差壓式流量計測量精度的影響因素 發(fā)布時間:2019-01-09
一、差壓式流量計不確定度分析 在GB/T2624-2006《用安裝在圓形截面管道中的差壓裝置測量滿管流體流量》中給出了標(biāo)準(zhǔn)差壓式流量計不確定度的計算公式: 在上述公式的6個不確定度分量中,流出系數(shù)不確定度δC/C會受到雷諾數(shù)Re的影響,所以目前好的流量計算機(jī)一般都帶有雷諾數(shù)補償功能;對于蒸汽而言,只要將Δp1/p1控制在較小的范圍就可以將可膨脹性系數(shù)不確定度δε/ε控制在0.1%以內(nèi),因此對整體不確定度影響不大,而某些流量計算機(jī)也可以提供可膨脹性系數(shù)補償?shù)墓δ堋9艿纼?nèi)徑不確定度δD/D以及孔板開孔直徑不確定度δd/d則屬于機(jī)械加工精度的問題,=將重點分析對差壓式流量計蒸汽計量精度影響最大的兩項———差壓測量不確定度和密度測量不確定度。 1.差壓測量不確定度δΔP/ΔP及提高量程比的方法 對于標(biāo)準(zhǔn)差壓式流量計而言,由于,因此質(zhì)量流量不確定度與差壓不確定度存在以下關(guān)系: 例如,目前差壓變送器可以達(dá)到0.04級,即當(dāng)ΔP=100%FS時,δΔP/ΔP=0.04%;那么當(dāng)實際流量只有滿量程流量的10%,即ΔP只有1%FS時,δΔP/ΔP=4%,換算成δqm/qm就是2%。 而蒸汽實際負(fù)荷的變化范圍一般是非常大的,有時甚至只有滿量程的百分之幾。所以,如果要提高差壓式流量計在全量程范圍內(nèi)的測量精度,必須想辦法擴(kuò)大流量計的量程比。 目前被廣泛采用的方法有兩種:一是增加一臺低量程差壓變送器組成雙量程差壓流量計,這樣可以直接提高在低量程段的差壓測量精度。例如一臺雙量程差壓流量計,高、低量程的差壓變送器準(zhǔn)度等級都是0.075級,其中高量程的測量范圍是0~100kPa,低量程的測量范圍是0~3.75kPa,配合使用后在3%~100%滿量程范圍內(nèi)的流量精度均能達(dá)到±1.25%。 第二種擴(kuò)大量程比的方法就是采用線性孔板流量計。顧名思義,與標(biāo)準(zhǔn)差壓式流量計的開根號關(guān)系不同,經(jīng)過變面積孔板特殊設(shè)計的線性孔板流量計,其流量與輸出差壓存在線性的對應(yīng)關(guān)系。因此在甩掉“根號帽子”后,例如原來只有10∶1的量程比可以被瞬間擴(kuò)大到100∶1。 2.密度測量不確定度δρ1/ρ1及補償方法 蒸汽是可壓縮流體,其密度和壓力、溫度有很大關(guān)系。如果沒有采取溫壓補償措施而僅按照固定密度進(jìn)行蒸汽計量,帶來的后果將是災(zāi)難性的,實際值將與示值嚴(yán)重不符。例如,一個孔板流量計按照5Pa的設(shè)定壓力來計量飽和蒸汽流量,然而實際運行壓力為4.2Pa,通過查詢蒸汽密度表,這樣示值將比真實值偏高。 因此,對于飽和蒸汽必須安裝壓力或溫度變送器進(jìn)行密度校正,而對于過熱蒸汽則必須同時配備壓力和溫度變送器。在壓力或/和溫度變送器正確安裝的前提下,δρ1/ρ1的大小就僅取決于變送器自身測量的不確定度了。根據(jù)經(jīng)驗,這個不確定度一般很小,大約為0.1%。 3.其他可能的影響因素及改善方法 (1)蒸汽干度。由于蒸汽在實際產(chǎn)生和輸送的過程中肯定會夾帶一些水分,如果不考慮這部分影響,將會使流量計的示值比總質(zhì)量偏低一些。假定干飽和蒸汽流量qmd與實際蒸汽(含水)總流量qmx的關(guān)系可通過下式表示: 舉例:假設(shè)蒸汽的實際干度為0.95,如果不考慮干度補償,則示值流量將比實際總流量偏低=2.53%。蒸汽干度的影響可以通過在流量計算機(jī)內(nèi)置干度補償系數(shù)或直接在流量計的上游安裝一臺汽水分離器解決。 (2)通過流量計站整體配套校驗、使用并引入誤差在線修正的一些理念方法,可以最大限度地消除整體誤差,提高流量計量的精度等級。 二、流量計在蒸汽系統(tǒng)正確的安裝方式 除了上述分析的影響蒸汽計量的因素和改善方法,差壓式流量計在蒸汽系統(tǒng)中如何正確安裝往往也是人們忽略的一塊重要內(nèi)容。由于對蒸汽系統(tǒng)特點的不了解和知識匱乏,當(dāng)流量計出現(xiàn)較大偏差或故障時,人們通常會把注意點放在流量計本身,而往往忽略了由于選型、安裝不合理甚至錯誤所導(dǎo)致的問題。流量計在蒸汽系統(tǒng)正確的安裝方式包括: 1.流量計上游應(yīng)安裝汽水分離器和過濾器。蒸汽帶水不僅會對流量計量產(chǎn)生誤差,還會對流量計一次裝置造成水錘、沖蝕等破壞;過濾器可以保證流量計不受管道雜質(zhì)、垃圾的卡塞與損壞,但是注意過濾器要經(jīng)常檢查清洗,尤其是新建的蒸汽系統(tǒng)。 2.流量計前的管道應(yīng)做好支撐和疏水,確保停機(jī)階段在流量計前沒有積水,否則起機(jī)時會對流量計造成沖擊。 3.流量計后應(yīng)安裝止回閥,防止蒸汽凝結(jié)水倒流對流量計造成損壞。 4.流量計不要安裝在減壓閥或調(diào)節(jié)閥的后面,一來這類閥門在控制過程中一旦關(guān)閉,殘余蒸汽就會在閥門和流量計之間冷凝,如果沒有疏水就會帶來水錘的隱患;二來如果控制閥門開度很小,就有可能導(dǎo)致差壓式流量計前后因無法形成足夠的壓差而無法正常工作。 5.流量計也不要安裝在氣動開關(guān)閥后面,否則流量的急劇變化會對流量計造成損壞。 6.流量計上下游應(yīng)根據(jù)廠商要求保證留有足夠的直管段距離。 7.應(yīng)檢查差壓變送器的高、低側(cè)引壓管高度是否一致;壓力變送器引壓管液柱高度及當(dāng)?shù)睾0胃叨鹊挠绊懯欠褚研拚徊顗夯驂毫ψ兯推魇欠翊嬖诹泓c漂移等問題。 四、總結(jié) 差壓式流量計影響其流量測量精度的因素很多,其中差壓測量不確定度、是否具備溫壓補償、干度補償以及流量計的安裝方式是影響最大的幾個方面。ILVA彈簧負(fù)載變面積差壓式流量計由于性能設(shè)計,可以做到100∶1的高量程比,特別適合于蒸汽這種負(fù)荷變化范圍廣的流量計量應(yīng)用。
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