摘要：分(fèn)析了差壓式(shì)流量計
在煤(méi)氣計量中在(zai)符合國家标(biāo)準規定狀态(tai)下計量時的(de)相對誤差及(jí)計算公式，以(yi)及在不符合(hé)國家标準狀(zhuang)态下計量💰時(shi)産生誤差的(de)原因。
1前言
差(chà)壓式流量計(jì)使用曆史悠(yōu)久，由于它具(jù)有原理簡明(míng)，設備簡💞單,應(yīng)用技術比較(jiao)成熟，容易掌(zhang)握等優點被(bei)廣泛應🐇用于(yu)工業生産中(zhong)。在煤氣的計(jì)量中也常📐常(chang)使用差壓式(shi)流量計。但差(chà)壓式流量💛計(ji)在現場實際(jì)應用時,它的(de)測量誤差往(wang)往超過2%,有時(shi)甚至達到10~20%。特(tè)别是在采☁️用(yòng)差壓式流🈚量(liang)計作爲工藝(yi)生産過程中(zhōng)物料(水.蒸汽(qi)🔞、煤氣以及各(ge)種原料、半成(cheng)品、成品等液(ye)體和氣體)的(de)計💜量,進行經(jīng)濟核算🔴時，這(zhe)一矛盾更顯(xian)突出。
2差壓式(shì)流量計工作(zuo)原理及實用(yòng)流量公式
在(zài)管道中流動(dong)的流體，具有(yǒu)動能和位能(neng)，并在-定的條(tiáo)件下兩種👣形(xing)勢的能量可(ke)以互相轉換(huàn)，但參加轉換(huan)的能量🌐總和(he)是不變的💋。在(zai)管道中安裝(zhuang)-一個直徑比(bǐ)管徑爲小的(de)節流件時，流(liú)體在管道👣中(zhōng)的流動,.由于(yu)流通截面突(tu)然縮小，流束(shù)必然要産生(sheng)局部收縮,流(liu)速加快。根據(ju)能量守恒定(dìng)律,動壓能和(he)靜壓能在‼️一(yī)定條件下可(ke)以互相轉換(huan)，流速加快的(de)結果必然✌️要(yào)導緻靜壓能(neng)的降低，因而(er)在節流件的(de)上、下遊之間(jiān)産生了靜壓(ya)差。這🎯個靜壓(yā)差的大小和(hé)流過流體的(de)流量有關,所(suo)以,可通過此(cǐ)靜壓差來求(qiú)流量。
式中:Q一(yi)工作狀态下(xia)的體積流量(liàng),m³/h
α一流量系數(shù);
ε一流束膨脹(zhang)系數;
d一工作(zuo)狀态下的節(jie)流件開孔直(zhi)徑，mm,
△P一差壓力(lì)kgf/m2
ρ1一工作狀态(tai)下,被測流體(ti)的密度,kgf/m3
3在标(biāo)準規定狀态(tài)下計時相對(dui)标準誤差分(fen)析及計算💛公(gong)🙇🏻式
由上式可(ke)見标準節流(liu)裝置測量是(shì)通過間接方(fang)式實現🈲的，即(jí)通過差壓儀(yí)表測量出差(cha)壓，再根據流(liú)量公式計算(suàn)出流量值。這(zhè)樣流量測量(liàng)誤差不僅受(shou)差壓儀表精(jīng)度的影響，并(bìng)且還受到公(gong)式中各量的(de)影響。如果在(zài)煤氣的計量(liang)中對标準節(jie)流裝置的設(she)計、制造、安裝(zhuang)和使用完全(quán)按國家标準(zhǔn)的規定進行(hang)，其🆚相對标準(zhǔn)誤💁差用下式(shi)計算:
式中:σm一(yī)質量流量測(ce)量的标準誤(wu)差;
σa一糙管流(liú)量系數的标(biāo)準誤差;
σe一流(liú)束膨脹系數(shu)的标準誤差(cha);
σ△p一差壓測量(liàng)的标準誤差(chà);
σp1一被測流體(tǐ)密度的标準(zhǔn)誤差;
σD一管道(dao)内徑的标準(zhun)誤差;
σd一節流(liu)件開孔直徑(jing)的标準誤差(cha)。
3.1流量系數的(de)基本相對誤(wù)差
流量系數(shù)α是一個影響(xiǎng)因素複雜、變(bian)化範圍較大(da)的重🆚要系數(shù)，當管道直徑(jing)、節流件的形(xíng)式和開孔直(zhi)徑、取壓位置(zhi)已定,雷諾數(shù)大于某-數值(zhi)(界限累諾數(shu))時,α值可認爲(wei)是一常數,也(ye)✉️隻有在🌈測量(liàng)過程:中α保持(chi)爲常數才能(néng)🈲保證測量的(de)精度,這也是(shì)差壓式流量(liàng)計能否達到(dao)正📱确測量的(de)前🏒提。由于流(liú)量系數是靠(kao)試🔅驗提供的(de),是由很多次(cì)測量結果整(zhěng)理計算而得(dé)到的，因而由(you)于測量儀表(biao)的誤差及由(you)于計算時各(gè)量的誤差累(lei)積成流量☔系(xì)數的誤差。在(zài)不⭐計β、D、Rep和d值的(de)測量誤差時(shí)🌈,各标準節流(liu)裝置的α0和α的(de)基本相對誤(wu)差分别按下(xia)列公式計算(suàn)。
3.1.1角接取壓标(biāo)準孔闆在節(jiē)流件上遊側(ce)的管道沒有(yǒu)管🔆徑👄突🏒變❗，節(jiē)🌈流件的安裝(zhuāng)經檢驗其偏(piān)心率≤1/10x0.015D(1/β-1),環室(或(huò)夾緊環)的開(kāi)孔直徑與管(guan)道内徑相等(děng)，在此條件下(xia)，角接取壓孔(kǒng)闆.的光管流(liu)量系✊數α0的基(jī)本相對誤差(cha)爲:
3.2流束膨脹(zhang)系數ε的基本(ben)相對誤差σε/ε.
流(liú)束膨脹系數(shù)，對于标準噴(pen)嘴是通過公(gōng)式計算出來(lái)的🔴，對于标準(zhǔn)孔闆是靠試(shi)驗結果整理(lǐ)出來的，.因而(ér)是存在誤差(chà)的。設β、△P/P1和k爲已(yǐ)知,且不計其(qí)誤差時,ε的基(jī)本相對誤差(cha)規定如下:
3.2.1角(jiǎo)接取壓孔闆(pǎn)
3.2.2法蘭取壓标(biao)準孔闆
σε/ε=±(△P/P1)%
3.3管道(dào)内徑的基本(ben)相對誤差σD/D
若(ruò)D20爲實測值時(shi)，可令σD/D=±0.1%作爲估(gu)計值;
若D20爲管(guan)徑的公稱直(zhi)徑,可令σD/D=±0.5~1.0%。
3.4節流(liú)開孔直徑的(de)基本相對誤(wu)差σs/d
d20必須實測(cè),可令σd/d≈±0.05%。
3.5差壓測(ce)量的基本相(xiàng)對誤差σap/AP
這裏(li)僅考慮差壓(yā)顯示儀表誤(wu)差σ△p/△P的估計方(fāng)法。
σ△p/△P=1/3ζ△P/△P1
式中ζ爲差(cha)壓儀表的精(jīng)度等級，△P1爲預(yu)定的差壓測(ce)值。在節流設(shè)計中,取△Pano
3.6煤氣(qì)密度的基本(ben)相對誤差σp1/ρ1
4在(zài)非标準規定(dìng)狀态下計量(liang)時造成測量(liang)誤差的原因(yīn)
差壓式流量(liàng)計在煤氣計(ji)量的實際應(ying)用中，安裝和(he)使用條件🐉等(deng)❄️往往不符合(hé)标準規定，在(zài)隻要求流量(liang)相對值的場(chang)合下，對流量(liang)☎️的指示值和(he)實際值之間(jiān)的偏差🐪往往(wǎng)不被注意，但(dan)事實，上确是(shi)客觀存在的(de)。下面分析造(zao)成測量🐅誤差(cha)的原因。
4.1煤氣(qì)的工作狀态(tài)的變動
焦爐(lú)煤氣流體狀(zhuang)态受生産狀(zhuang)況的制約,變(biàn)化較頻繁,煤(méi)氣的瞬時流(liú)量是流體工(gōng)況的函數。而(ér)工況參數是(shi)⭕瞬變的，以瞬(shùn)時參數計算(suan)并累計流量(liang)才是符🍓合流(liú)量計量的科(ke)學方法。要很(hěn)好地解決繁(fan)瑣而複雜的(de)溫度..壓力、差(chà)壓、孔闆、管道(dào)等補償的問(wen)題,才能保證(zheng)流量測量的(de)準确率。否則(ze)，就會造🚶♀️成計(jì)量誤差💛。
4.2壓力(lì)損失
煤氣流(liú)束通過節流(liu)件時，-部分能(néng)量用來克服(fú)摩擦😍阻力和(he)消🈲耗🍉在節流(liu)件後形成的(de)旋渦上。因而(ér)，通過節流💯件(jiàn)後流體的靜(jing)壓力👉并不能(neng)完全恢複，而(er)有一些損失(shī)💰。
4.3密度的變化(huà)
煤氣的密度(dù)，對于流量測(ce)量精度的影(ying)響，與差壓處(chù)于同等✂️地位(wei),因此必須對(dui)它進行正确(que)的計算。煤氣(qi)是一種混合(hé)氣體含CO、CO2、H2、CH4、N2、O2、NH3、HCN等成(cheng)分。工作狀态(tai)下,煤氣的密(mì)度服從🐕疊加(jia)規律,可按下(xià)式計算:
ρ煤氣(qi)=X1ρ1+X2ρ2+....100
ρ煤氣-煤氣的(de)密度,kg/m³
ρ1、ρ2~ρn煤氣各(ge)組分的密度(du),kg/m³
X1、X2--Xn混合氣體各(ge)組分的體積(ji)百分數,%
4.3.1煤氣(qi)組份對密度(dù)的影響
不同(tong)的煤資源和(hé)工藝操作都(dou)會對煤氣的(de)組成造成影(ying)響，如不能正(zheng)确的測算出(chu)煤氣的成分(fèn),煤氣的🔆密度(dù)♉就會産生變(bian)化。
4.3.2濕度對密(mi)度的影響
焦(jiāo)爐煤氣是濕(shi)煤氣，輸送煤(mei)氣的管道沒(mei)有保溫措施(shi)💯，介質受🏃環境(jing)的影響是明(míng)顯的，随季節(jiē)和環境溫度(dù)的♍不同，介質(zhi)溫度也會産(chǎn)生相應的變(bian)化，在不同溫(wēn)度下🔞介質的(de)飽和水汽含(han)量是不同的(de)，直接影響了(le)煤氣的密度(du)。
4.4節流裝置安(ān)裝不正确引(yǐn)起的誤差
孔(kong)闆的尖銳一(yi)側應迎着流(liú)向，爲人口端(duan)，而其呈喇叭(bā)形一側🔞爲出(chū)口端，即孔闆(pan)不能裝反。除(chu)此之外，由于(yú)安裝不正确(que)引起的測量(liang)誤差，往往是(shì)由于孔闆開(kai)孔中心和管(guan)道中心線不(bú)同心造成💃🏻。因(yīn)此，在結構設(shè)計、加工制造(zào)和安裝中,必(bi)須十分注意(yì)。管道實際内(nei)徑和計算時(shi)所用的管🐉道(dao)内徑之間的(de)差别，以及♍墊(niàn)片等凸出物(wù)的出現、引壓(ya)管路上的毛(mao)病等，也是引(yǐn)起測量誤差(cha)的原因。
4.5節流(liu)裝置内表面(mian)的結垢和流(liú)通截面積的(de)變化
焦爐煤(méi)氣由于含焦(jiao)油、水、工業奈(nài)等雜質,這些(xiē)雜質極易在(zai)⭕其中凝結在(zai)孔闆等表面(mian)可能會沾結(jie)上一❓層污垢(gou)，或者由于在(zai)孔闆前後角(jiao)落處日久而(er)沉積有沉澱(diàn)🐅物,都會造成(chéng)流量測量的(de)誤差。
4.6節流裝(zhuang)置使用日久(jiu)，節流裝置的(de)幾何形狀和(hé)尺寸由于化(huà)學⭐腐蝕等原(yuan)因會發生變(biàn)化。對于使用(yòng)廣泛的孔闆(pǎn)來講，它的人(ren)口邊緣的尖(jian)銳度會受到(dào)沖擊、磨損和(hé)腐蝕而變鈍(dùn)。這樣,在相💚等(děng)數量♉的流體(ti)經過時所産(chan)生的壓差△P将(jiāng)變小，從而引(yin)起儀表指示(shi)值偏低。故應(ying)注意🔴檢查、維(wei)修,必⭐要時應(ying)換用新的孔(kong)闆。
4.7能夠測量(liang)差壓的儀表(biao)很多，爲保證(zhèng)測量的順利(li)進行和流量(liang)測量的精度(dù)，對差壓計要(yào)進行選擇,差(cha)壓計的☎️測量(liàng)範圍🌈必須是(shì)包🚶♀️括流量的(de)整個測量範(fàn)圍(流量的最(zuì)大值和最小(xiǎo)值),并留有餘(yú)地。由于流量(liàng)值是與節流(liú)件兩側的差(cha)壓值的✌️平方(fang)根成比例，差(chà)壓計量程選(xuan)擇的好壞也(ye)會影響測量(liang)的精度。
5結束(shù)語
要保證計(ji)量的正确率(lǜ)必須引起注(zhu)意的是:不僅(jin)需要合理的(de)選型、正确的(de)計算，更要注(zhu)意正确的安(ān)裝、維護和符(fu)合使用條件(jiàn)等，才能保證(zheng)差壓式流量(liàng)計有足夠的(de)實際測量精(jīng)度。
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