[摘(zhai)要]差壓式(shi)孔闆流量(liang)計 廣泛用(yong)于貿易結(jie)算，通過各(ge)種因素對(dui)差壓式孔(kong)闆流量計(ji)計量結果(guo)的影響，減(jian)少計量誤(wu)差的方法(fa)。從 差壓式(shi)流量計 的(de)計算公式(shi)入手，确定(ding)影響因素(su)，通過實際(ji)案例确定(ding)影響因素(su)對實際計(ji)量結果的(de)誤差，最終(zhong)得出以下(xia)結論:①在差(cha)壓爲0.1倍最(zui)大值時，熱(re)膨脹系數(shu)和流出系(xi)數造成的(de)相對誤差(cha)最大，爲🌈1.84%。②在(zai)壓力爲0.8MPa、溫(wen)度爲250℃的🐉變(bian)工況狀🏃🏻‍♂️态(tai)下，孔闆直(zhi)徑平均線(xian)膨脹系數(shu)造成的相(xiang)對誤差最(zui)大，爲0.85%。③由于(yu)查表法相(xiang)對誤差較(jiao)小且使👌用(yong)方便，因此(ci)密⁉️度選取(qu)方式一般(ban)采用查表(biao)法。
0引言
　　差(cha)壓式孔闆(pan)流量計分(fen)爲差壓裝(zhuang)置、 差壓變(bian)送器 和流(liu)量積算儀(yi)三大部分(fen)，工作原理(li)是當介質(zhi)流過差壓(ya)件，在左右(you)兩側産生(sheng)壓差，根據(ju)伯努利方(fang)程和流動(dong)✂️連續性方(fang)程，可計算(suan)出介質的(de)瞬時流量(liang)。差壓式孔(kong)闆流量計(ji)㊙️相關技術(shu)較爲成熟(shu)，并且使用(yong)方便、拆裝(zhuang)便捷、有相(xiang)關的檢定(ding)規程、易于(yu)檢定，因此(ci)廣泛🔞應用(yong)于蒸汽、液(ye)體及天然(ran)氣等介質(zhi)的貿易結(jie)算。一般情(qing)況下，計量(liang)數據較大(da)，計量結果(guo)的些許偏(pian)差就會造(zao)成損失，因(yin)此✔️如何增(zeng)加差壓式(shi)孔闆流量(liang)計的計量(liang)正确性重(zhong)要。首先對(dui)差壓式孔(kong)闆流量計(ji)中各種影(ying)響因素進(jin)行分析，其(qi)次根據其(qi)檢定規程(cheng)中的計算(suan)公式入手(shou)，确定影響(xiang)因素有熱(re)膨脹系數(shu)、流出系數(shu)、孔闆直徑(jing)平均線膨(peng)脹🤟系數、密(mi)度等參數(shu)，再次💃根據(ju)理論公式(shi)及大量工(gong)程經💔驗确(que)定各個影(ying)響因素之(zhi)間的關系(xi)，最後通過(guo)實際案例(li)确定❓影響(xiang)因素對實(shi)際計量結(jie)果的誤差(cha)，并找到了(le)✉️影響計量(liang)結果的其(qi)他因素。通(tong)過各種因(yin)素對差壓(ya)式孔闆流(liu)量計計量(liang)結果的影(ying)響，更好地(di)理解孔闆(pan)流量計的(de)特性，通過(guo)與實際計(ji)量經驗結(jie)合，保障孔(kong)闆流量計(ji)計量結果(guo)的正确性(xing)。
1.模型
　　差壓(ya)式孔闆流(liu)量計的流(liu)量計算公(gong)式如~下:
 
　　公(gong)式(1)中:qm爲瞬(shun)時質量流(liu)量，單位爲(wei)kg/s;C爲流出系(xi)數，無量綱(gang);β爲直徑比(bi)，β=d/D;D爲管道内(nei)徑，單位爲(wei)mm;ε爲可膨脹(zhang)系數;d爲♋開(kai)孔直徑，單(dan)位爲mm;△p爲差(cha)壓🔴，單位爲(wei)kPa;ρ爲節流件(jian)正端取🐇壓(ya)口平面上(shang)的😄流體密(mi)度，單位爲(wei)kg/m3.
在實踐過(guo)程中，差壓(ya)式孔闆流(liu)量計流量(liang)測量簡化(hua)的基本公(gong)式如下:
 
2檢(jian)定規程步(bu)驟
　　《差壓式(shi)流量計檢(jian)定規程》中(zhong)使用幾何(he)檢測法對(dui)孔闆的6個(ge)參數進行(hang)檢定。
　　A面平(ping)面度:将孔(kong)闆的A面朝(chao)上并放置(zhi)在平闆上(shang)，找到A面♊與(yu)❄️平闆垂直(zhi)的最長距(ju)離，用量塊(kuai)或塞尺測(ce)量，該距離(li)即A面的平(ping)面度☂️。
　　A面及(ji)e面的表面(mian)粗糙度:以(yi)樣塊的表(biao)面粗糙度(du)爲标👌準，借(jie)助放大👨‍❤️‍👨鏡(jing)顯微鏡等(deng)工具判斷(duan)A面與e面的(de)粗糙度,或(huo)💚使用輪廓(kuo)法觸針式(shi)表面粗糙(cao)度測量儀(yi)測量A面及(ji)e面的粗糙(cao)度。
　　邊緣G、H、I:可(ke)借助放大(da)鏡檢查G、H、I，并(bing)使用模壓(ya)法或反射(she)光法測量(liang)入口邊緣(yuan)圓弧的半(ban)徑。
　　厚度E及(ji)長度e:用量(liang)具分别在(zai)離内圓外(wai)和外圓内(nei)大約10mm的☀️位(wei)置⛹🏻‍♀️上均勻(yun)測3個值，其(qi)中E爲這3個(ge)值的平均(jun)值⚽，最大值(zhi)減去最小(xiao)值爲E的💃最(zui)大偏差。e則(ze)是在長度(du)處均勻分(fen)布的位置(zhi)上取3個值(zhi)，其中e爲這(zhe)3個值的平(ping)均值，最大(da)值🧑🏽‍🤝‍🧑🏻減去最(zui)小值爲e的(de)最大偏差(cha)。
　　節流孔直(zhi)徑d:選擇遊(you)标卡尺、内(nei)徑千分尺(chi)、帶表卡尺(chi)、孔徑測量(liang)儀、内測千(qian)分尺測量(liang)節流孔直(zhi)徑，共選取(qu)4個角度大(da)緻相同的(de)💘位置進行(hang)測量，d爲這(zhe)4個值的平(ping)均值，并🤩按(an)照公式計(ji)算出直徑(jing)相對誤🌈差(cha)及節流孔(kong)直徑的重(zhong)複性。
　　斜角(jiao):将B面放在(zai)平闆上，用(yong)角度規或(huo)樣闆角等(deng)儀器，在任(ren)一直徑方(fang)向測量2個(ge)斜角值，斜(xie)角爲這2個(ge)值的平均(jun)🌈值。
　　《流量積(ji)算儀檢定(ding)規程》中規(gui)定檢定點(dian)應選取流(liu)量量程對(dui)應的🐕輸入(ru)信号的下(xia)限、0.25倍、0.5倍、0.75倍(bei)、1倍，如果流(liu)量積算儀(yi)具有壓力(li)和溫度💘這(zhe)兩個參數(shu)的補償功(gong)能，則檢定(ding)點的選取(qu)應在🔴設計(ji)狀态下，并(bing)且需在設(she)計範圍内(nei)壓力不變(bian)的情況下(xia)，溫度任取(qu)兩點進行(hang)檢定;同時(shi)，在溫度不(bu)變的情況(kuang)下，壓力任(ren)取兩點，進(jin)行檢定。
3影(ying)響因素
　　已(yi)知熱膨脹(zhang)系數ε、流出(chu)系數C、節流(liu)孔直徑d、直(zhi)徑比β，根據(ju)公式♊(1)即可(ke)求出最大(da)差壓對應(ying)的瞬時流(liu)量。現将一(yi)台💔差壓式(shi)孔🌈闆流量(liang)計放入工(gong)作環境中(zhong)，己知工作(zuo)介質爲過(guo)熱蒸汽，設(she)計狀态🥵爲(wei)壓力0.8MPa、溫度(du)200℃，相關參數(shu)分别爲内(nei)徑d=34.51mm、β=0.388098，在△pmax=60kPa下，Ɛ=0.98157、C=0.60248。根(gen)據公式(1)，求(qiu)得qmax，其中💘密(mi)度是根🔞據(ju)IAPWS-IF97公式所得(de)。變工況狀(zhuang)态🔞下溫度(du)爲200℃時，壓力(li)分别爲0.7MPa、0.6MPa，另(ling)一變工況(kuang)❄️狀态下壓(ya)力爲0.8MPa時，溫(wen)度分别爲(wei)220℃、250℃。
3.1熱膨脹系(xi)數與流出(chu)系數的影(ying)響
　　熱膨脹(zhang)系數是給(gei)定一次裝(zhuang)置的給定(ding)直徑比，差(cha)壓🏃‍♀️式孔👈闆(pan)流量計的(de)熱膨脹系(xi)數隻取決(jue)于壓力比(bi)和🚶‍♀️等熵指(zhi)數，計算公(gong)式如下:
 
　　流(liu)出系數是(shi)裝置的實(shi)際流量與(yu)理論流量(liang)之間關系(xi)的系數，隻(zhi)💛與雷諾數(shu)有關，随着(zhe)雷諾數變(bian)大，流出系(xi)數會越🈲來(lai)越🚩小，随✊着(zhe)雷諾數變(bian)小，流出系(xi)數會越來(lai)越大，計算(suan)公式如公(gong):式(4)所示。對(dui)于不同的(de)裝置，如果(guo)其幾何相(xiang)似且雷諾(nuo)數相同，那(na)麽流出系(xi)數就相同(tong)。
C=0.5961+0.0261β2+0.216β8(4)
　　将該例中(zhong)所有狀态(tai)下的熱膨(peng)脹系數和(he)流出系數(shu)✂️看做❗定值(zhi)，均與設定(ding)狀态下最(zui)大流量對(dui)應的數值(zhi)相同，瞬時(shi)流量♊結果(guo)如表1中的(de)經驗值。從(cong)表1可以看(kan)♋出，在差壓(ya)爲0.1倍㊙️最大(da)值💘時，相對(dui)誤差最大(da)，絕對值爲(wei)1.84%，随着差壓(ya)取值逐漸(jian)接近最大(da)值，相對誤(wu)差越來越(yue)小。
3.2孔闆直(zhi)徑平均線(xian)膨脹系數(shu)的影響
　　若(ruo)流動狀态(tai)下測量管(guan)道的溫度(du)與确定直(zhi)徑時的👄溫(wen)度(該溫度(du)稱之爲參(can)比端或校(xiao)準溫度)有(you)較大差異(yi)，在用公👈式(shi)計算孔闆(pan)直🤞徑、直徑(jing)比和流量(liang)時，應将管(guan)道的膨脹(zhang)或者收縮(suo)考慮在内(nei)，具體公式(shi)如下:
 
　　公式(shi)中，d爲流動(dong)狀态下一(yi)次裝置的(de)直徑;d0爲參(can)比溫度下(xia)一次♍裝置(zhi)的直徑;λD爲(wei)一次裝置(zhi)材料的平(ping)均線🐅膨脹(zhang)🛀系數;T爲流(liu)動狀态下(xia)一次裝置(zhi)的溫度;T0爲(wei)參比🛀溫度(du)或校準溫(wen)度。
　　孔闆直(zhi)徑的材質(zhi)爲不鏽鋼(gang)，λ=0.000017。如果不考(kao)慮孔闆直(zhi)徑受溫度(du)♊的影響，瞬(shun)時流量結(jie)果如表2中(zhong)的經驗值(zhi)所示，從表(biao)2中可以看(kan)出，相對誤(wu)差在最後(hou)一-個檢定(ding)點，即壓力(li)爲0.8MPa、溫度✏️爲(wei)250℃時的相對(dui)誤差最大(da)📞，絕對值爲(wei)0.85%，從公式(5)中(zhong)也可以看(kan)出，此時T-T0值(zhi)最🙇🏻大，因此(ci)造成了較(jiao)大⛷️的偏差(cha)，而在溫度(du)沒有變🧡化(hua)的情況下(xia)✏️，相對誤差(cha)沒🥵有随着(zhe)差壓及壓(ya)力值發生(sheng)變🔆化，因此(ci)可以得出(chu)孔闆直徑(jing)平均線膨(peng)脹系數隻(zhi)與被測介(jie)質的溫度(du)相關。
3.3密度(du)取值方法(fa)的影響
　　蒸(zheng)氣密度可(ke)通過公式(shi)法、狀态方(fang)程法、查表(biao)法3種方法(fa)獲取回🚩。其(qi)中，公式法(fa)使用的公(gong)式;狀态方(fang)程法使用(yong)的是理想(xiang)氣體方程(cheng)PV=nRT,應注意狀(zhuang)态方程法(fa)适用範圍(wei)較窄;查表(biao)法😘是使用(yong)《國際單位(wei)制的水和(he)水蒸氣的(de)性質》中的(de)數據，并進(jin)行線性插(cha)值從而得(de)出蒸汽的(de)密度，這個(ge)方法比公(gong)式🔴法及狀(zhuang)态方程法(fa)方便，但👅會(hui)産生一定(ding).的偏差。表(biao)3中，标準值(zhi)的密度取(qu)值方法🐪采(cai)取公式法(fa)，經驗值的(de)密度通過(guo)查表所得(de)，從結果看(kan)出，每個檢(jian)定點的🔱相(xiang)對誤差都(dou)較小，最大(da)相對誤差(cha)的絕對值(zhi)沒有超過(guo)0.1%，
 
 
　　因此平常(chang)做差壓式(shi)孔闆流量(liang)計的檢定(ding)時，爲求方(fang)便，密度🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的(de)求取方式(shi)可采取查(cha)表法。
3.4其他(ta)因素對計(ji)量結果的(de)影響
　　除了(le)上述幾個(ge)因素，還有(you)其他因素(su)會對差壓(ya)式孔闆流(liu)量計的計(ji)量結果産(chan)生影響。
　　例(li)如，流量量(liang)程與流量(liang)計的不匹(pi)配會使差(cha)壓式孔闆(pan)流量計的(de)🛀🏻計量結果(guo)偏離标準(zhun)值，尤其是(shi)當流量💁較(jiao)小時，使用(yong)大量程孔(kong)闆流量計(ji)會造成誤(wu)差，同時流(liu)量積算儀(yi)會進行小(xiao)信号切除(chu)四]。因此，應(ying)根據流體(ti)介質的💔實(shi)際情況選(xuan)擇孔闆尺(chi)寸、材質等(deng)各個方面(mian)都合适的(de)差壓式孔(kong)闆😍流量計(ji)。
　　差壓式孔(kong)闆流量計(ji)的安裝也(ye)是産生誤(wu)差的原因(yin)💰之一，主要(yao)💔影響因素(su)有孔闆入(ru)口直角銳(rui)利度的變(bian)化、孔闆厚(hou)度存.在誤(wu)♍差、管徑尺(chi)寸不符、節(jie)流件附件(jian)等沒有㊙️放(fang)在中👅軸線(xian)、取♻️壓的位(wei)置、孔闆彎(wan)曲、取壓孔(kong)👉堵塞或加(jia)工不規範(fan)😄、孔闆上有(you)♈髒物沉積(ji)、管線布置(zhi)的偏離、管(guan)道🤟粗糙度(du)的影響等(deng)。這些因素(su)都将造成(cheng)😘流量系數(shu)發生改變(bian)從而與商(shang)⁉️家給定的(de)值不符，産(chan)生誤差。孔(kong)闆的正确(que)安裝方法(fa)是将其銳(rui)面迎着流(liu)體的方向(xiang)，若安裝相(xiang)反，則會使(shi)流量的示(shi)♊值偏低。上(shang)述誤差均(jun)由人爲原(yuan)因造成，是(shi)可以控制(zhi)的，也是在(zai)安裝過程(cheng)中要着重(zhong)注意的。對(dui)于後期的(de)維護工作(zuo)，相關人員(yuan)應該制訂(ding)詳細的方(fang)案并嚴格(ge)執行，盡可(ke)能延長孔(kong)闆流量計(ji)的使用壽(shou)命，提高計(ji)量的正确(que)性，減小計(ji)🤞量偏差。
　　各(ge)個部件之(zhi)間因密封(feng)不嚴謹而(er)産生洩露(lu)，從而引起(qi)介👄質通過(guo)🤟孔闆時差(cha)壓變送器(qi)産生誤差(cha)，導緻瞬時(shi)流💋量變💯小(xiao)，若💋在下🌈遊(you)産生洩露(lu)，則會導緻(zhi)瞬時流量(liang)變大🐉。
　　當使(shi)用條件偏(pian)離設計條(tiao)件時，也會(hui)造成結果(guo)的偏差。城(cheng)市蒸汽、燃(ran)氣會出現(xian)波峰波谷(gu)的情況，突(tu)然變化的(de)✨流速和壓(ya)力造成脈(mo)動流的形(xing)成，從而影(ying)響差♉壓式(shi)孔♋闆流量(liang)計的差♌壓(ya)、壓力及溫(wen)度㊙️信号的(de)準确傳遞(di)。
　　計量裝置(zhi)的上遊有(you)很多管道(dao)配件，如彎(wan)頭、漸擴管(guan)漸縮管等(deng)🍓，這些配件(jian)稱爲阻流(liu)件。當介質(zhi)通過阻流(liu)件後會産(chan)生不規則(ze)✌️流動等現(xian)象，這些不(bu)規則的流(liu)✌️動會使差(cha)壓式🙇🏻孔闆(pan)流量計的(de)流出系數(shu)偏離标準(zhun)🔞值。
　　被測介(jie)質的實際(ji)物理性質(zhi)測量存在(zai)不确定性(xing)，如天然氣(qi)在運輸的(de)過程中爲(wei)保障其穩(wen)定性會加(jia)入其他物(wu)質，這些物(wu)質的加入(ru)會導緻被(bei)測的天然(ran)氣與标準(zhun)狀況不同(tong)，使壓縮因(yin)子和密度(du)等參數偏(pian)離标準值(zhi)，從而導緻(zhi)瞬時流量(liang)誤差的産(chan)生。
4結束語(yu)
　　從檢定規(gui)程中的計(ji)算公式入(ru)手，确定了(le)影響差壓(ya)式孔闆流(liu)量計檢定(ding)偏差的因(yin)素有熱膨(peng)脹系數、流(liu)☎️出系數、孔(kong)闆直徑及(ji)密度，最後(hou)通過介質(zhi)爲過熱蒸(zheng)汽的實際(ji)案例确定(ding)影響.因素(su)📧對實際檢(jian)定結果造(zao)成的偏差(cha)。得出如下(xia)結論:①在差(cha)壓爲0.1倍最(zui)大值時，熱(re)膨脹系數(shu)和流出系(xi)數造成的(de)相對誤差(cha)最大，爲1.84%，随(sui)🏒着差壓取(qu)值逐漸接(jie)近最大值(zhi)☎️，相對誤差(cha)越來越小(xiao)。②在變工況(kuang)狀态下，即(ji)壓力爲0.8MPa、溫(wen)度爲250℃時，孔(kong)闆直徑平(ping)均線膨脹(zhang)系數造成(cheng)的相對誤(wu)差最大，爲(wei)0.85%。③密度的取(qu)值方法有(you)3種，其中公(gong)式法造成(cheng)的誤差最(zui)小，但計算(suan)量較大，使(shi)用查表法(fa)時每☀️個檢(jian)定點的相(xiang)對誤差較(jiao)小，最大相(xiang)對誤差也(ye)沒有超過(guo)0.1%，因此平常(chang)做差壓式(shi)🈲孔闆流量(liang)計的檢定(ding)時，爲方便(bian)📧，密度求取(qu)方式可采(cai)🈚取查表法(fa)。④其他影響(xiang)因素還有(you)流量量程(cheng)與流量計(ji)的不匹配(pei)、孔闆流量(liang)計的安裝(zhuang)方式、各個(ge)部件之間(jian)産生縫隙(xi)而導緻的(de)介質洩露(lu)、脈動流的(de)産生及阻(zu)📱流件✉️對介(jie)質🔴流動的(de)影響、被測(ce)介質的實(shi)🌈際物理性(xing)質測量存(cun)在不确定(ding)性。
　　也有很(hen)多不足之(zhi)處，例如隻(zhi)列舉了介(jie)質爲過熱(re)蒸汽的實(shi)際案例，而(er)并未涉及(ji)介質爲液(ye)體、飽和蒸(zheng)汽、天然氣(qi)的情況，尤(you)其❓當介質(zhi)爲天然氣(qi)時，密度的(de)計算及其(qi)❤️他影響因(yin)素之間的(de)關系更加(jia)複雜，需要(yao)有了大量(liang)數據後才(cai)能進一步(bu)分析。

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