摘要:介紹了孔闆(pan)差壓式流量計 測(ce)量水蒸氣的工作(zuo)原理,對導緻孔闆(pǎn)差壓式流量計産(chǎn)生測㊙️量☔誤差的各(ge)種内、外因素進行(háng)了分析,并✊闡述了(le)相應的校正🛀🏻補償(chang)❄️方法，爲今後孔闆(pan)差壓式流量計的(de)設計🎯和使用提供(gong)了借鑒。
　　目前,國内(nèi)外用于水蒸氣流(liú)量測量的儀表主(zhǔ)要包括: 孔闆流量(liang)計 、 渦街流量計 、 轉(zhuǎn)子流量計 和彎管(guan)流量計等儀表。其(qí)中,孔闆差壓式流(liu)量計是國内外得(de)🌈以研究、試驗數據(jù)完善、實踐經驗豐(fēng)富、标準化程度的(de)流🧑🏾‍🤝‍🧑🏼量計,因其結構(gou)簡單、制造成本較(jiao)低、性能比較穩定(ding)🏃‍♀️、使用壽🚶‍♀️命較長⭐且(qie)已标準化,因而在(zài)工業上得到了廣(guang)泛的應用。孔🆚闆流(liu)量計🐪由節流裝置(zhì)、一定長度📧的直管(guǎn)段、引壓管、 差壓變(biàn)送器 、 壓力變送器(qì) 、 溫度變送器 和流(liú)量計算機等組成(cheng)。在使用過程中,盡(jin)可能地減小流量(liang)測量誤差,降低水(shui)蒸氣人爲損耗,對(dui)企業的生産經營(yíng)具有重要的意🐆義(yi)。
1孔闆工作原理及(ji)誤差補償方法
1.1孔(kǒng)闆式流計的工作(zuò)原理
　　孔闆式流量(liàng)計采用差壓式測(ce)量方法對流量進(jìn)行測量㊙️,即在管道(dào)内裝入節流元件(jiàn)一孔闆。當水蒸氣(qi)流過孔闆🔞時,流體(ti)速度增🚶‍♀️大,壓力減(jiǎn)小，于是在孔闆的(de)前後産生差壓,利(lì)用具有-定🥵設計尺(chǐ)寸的孔闆測🐅量水(shuǐ)蒸氣流量,在保證(zheng)孔闆前⁉️後有足夠(gou)的直管段等條件(jiàn)下,孔闆前後的差(chà)壓将随流量的變(biàn)化而變化,且兩者(zhe)具有确定的關系(xì),因此可以通過測(ce)量差🐆壓得到水蒸(zheng)氣的流量「。根據國(guó)标GB/T26241993,對于标準節流(liú)裝置,差壓△P與流量(liang)qm的函數關系爲:
 
　　式(shì)中:qm爲質量流量,kg/s;C爲(wèi)流出系數;D爲管道(dao)内徑,m;ε爲節流件♻️正(zhèng)端❗取壓口平面上(shàng)的氣體膨脹系數(shu);d爲工作條件下🐇節(jie)流件的開孔直徑(jìng),m;ρ爲節流件人口端(duan)流體密✉️度,kg/m³.
1.2流出系(xi)數C的補償
　　流出系(xi)數C是表征孔闆節(jiē)流裝置特性的主(zhu)要參數,是雷諾數(shu)Re和β的函數,它是一(yi)個随流量變化的(de)量,其值随📱Re的增大(dà)而減小,當Re大于一(yi)定值趨向無窮大(da)時,C趨向于常數Ck,而(ér)孔徑比β越大,C的變(bian)化幅度也越大,使(shǐ)C趨向于常數Ck的Re也(ye)越大,C與β和Re之間的(de)定量關系爲:
 
　　對于(yu)給定的标準孔闆(pǎn),當β爲常數時,C僅是(shì)Re的函數C=f(Re)。在公式🔞(1)中(zhong),将C用公式(2)而不是(shì)一個常數來代替(ti),可提高😄計量的精(jing)度。
1.3水蒸氣膨脹系(xi)數ε的補償
　　差壓式(shì)流量計在用來測(cè)氣體和蒸氣流量(liàng)時,流體流過節流(liu)㊙️裝置在節流件兩(liang)邊都要産生--定的(de)差壓,在節流件的(de)下遊靜壓降低,将(jiāng)出現流束膨脹，流(liu)束的這種膨脹使(shǐ)💃🏻得節流♻️裝置的🏃🏻輸(shu)出(差壓)一輸人(流(liu)量)關系同不可壓(ya)縮流體之間的偏(piān)差。如果不對這種(zhong)偏差進行校正,将(jiang)會導緻流量示值(zhi)偏高千分之幾到(dao)百分之幾,尤其是(shi)流量在較大範圍(wéi)内變化時,産生的(de)誤差會更大,因此(cǐ)更有必要✉️對其進(jin)行修正。
1.4孔闆流計(jì)變更量t程後的修(xiū)正
　　盡管改變差壓(ya)變送器的差壓範(fan)圍是非常容易的(de)事,但不能隻💋對差(cha)壓範圍做調整就(jiu)萬事大吉。這是因(yin)爲孔闆流量計量(liang)程變更後，管道中(zhōng)的常用流速等參(cān)數将發生變化,流(liu)出系數💯也相應有(yǒu)所變化，因此需從(cóng)已♊知節流裝置數(shù)據(從節流裝置計(jì)算書查🚶得)和其他(tā)有關流量數據(如(ru):變更後的流量上(shang)限及🔴常用流量)計(jì)算出新的差壓上(shàng)限。實踐證明,若量(liang)程縮小後,C和🏃🏻ε均增(zeng)大,相應的㊙️質量流(liú)量會偏大。
1.5密度ρ的(de)補償
　　在其他參數(shu)不變的情況下,qm與(yu)ρ之間的關系爲:qm≈k,√ρ。可(ke)以看出,水蒸氣的(de)流量與其密度的(de)平方根成正比關(guan)系。水☂️蒸氣㊙️是可壓(ya)縮💯性氣體，當其壓(yā)力、溫度變化時,其(qi)密度将發生明顯(xian)變化,這将引起流(liú)量很大的誤㊙️差。實(shi)際流體狀态(壓力(lì)、溫度)與流量計設(she)計時的狀态(壓力(lì)、溫度)偏離造成的(de)相對誤差可由公(gōng)式(3)表示:
 
　　假如設計(jì)孔闆流量計時是(shì)按照1MPa和285℃所對應的(de)過熱水蒸氣密度(dù)ρ=4.374kg/m³設計的，則密度的(de)變化造成的測量(liàng)誤差可😘能很🤞大，當(dāng)壓力大且溫度低(dī)時,測量值偏大;當(dāng)壓力低🏒且溫度高(gao)時,測量值偏小。水(shuǐ)蒸☔氣的實際狀态(tài)偏離孔闆實際狀(zhuang)态越嚴重👣,所引起(qǐ)的誤差越大✨。要補(bu)償密度變化所引(yin)起的這種誤差,就(jiu)不能将公式(1)中的(de)ρ以設計工況下的(de)密度來代入,需要(yao)将ρ看作☂️壓力和溫(wen)度的函數,即ρ=f(P,t)。這也(yě)就是一般 智能流(liu)量積算儀 均要對(dui)過熱蒸汽進行壓(ya)力溫度補償的原(yuan)因。
1.6孔闆内徑d和管(guǎn)徑D的誤差補償
　　測(cè)量水蒸氣流量時(shi)，如果設計工況爲(wei)200℃,孔闆内徑爲d,則孔(kǒng)闆内徑在實際工(gong)作狀态下的修正(zheng)公式爲：
 
　　實際上d和(hé)D偏離設計值造成(chéng)的後果就是流量(liang)測量系統的滿度(du)值發生了變化,如(ru)果将d和D的實際值(zhí)測量出來,代🔅人公(gong)式計🌈算出💁與此實(shi)際值相對應的流(liu)量滿度值,然後用(yong)新的滿度值代替(tì)原設計值,置人流(liú)量顯示儀表，則系(xì)統運行後,尺寸誤(wu)差對測量系統的(de)影響就能得到完(wán)全🐅的校正，這也就(jiu)是每台流㊙️量計在(zai)投人使用前進行(hang)修正計算的主要(yào)工❤️作。
2常見誤差原(yuan)因分析
2.1實際工作(zuò)狀态引起的誤差(chà)
　　标準孔闆是按照(zhao)特定的已知條件(jian)進行設計的，但在(zai)工作過程中,被測(ce)量介質的各種參(cān)數(如溫度、密度、壓(ya)力、黏度等)與标準(zhǔn)孔闆的額定數值(zhi)有所不同。如在常(chang)溫附近時,若被測(cè)量介🤟質爲氣體,溫(wēn)度每變化10℃,氣體的(de)密度則變化3%左右(yòu);在1個大氣壓下，被(bei)測氣體壓力每變(bian)📞化10Pa,密度則變化10%左(zuǒ)右。所以在用标準(zhǔn)孔✍️闆測量氣體時(shí)🥰,必須考慮氣體溫(wēn)度和壓力的變化(huà)👉，以進行适當的修(xiū)正。
2.2安裝不正确引(yin)起的誤差
　　對于标(biao)準孔闆,爲了保證(zheng)被測量介質流量(liàng)的精度,标準孔闆(pan)一定要按規定要(yao)求進行正确安裝(zhuāng),否則将會産生㊙️一(yī)定的測📐量誤差。
(1)孔(kǒng)闆的銳面應迎着(zhe)流體的方向,以确(què)保孔闆的方向安(ān)♌裝正确。
(2)孔闆的前(qián)端面與管段軸線(xian)應保證垂直,最大(dà)傾斜度應小于1度(du)。
(3)若工作環境的測(ce)量精度要求較高(gāo),爲了提高測量的(de)精🙇‍♀️度，建議💘标準孔(kǒng)闆前後的直管段(duan)應盡量采用标準(zhun)直管段,然後再與(yu)主管道聯接。
(4)新安(ān)裝的管道在安裝(zhuāng)孔闆前,應對管道(dao)進行沖洗和掃線(xiàn)操🆚作✨,從而避免掃(sao)線時損傷孔闆的(de)銳面,且👣管道🏃‍♀️内的(de)雜物☂️在孔闆前後(hou)堆積也會降低測(ce)量的精度。
(5)孔闆在(zài)使用過程中,由于(yu)受被測量介質溫(wen)度的影響,其自身(shen)會産生線膨脹,爲(wèi)了保證其端面的(de)平面度和對軸‼️線(xiàn)垂直度,在安💃裝過(guo)程中,要考慮其工(gong)作🌂過程時的自由(you)伸縮性。
(6)孔闆的密(mi)封墊片不能伸人(ren)管道中,應盡量薄(bao),一般厚度應小于(yu)0.03D。
2.3孔闆入口邊緣磨(mo)損引起的誤差
　　标(biāo)準孔闆在使用過(guo)程中，被測量介質(zhi)對孔闆的沖刷‼️腐(fu)蝕往🌍往會造成測(cè)量裝置的幾何形(xíng)狀和尺寸産生不(bú)同程度的變化。長(zhang)期使用後,孔闆邊(biān)緣的銳角會變鈍(dun),在相同體積的被(bei)測㊙️量介質經過時(shí)所産生的壓差△p将(jiang)變小,标準孔闆的(de)示值會偏低,從而(ér)引起測量誤差,爲(wèi)了保證測量的精(jing)度，應定期對孔闆(pan)進行校驗、清洗，以(yi)減小對孔闆的沖(chong)蝕和污物堆積。
2.4引(yin)壓管路安裝不當(dang)引起的測量誤差(cha)
　　引壓管路應垂直(zhí)或傾斜安裝,其傾(qīng)斜度應大于1;12.在🔱引(yǐn)壓管路的安裝過(guo)程中,應保證彎曲(qu)處圓滑過渡,彎曲(qǔ)半徑應大于引壓(yā)管外徑的5倍，在測(ce)量不同的介質時(shí),引壓管的長度和(hé)内徑要符合🧑🏽‍🤝‍🧑🏻安裝(zhuang)規定的🌍要求。
2.5引壓(yā)管路堵塞引起的(de)測量誤差
　　标準孔(kong)闆在使用過程中(zhōng)，要保證其引壓管(guǎn)暢通,避免堵塞🐕,放(fàng)空閥、三閥組、腰式(shì)法蘭及連接件的(de)密封🧑🏽‍🤝‍🧑🏻性能應保證(zheng)處于良👣好狀态,不(bú)能有洩漏。爲了減(jian)少此類誤差，平時(shi)應加強管理,提高(gāo)操作人員的素質(zhì),在使用過㊙️程中，操(cao)作人員應做好系(xi)統的檢修、維護和(hé)保養工作,延長其(qí)使用壽命，從而減(jiǎn)小測量誤差的産(chǎn)生。
3結語
　　使用孔闆(pan)差壓式流量計測(cè)量水蒸氣的流量(liàng)涉及🍓一系列的問(wèn)題，包括檢測裝置(zhì)、顯示裝置、前後直(zhi)管段以及輔助設(she)💋備等,要保證水蒸(zhēng)氣流量測量的精(jing)确度,必須做到合(he)理選型,正确安裝(zhuāng)與調試，及時維護(hu)與保養,并對測量(liàng)部分可能引人的(de)誤🙇‍♀️差進行适❗當的(de)補償和校正。因爲(wèi)在使用過程中,當(dang)流量和壓力波動(dòng)較大時❌,從流量系(xì)數與流束膨脹系(xi)數所引人的系統(tong)誤差較🈚大，另外孔(kong)闆長期運行後銳(ruì)角會變鈍、幾何尺(chi)寸會發☎️生變化，系(xì)統的測💋量精度就(jiu)會下降,有時甚至(zhì)無法進🧡行正常測(ce)量,所以平時應加(jiā)📧強管理,盡量減小(xiǎo)測量誤差的産生(sheng)。

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