摘要:介紹了孔板流量計(jì)的用途、概念、原理、優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn);從測(cè)量誤差偏大和偏小兩個(gè)方面進(jìn)行了誤差分析并提出了解決辦法。
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。在過(guò)程自動(dòng)化儀表與裝置中,孔板流量計(jì)有兩大功用:作為過(guò)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)的檢測(cè)儀表和測(cè)量物料數(shù)量的總量表。
2孔板流量計(jì)的概念及原理
所謂孔板流量計(jì),就是在管道內(nèi)部加裝一個(gè)中間開(kāi)孔的圓板,然后測(cè)量蒸汽在孔板前后的壓力差,經(jīng)過(guò)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(guò)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(guò)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。
3孔板流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
孔板流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn):第一,適用于較大口徑管道的計(jì)量(目前口徑大于DN600mm的流量計(jì)一般只能選用孔板);第二,經(jīng)久耐用;第三,標(biāo)定全面;第四,價(jià)格便宜。
孔板流量計(jì)的缺點(diǎn):第一,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。第二,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。
4實(shí)際使用情況
現(xiàn)在熱電聯(lián)產(chǎn)的供熱形式已廣泛應(yīng)用于大中供熱公司,主要的優(yōu)點(diǎn)是有熱源有保證,而且價(jià)格低廉。我公司采用這種形式供熱已多年,從電廠到換熱站的蒸汽管道,在電廠出口處安裝了一個(gè)DN600mm孔板流量計(jì),用于測(cè)量蒸汽的流量和用量。該流量計(jì)從開(kāi)始使用到現(xiàn)在已將近20年,在這期間,由于各種方面的原因,曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)各種各樣偏大或偏小的誤差,我們采取了各種對(duì)應(yīng)的措施。根據(jù)筆者的記錄,總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn),僅供大家參考。
5負(fù)誤差的分析及解決辦法
5.1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,呈喇叭口形的一?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。
5.2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(kāi)孔變大或開(kāi)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(kāi)口達(dá)到要求;嚴(yán)重時(shí)進(jìn)行更換。
5.3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。
5.4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。
5.5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。
解決辦法:如果三閥組中的高壓閥門(mén)漏氣,將該閥門(mén)進(jìn)行緊固,必要時(shí)進(jìn)行更換。如果三閥組中的平衡閥內(nèi)漏,將該閥門(mén)進(jìn)行緊固,必要時(shí)進(jìn)行更換。
5.6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(kāi),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。
6正誤差的分析及解決辦法
6.1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?chē)欠窀蓛簦瑢?duì)其進(jìn)行清洗。
6.2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。
6.3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。
6.4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(kāi)孔厚度e與0.05D之間。如果超出這個(gè)范圍,將使氣體流過(guò)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。
6.5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(mén)漏氣,將該閥門(mén)進(jìn)行緊固,必要時(shí)進(jìn)行更換。
6.6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(kāi),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。
7結(jié)論
總的來(lái)說(shuō),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(guò)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(wèn)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(wèn)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(lái)做,避免誤操作,給表計(jì)帶來(lái)?yè)p壞。
(3)針對(duì)工藝系統(tǒng)或工況改變的情況,在使用過(guò)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(lái)誤差。
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