán)格按照安裝方  案進(jìn)行施工。在安裝孔板流量計(jì)后，要經(jīng)常對(duì)各個(gè)安裝部件進(jìn)行  檢查，確保測(cè)量的精度。
（2） 針對(duì)維護(hù)不及時(shí)或誤操作的問題，對(duì)孔板流量計(jì)的部件，尤其是取源部件，要經(jīng)常進(jìn)行位置精度檢查，保證差壓傳感器所顯示的差壓是孔板測(cè)得的真實(shí)差壓。在平時(shí)對(duì)流量計(jì)進(jìn)行操作時(shí)， 要嚴(yán)格按照操作規(guī)程來做，避免誤操作，給表計(jì)帶來?yè)p壞。
（3） 針對(duì)工藝系統(tǒng)或工況改變的情況，在使用過程中，要及時(shí)對(duì)二次儀表的參數(shù)進(jìn)行修改，避免因換算錯(cuò)誤給測(cè)量帶來誤差。