[摘要]差壓式孔闆(pǎn)流量計 廣泛用于(yú)貿易結算，通過各(gè)種因素對差壓式(shi)孔闆流🤟量計計量(liang)🐇結果的影響，減少(shao)計量誤差的方法(fǎ)。從 差壓式流量計(jì) 的計算公式入手(shou)，确定影響因素，通(tōng)過實際案例确定(dìng)💋影響因素對實際(jì)計量結果的誤差(chà)，最終得出以下結(jie)🔴論:①在差壓爲0.1倍最(zui)大值時，熱膨脹系(xì)數和流出❌系數造(zao)成的相對誤差最(zuì)大，爲1.84%。②在壓力爲0.8MPa、溫(wēn)度爲250℃的變工況狀(zhuàng)态下，孔闆直徑平(ping)均線膨脹系數造(zao)成的🐪相對誤差最(zui)大，爲0.85%。③由于查表法(fa)相對誤差較小且(qie)使🐕用方便，因此密(mi)度選取方式一般(ban)采用查表法。
0引言(yan)
　　差壓式孔闆流量(liàng)計分爲差壓裝置(zhi)、 差壓變送器 和流(liu)量積算儀三大部(bù)分，工作原理是當(dang)介質流過差壓件(jiàn)，在✉️左右兩側産生(shēng)壓差，根據伯努利(li)方程和流動連續(xu)🥰性方程，可計算出(chū)介質的瞬時流量(liàng)。差壓式孔闆流量(liàng)計相關技術較爲(wei)⛹🏻‍♀️成熟，并且使用方(fang)便、拆裝便捷、有相(xiàng)關的檢定規程、易(yi)于檢定，因此廣泛(fan)⁉️應用于蒸汽、液體(tǐ)及天然氣等介質(zhì)的貿易結算。一🧑🏾‍🤝‍🧑🏼般(bān)情況下，計量數據(jù)較大，計量結果的(de)些許偏差就🆚會造(zào)成損失，因此如何(he)增加差壓式孔闆(pǎn)流量計的計量正(zheng)确性重要。首先對(dui)差壓式孔闆流量(liàng)計中各種影響因(yin)✏️素進行分析，其次(ci)根據其檢定規程(chéng)中的📧計算公式入(rù)手，确定影響因素(su)有熱膨脹系數、流(liú)出🐪系數、孔闆直🔱徑(jing)平均線膨脹系數(shu)、密度等參數，再次(ci)💰根據理論公式及(ji)大量工程經😘驗确(què)定各個影響因素(su)之間的♍關系，最後(hou)通過實際案例确(què)定♌影響因素對實(shi)際計量結果的♌誤(wu)差，并找到了影響(xiang)計量結果的其他(ta)因素。通過各種因(yin)素對差壓式孔闆(pǎn)流量計計量結果(guo)的影響，更好地理(lǐ)解孔闆流量計的(de)特性，通過與實際(ji)計量經驗結合，保(bao)👅障孔闆流量計計(jì)量👉結果的正确性(xing)。
1.模型
　　差壓式孔闆(pǎn)流量計的流量計(ji)算公式如~下:
 
　　公式(shì)(1)中:qm爲瞬時質量流(liú)量，單位爲kg/s;C爲流出(chū)系數，無量綱;β爲直(zhi)徑比，β=d/D;D爲管道内徑(jing)，單位爲mm;ε爲可膨脹(zhang)系數;d爲開孔直徑(jing)，單位爲mm;△p爲差壓☔，單(dān)位爲kPa;ρ爲節流件正(zheng)端取壓口平面上(shàng)的流體密度，單位(wei)🈲爲kg/m3.
在實踐過程中(zhong)，差壓式孔闆流量(liàng)計流量測量簡化(huà)的基🔞本公式如下(xia):
 
2檢定規程步驟
　　《差(chà)壓式流量計檢定(ding)規程》中使用幾何(hé)檢測法對孔闆🆚的(de)6個參數進行檢定(ding)。
　　A面平面度:将孔闆(pan)的A面朝上并放置(zhi)在平闆上，找到A面(miàn)🌈與平闆垂直的最(zuì)長距離，用量塊或(huo)塞尺測量，該距離(lí)即A面📞的平面度。
　　A面(miàn)及e面的表面粗糙(cāo)度:以樣塊的表面(miàn)粗糙度爲标準🌂，借(jie)助放大鏡顯微鏡(jing)等工具判斷A面與(yǔ)e面的粗糙度,或🌂使(shǐ)用輪廓法觸針式(shì)表面粗糙度測量(liang)儀測量☂️A面及e面的(de)粗糙度。
　　邊緣G、H、I:可借(jiè)助放大鏡檢查G、H、I，并(bing)使用模壓法或反(fan)射光🏃🏻法測量🌈入口(kou)邊緣圓弧的半徑(jìng)。
　　厚度E及長度e:用量(liang)具分别在離内圓(yuan)外和外圓内大💜約(yuē)10mm的🙇‍♀️位置上均勻測(cè)3個值，其中E爲這3個(ge)值的平均值，最大(dà)值減去最✊小值🌂爲(wèi)E的🚶‍♀️最大偏差。e則是(shi)在長度處均勻分(fèn)布的位置上取3個(gè)值，其中e爲這3個值(zhí)的平均值，最大值(zhi)減去最小值爲e的(de)最大偏差。
　　節流孔(kǒng)直徑d:選擇遊标卡(kǎ)尺、内徑千分尺、帶(dài)表卡尺☀️、孔徑測量(liang)🏃‍♂️儀、内測千分尺測(cè)量節流孔直徑，共(gong)選取4個角度大緻(zhi)相同的位置進行(háng)測量，d爲這4個值的(de)平均值，并按照公(gong)式計算出直徑❄️相(xiang)對誤差及節流孔(kong)直徑的重💋複性。
　　斜(xie)角:将B面放在平闆(pǎn)上，用角度規或樣(yang)闆角等儀器，在任(rèn)一直徑方向測量(liàng)2個斜角值，斜角爲(wèi)這2個值的平均值(zhí)。
　　《流量積算儀檢定(dìng)規程》中規定檢定(dìng)點應選取流量🌈量(liang)程✏️對🌂應的㊙️輸入信(xìn)号的下限、0.25倍、0.5倍、0.75倍(bei)、1倍，如果流量積算(suàn)🙇🏻儀具✏️有壓力和溫(wen)度❓這兩個參數的(de)補償功能，則檢定(dìng)🌈點的選取應在設(shè)計狀✊态下，并✍️且需(xū)在設計範圍内壓(ya)力不變的情況下(xia)，溫度任取兩點進(jin)行檢定;同時，在溫(wen)度不變的情況下(xià)，壓力任取兩點，進(jin)行🐉檢定。
3影響因素(su)
　　已知熱膨脹系數(shu)ε、流出系數C、節流孔(kǒng)直徑d、直徑比β，根據(ju)🙇‍♀️公式(1)即可求出最(zuì)大差壓對應的瞬(shùn)時流量。現将一台(tai)差壓式孔🐪闆流🏃量(liang)計放入工作環境(jing)中，己知工作介質(zhi)爲過熱蒸汽，設計(jì)狀态爲壓力0.8MPa、溫度(du)200℃，相關參數分别爲(wei)内徑d=34.51mm、β=0.388098，在△pmax=60kPa下，Ɛ=0.98157、C=0.60248。根據公(gōng)式🏃🏻(1)，求得qmax，其中密度(dù)是根據IAPWS-IF97公式所得(dé)。變工況狀态📞下溫(wēn)度爲200℃時✨，壓力分别(bié)爲🔴0.7MPa、0.6MPa，另一變工況狀(zhuang)态下壓力爲0.8MPa時，溫(wen)度分别爲220℃、250℃。
3.1熱膨脹(zhàng)系數與流出系數(shu)的影響
　　熱膨脹系(xi)數是給定一次裝(zhuang)置的給定直徑比(bǐ)，差壓式孔闆流量(liàng)計的熱膨脹系數(shù)隻取決于壓力比(bǐ)和等熵指數，計算(suàn)公式如下:
 
　　流出系(xì)數是裝置的實際(jì)流量與理論流量(liàng)之間關系📱的🤩系數(shu)，隻與雷諾數有關(guan)，随着雷諾數變大(dà)，流出系數會越來(lái)越㊙️小，随着雷✨諾數(shù)變小，流出系數會(hui)越👨‍❤️‍👨來越大，計算公(gong)‼️式如公:式(4)所示。對(dui)于不同的裝置，如(rú)果其幾何相似且(qiě)雷諾數相同，那麽(me)流出系數就相㊙️同(tóng)。
C=0.5961+0.0261β2+0.216β8(4)
　　将該例中所有狀(zhuang)态下的熱膨脹系(xi)數和流出系數看(kan)做定值，均與設定(ding)狀态下最大流量(liàng)對應的數值相同(tong)，瞬時流量結果如(rú)表1中的經驗值。從(cóng)表1可以看出，在差(chà)壓爲0.1倍最大值👨‍❤️‍👨時(shi)，相對誤差最大，絕(jué)對值爲1.84%，随着差壓(yā)取值逐漸接近最(zuì)大值，相對誤差越(yue)來越小。
3.2孔闆直徑(jìng)平均線膨脹系數(shu)的影響
　　若流動狀(zhuàng)态下測量管道的(de)溫度與确定直徑(jing)時的溫度(該溫度(du)稱之爲參比端或(huo)校準溫度)有較大(da)差異，在用公式計(ji)算孔闆直徑、直徑(jìng)比和流量時，應将(jiāng)🈲管道的膨脹或者(zhě)收縮考慮在内，具(jù)體公式如下:
 
　　公式(shì)中，d爲流動狀态下(xià)一次裝置的直徑(jing);d0爲參比溫度下一(yī)次裝置的直徑;λD爲(wèi)一次裝置材料的(de)平均線🈲膨脹系數(shu);T爲流💃🏻動狀态下一(yi)次裝置的溫度;T0爲(wèi)參比溫度或🥵校準(zhǔn)溫度。
　　孔闆直徑的(de)材質爲不鏽鋼，λ=0.000017。如(rú)果不考慮孔闆直(zhi)徑受溫度的影響(xiang)，瞬時流量結果如(rú)表2中的經驗值所(suǒ)示，從表2中可以看(kàn)出，相對誤差在最(zuì)後一-個檢定點，即(jí)壓力爲0.8MPa、溫度爲250℃時(shi)的相對誤🆚差最大(dà)，絕對值爲0.85%，從公式(shi)(5)中也可以看出，此(cǐ)時T-T0值最💛大，因此造(zao)成了較大🔱的偏差(chà)，而在溫度沒有變(biàn)化的情況下，相對(dui)誤差沒🐇有随着差(cha)壓🔴及壓力值發生(sheng)變化，因此可以得(de)出孔闆直徑平均(jun)線膨脹系數隻與(yu)被測介質的溫度(dù)相🈲關🌈。
3.3密度取值方(fāng)法的影響
　　蒸氣密(mi)度可通過公式法(fǎ)、狀态方程法、查表(biao)法3種方法獲取回(hui)㊙️。其中，公式法使用(yòng)的公式;狀态方程(cheng)法使用的是理想(xiǎng)氣體方程PV=nRT,應注意(yi)狀态方程法适用(yòng)範圍較窄;查表法(fǎ)是使用《國際單位(wèi)制的🌂水和水蒸氣(qì)的性質》中的數據(jù)，并進行線性📞插值(zhi)從而得出蒸汽🏃🏻的(de)密度，這個方法比(bi)公式法及狀态方(fāng)程法方便，但會産(chan)生一定.的偏差。表(biǎo)3中，标準值的密度(dù)取值方法采取公(gong)式法，經驗值的密(mi)度通過查表所得(dé)，從結果看出，每個(ge)檢定點的⛹🏻‍♀️相對誤(wù)差都較小，最㊙️大相(xiang)對誤差的絕對值(zhí)沒有超過🐉0.1%，
 
 
　　因此平(píng)常做差壓式孔闆(pan)流量計的檢定時(shi)，爲求方便，密度🚶‍♀️的(de)求❄️取方式可采取(qǔ)查表法。
3.4其他因素(su)對計量結果的影(yǐng)響
　　除了上述幾個(gè)因素，還有其他因(yin)素會對差壓式孔(kong)闆流量✔️計的計量(liàng)結果産生影響。
　　例(li)如，流量量程與流(liú)量計的不匹配會(huì)使差壓式孔闆✨流(liu)📞量計的🐪計量結果(guo)偏離标準值，尤其(qí)是當流量較小時(shí)，使用大量程孔闆(pan)流量計會造成誤(wù)差，同時流量積算(suàn)儀會進行小信号(hào)切除四]。因此，應根(gen)據流體介質的實(shi)際情況選擇孔闆(pǎn)尺寸、材質等各個(gè)方面都合适的差(chà)壓式孔闆流量計(ji)。
　　差壓式孔闆流量(liang)計的安裝也是産(chǎn)生誤差的原因之(zhi)一，主♋要影響因素(su)有孔闆入口直角(jiǎo)銳利度的變化、孔(kǒng)闆厚度存.在誤差(chà)、管徑尺寸不符、節(jie)流件附件🐪等沒有(you)放在中軸線、取🌈壓(yā)的位🌏置、孔闆彎曲(qǔ)、取壓孔堵塞或加(jiā)工不規範、孔闆上(shang)有髒物沉積、管線(xiàn)布置㊙️的偏離、管道(dào)粗糙度的影響等(děng)。這些因素都将造(zao)成🔴流量系數發生(shēng)改變從而與商家(jiā)給定的值不符，産(chǎn)生誤差。孔闆的正(zhèng)确安裝方法是将(jiang)✉️其銳面迎着流🚶體(ti)的方向，若安裝相(xiang)反，則會使流量的(de)示值偏低。上述誤(wu)差均由人爲原因(yin)造成，是可以控制(zhi)的，也📐是在安裝過(guò)程中要着重注意(yi)✨的。對于後期的維(wei)護工作，相關人員(yuan)應該制訂詳細的(de)方案并嚴格執行(háng)，盡可能延♈長孔闆(pan)流量計的使用壽(shou)♉命，提高計量的正(zheng)确性，減小計量偏(piān)差。
　　各個部件之間(jiān)因密封不嚴謹而(ér)産生洩露，從而引(yǐn)起介質通過孔闆(pǎn)時差壓變送器産(chan)生誤差，導緻瞬時(shi)流量變♈小，若在下(xia)遊産👈生洩露，則會(hui)導緻瞬時流量變(bian)大😘。
　　當使用條件偏(pian)離設計條件時，也(ye)會造成結果的偏(pian)差。城✌️市蒸汽、燃氣(qì)會出現波峰波谷(gǔ)的情況，突然變化(hua)的流速和壓力造(zao)成脈動流的形成(cheng)，從而影響差壓式(shì)孔闆流量計的差(chà)壓、壓力🌐及溫度信(xin)号的準确傳遞。
　　計(jì)量裝置的上遊有(yǒu)很多管道配件，如(ru)彎頭、漸擴管漸縮(suo)🔞管等，這些配件稱(chēng)爲阻流件。當介質(zhi)通過阻流🌈件後會(huì)産生不規則流動(dong)等現象，這些不規(guī)則的流動會使差(chà)壓式🔱孔闆流量計(jì)的流出系數偏離(lí)标準值。
　　被測介質(zhi)的實際物理性質(zhì)測量存在不确定(ding)性，如天然氣在運(yùn)輸的過程中爲保(bǎo)障其穩定性會加(jia)入其他🛀物質，這些(xie)物質👈的加入會導(dao)緻被測的天然氣(qi)與标準狀況不同(tong)，使壓🌐縮因子和密(mì)度等參數偏離标(biao)準值，從而導緻瞬(shùn)時流量誤差的産(chan)生。
4結束語
　　從檢定(ding)規程中的計算公(gōng)式入手，确定了影(ying)響差壓式孔闆流(liú)量計檢定偏差的(de)因素有熱膨脹系(xì)數、流出系數、孔闆(pǎn)直徑及密度，最後(hòu)通過介質爲過熱(re)蒸汽的實際案例(li)确定影響.因素對(dui)實際檢定結果造(zao)⁉️成的偏差。得出如(ru)下結論:①在差壓爲(wei)0.1倍最大值時，熱☔膨(péng)脹系數和流出系(xi)數造成的相對誤(wu)差最大，爲1.84%，随着差(cha)壓取值逐漸接近(jin)最大值，相對誤差(cha)越來🈲越小。②在變工(gōng)況狀态下🙇🏻，即壓力(lì)爲0.8MPa、溫度爲250℃時，孔闆(pǎn)直徑平均線膨脹(zhàng)系數造成的相對(duì)誤差最大🌏，爲0.85%。③密度(du)的取值方法有3種(zhong)，其中公式法造成(cheng)的誤差最小，但計(jì)算✉️量較大，使用查(chá)表法時每個檢定(dìng)點的相對誤差較(jiào)小，最大相對誤差(chà)也沒有超過0.1%，因此(ci)平常做差壓式孔(kǒng)闆流量計的檢定(dìng)時，爲方便，密♋度求(qiu)取方式可采取查(chá)表法。④其他影響因(yīn)素還有流量量程(cheng)與流量計的不匹(pi)配、孔闆流量☎️計的(de)安裝方式、各個部(bù)件之😘間❄️産生縫隙(xi)而導緻的介質洩(xiè)露、脈動流的産生(sheng)及阻流件對介質(zhi)流動的影響、被測(cè)介質的實際物理(li)性質測量存在不(bú)确定性。
　　也有很多(duo)不足之處，例如隻(zhī)列舉了介質爲過(guo)熱蒸🈲汽的🚩實際案(an)例，而并未涉及介(jie)質爲液體、飽和蒸(zhēng)汽、天然氣的情況(kuàng)，尤其💃🏻當介質爲天(tian)然氣時，密度的計(jì)算及其他影響☂️因(yin)素之間的關👅系更(gèng)加👌複雜，需要有了(le)大量數據後才能(neng)進一步分析。

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