孔板流量计提高测量准确度及误差分析
发布时间:2014-06-07 浏览:1220次 字号:大 中 小
1、孔板流量计概述
1.1概述
孔板流量计又称为差压式流量计.是由一次检测件(节流件)和二次装置(差压变送器和流量显示仪)组成,广泛应用于气体、蒸汽和液体的流量测量。具有结构简单、维修方便、性能稳定、使用可靠等特点。孔
板节流装置是标准节流件可不需标定直接依照国家标准生产。(1)国家标准GB2624—81<流量测量节流装置的设计安装和使用;(2)国际标准IS05167<国际标准组织规定的各种节流装置:(3)化工部标准GJ516-87-HK06。
1.2工作原理
充满管道的流体流经管道内的节流装置.在节流件附近造成局部收缩,流速增加,在其上、下游两侧产生静压力差。在已知有关参数的条件下.根据流动连续性原理和伯努利方程可以推导出差压与流量之间的关系而求得流量。
2、流量准确度分析
在实际计量工作中,影响流体流量测量准确度有以下几种因素:
2.1流体实际流动状态对计量的影响
在流体流经孔板前.其流束必须与管道轴线平行.不得有旋转流特别不适用于脉动流的流量测量。但是在现场使用中,实际流动状态根本达不到这种理想的实验室的参比条件要求
2.2标准孔板节流装置偏离标准的影响
孔板流量计的流出系数c是在上游直管段充分长的实验室的参比条件下,即孔板节流装置在满足规定的技术指标下进行校准标定的,应做到几尺寸相似和流体力学相似,才具有其计量的特性曲线。当孔板前后的直管段长度、孔板和孔板夹持器未达到标准要求时,特别是孔板入口直角尖锐度和测量管内壁粗糙度达不到标准要求时.都会引起流体流态的畸变而使流出系数c值改变,从而影响流量计准确度。
2.3流量积算方法不当对计量的影响标准孔板节流装置与配置不同的二次测量仪表构成不同的流量积算方法
采用标准孔板流量计测量流体流量'其流量值与流体组分、差压、压力、温度等有关。流量测量系统未能严格按计量标准要求配置相应的测量仪表,流量积算时流体压力、温度和组分的变化未能得到完全补偿,从而造成流量计准确度下降
2.4计量管理对计量的影响由计量现场调查和历年来的经验表明,计量过程中没有严格执行计量管理规程中要求定期维修和检验,会造成计量准确度下降
如节流装置没有定期地进行检查清洗-孔板取压装置严重污染,孔板迎流面污物堆积,使计量结果偏低。附加误差无法估计:计量旁路管道阀门内漏,使计量值偏低:计量检测器具使用和维护不当’造成测量参数的附加误差等。
3、计量误差产生的原因分析
3.1统计量的误差分析
3.1.1流出系数C
对于流出系数c的研究.人们一直没有停止过。通过丰富和充分的试验数据.人们对影响流出系数的因素有了许多的认识.影响流出系数偏离的原因:
1)仪器本身产生的误差
①孔板人口直角锐利度超出标准规定:②管径尺寸与计算不符;③孔板厚度误差;④节流件附件产生台阶、偏心;⑤孔板上游端面平度;⑥环室尺寸产生台阶、偏心;⑦取压位置;⑧焊接、焊缝突出;⑨取压孔加工不规范或堵塞:⑩节流件不同轴度。
2)安装误差
管线布置的偏离.管线布置的偏离造成的安装误差是普遍性的。
其产生的主要原因是现场不能满足直管段要求的长度。
3)使用误差
①孔板弯曲(变形):②上游测量管沉积脏物;③上游端面沉积脏物;④孔板人口直角边缘变钝、破损;⑤雷诺数范围不符合标准规定;⑥管道粗糙度影响(管道粗糙度增加、管道粗糙度变化)。
3.1.2可膨胀性系数ε
可膨胀性系数ε是对流体通过节流件时密度发生变化而引起的流出系数变化的修正,它的误差由两部分组成:其一为常用流量下ε的误差.即标准确定值的误差:其二为由于流量变化ε值将随之波动带来的误差。一般在低静压高差压情况,ε值有不可忽略的误差。当ΔP/P≤0.04时,ε的误差可忽略不计。
3.2实测量误差产生的原因
3.2.1d20、D20误差产生的原因
对于δd/d及8D/D的数据.应是一种在严格的检定条件下(人员、设备、方法、环境等符合有关标准),认真按照有关检定规程和技术标准的要求.对新制造的或使用中的孔板及测量管进行检定时所允许的测量不确定度,即δd20/d20≤±0.07%、BD2WD20≤±O.40%(下标2O表示检定状态)。但由于要考虑现场的实际工况条件,因此这种检定要求忽略了如下一些影响因素:
1)未对d及D进行实际工况条件下的温度修正;
2)现场配备计量器具(如游标卡尺)往往不能按期送检,现场计量人员也未进行长度计量测试方面的专业培训;
3)对在使用中的测量管。几乎都未考虑腐蚀、变形及积尘附着等对其实际内径产生的变化:
4)由于测量管内部结构的特殊性.部分生产厂家目前只选择了分别距孔板上、下游端面OD(或0.5D)的两个截面进行内径测量,并将平均值刻在铭牌上供用户参考.一般的标准都要求至少测量4个截面。
这些因素导致了实际工况条件下孔板孔径及测量管内径的测量不确定度往往会超出标准规定的范围.即δd/d>±0.07%、δD/D>±0.40%。
3.2.2P、△P、t误差产生的原因
这几个变量,都属于二次仪表测量数据.根据这些参数的产生和测量过程,误差产生的原因主要有以下几个方面:
1)数据的产生
对于差压和压力信号.正确的取压孔及引压管线的制造、安装及使用是保证获得真实数据的关键.这些影响因素很多是难以定量或定性确定的.只有加强制造及安装的规范化工作才能达到目的。
2)数据的测量与传递
仪表选型是否合适.安装位置是否合理.运行是否正常都是数据测量和传递过程中误差产生的原因
根据标准孔板流量计产生误差原因.我们应从计量的不同环节采取不同的办法来降低误差或减少产生的因素。
4.1标准孔板节流装置的设计安装上应严格符合技术标准
标准孔板节流装置的设计安装应严格按照SY/T6143—2004标准规定的各项技术指标.特别是孔板直角入口边缘尖子度和测量管内壁粗糙度的加工和检验;孔板前后直管段长度的保证.直管段圆度、台阶以及孔板与测量管同轴度的保证
4.2消除脉动流
在满足计量能力的条件下减小测量管内径.提高差压和孔径比。采用适当的方法减少系统中产生谐振和压力脉动振幅的增加.或有效地减少脉动现象对计量准确度的影响
4.3应用合理的流量积算方案
根据计量工况条件和用户对计量准确度的要求,应采用对压力、温度对流量自动部分补偿或全补偿的积算方案。用智能差压变送器、压力变送器、温度变送器和流量计算机组成在线检测系统,使温度和压力变化得到补偿,可以提高测量准确度。
5、实际应用中的控制措施
5.1节流装置设计.制造和安装规范化
5.2加强对重点设备的检查维护和保养
5.2.1孔板检查内容包括
1)定期检定:
2)定期检查:
3)上游端面无可见损伤:
4)上游边缘无卷口.无毛边.无目测可见的异常现象当孔板大于或等于MM时.目测检查.将孔板上游端面倾斜.用日光或人工光源射向直角入口边缘.边缘无反射光束:
5)下游边缘无毛刺.划痕和可见损伤;
6)定期排污和清洗
5.2.2二次仪表
在保证仪表选型和精度等级正确的基础上.定期对仪表进行维护和保养。主要包括:
1)定期检定:
2)检查差压变送器、压力变送器的零点。