摘要:介(jie)紹了孔(kong)闆差壓(ya)式流量(liang)計 測量(liang)水蒸氣(qi)的工作(zuo)原理,對(dui)導緻孔(kong)闆差壓(ya)式流量(liang)計産生(sheng)測量誤(wu)差的各(ge)種内、外(wai)因素進(jin)行了分(fen)析,并闡(chan)述了相(xiang)應的校(xiao)正補償(chang)方法，爲(wei)今後孔(kong)闆差壓(ya)式流量(liang)計的設(she)計和使(shi)用提供(gong)了借鑒(jian)。
　　目前,國(guo)内外用(yong)于水蒸(zheng)氣流量(liang)測量的(de)儀表主(zhu)要包括(kuo): 孔闆流(liu)量計 、 渦(wo)街流量(liang)計 、 轉子(zi)流量計(ji) 和彎管(guan)流量計(ji)等儀表(biao)。其中,孔(kong)闆差壓(ya)式流量(liang)計是國(guo)内外♈得(de)以研究(jiu)、試驗數(shu)據完善(shan)、實踐經(jing)驗豐富(fu)、标準化(hua)程度的(de)流量計(ji),因其🈲結(jie)構簡單(dan)、制造成(cheng)本較低(di)、性能比(bi)較穩定(ding)、使用壽(shou)命較長(zhang)且已标(biao)準化,因(yin)而在工(gong)業上得(de)到了廣(guang)泛的應(ying)用。孔闆(pan)流量計(ji)由節流(liu)裝置、一(yi)定長度(du)的直管(guan)段、引⛱️壓(ya)管、 差壓(ya)變送器(qi) 、 壓力變(bian)送器 、 溫(wen)度變送(song)器 和流(liu)量計算(suan)機等組(zu)成。在使(shi)用過程(cheng)中,盡可(ke)能地減(jian)小流量(liang)測量誤(wu)差,降低(di)水蒸氣(qi)人爲損(sun)耗,對企(qi)業的生(sheng)産經營(ying)🔞具有重(zhong)要的意(yi)義。
1孔闆(pan)工作原(yuan)理及誤(wu)差補償(chang)方法
1.1孔(kong)闆式流(liu)計的工(gong)作原理(li)
　　孔闆式(shi)流量計(ji)采用差(cha)壓式測(ce)量方法(fa)對流量(liang)進行測(ce)量,即在(zai)🔅管道内(nei)裝入節(jie)流元件(jian)一孔闆(pan)。當水蒸(zheng)氣流過(guo)孔闆📞時(shi),流體速(su)度增大(da),壓力減(jian)小，于是(shi)在孔闆(pan)❌的前後(hou)産生差(cha)壓,利用(yong)具有-定(ding)♊設計尺(chi)寸的孔(kong)闆測量(liang)水蒸氣(qi)流量,在(zai)保證孔(kong)闆前後(hou)有足夠(gou)的直管(guan)段等條(tiao)件下,孔(kong)闆前後(hou)的差♌壓(ya)将随流(liu)量的變(bian)化而變(bian)⚽化,且兩(liang)者具🈚有(you)🈲确定的(de)關系,因(yin)此可以(yi)通過測(ce)量差壓(ya)得到水(shui)📱蒸氣的(de)流量「。根(gen)據國标(biao)GB/T26241993,對于标(biao)準節流(liu)裝置,差(cha)壓△P與流(liu)量qm的函(han)🔞數關系(xi)爲:
 
　　式中(zhong):qm爲質量(liang)流量,kg/s;C爲(wei)流出系(xi)數;D爲管(guan)道内徑(jing),m;ε爲節流(liu)件正🤟端(duan)取壓☔口(kou)平面上(shang)的氣體(ti)膨脹系(xi)數;d爲工(gong)作條件(jian)下節流(liu)件的開(kai)孔🔱直徑(jing),m;ρ爲節流(liu)件人口(kou)端流體(ti)密度,kg/m³.
1.2流(liu)出系數(shu)C的補償(chang)
　　流出系(xi)數C是表(biao)征孔闆(pan)節流裝(zhuang)置特性(xing)的主要(yao)參數,是(shi)雷諾數(shu)Re和⭐β的函(han)數,它是(shi)一個随(sui)流量變(bian)化的量(liang),其值随(sui)Re的增大(da)而🚶‍♀️減小(xiao),當Re大🔴于(yu)一定值(zhi)趨向無(wu)窮大時(shi),C趨向于(yu)常數Ck,而(er)孔徑比(bi)💯β越大,C的(de)變化幅(fu)🏒度也越(yue)大,使C趨(qu)向于常(chang)數Ck的Re也(ye)越大,C與(yu)β和Re之⭕間(jian)的定量(liang)✔️關系爲(wei):
 
　　對于給(gei)定的标(biao)準孔闆(pan),當β爲常(chang)數時,C僅(jin)是Re的函(han)數C=f(Re)。在☁️公(gong)☎️式(1)中,将(jiang)🔱C用公式(shi)(2)而不是(shi)一個常(chang)數來代(dai)替,可提(ti)高計量(liang)🏃‍♀️的精度(du)。
1.3水蒸氣(qi)膨脹系(xi)數ε的補(bu)償
　　差壓(ya)式流量(liang)計在用(yong)來測氣(qi)體和蒸(zheng)氣流量(liang)時,流體(ti)流過節(jie)流裝置(zhi)在節流(liu)件兩邊(bian)都要産(chan)生--定的(de)差壓,在(zai)節流件(jian)的下遊(you)靜壓降(jiang)低,将出(chu)現流束(shu)膨脹，流(liu)束的這(zhe)種膨脹(zhang)使得節(jie)流裝置(zhi)的✏️輸出(chu)(差壓)一(yi)輸人(流(liu)👉量)關系(xi)同不可(ke)壓縮流(liu)體之間(jian)的偏差(cha)。如🚶果不(bu)對這🐆種(zhong)偏差進(jin)行校正(zheng),将會導(dao)🐆緻流量(liang)示值偏(pian)高千分(fen)之幾到(dao)百分之(zhi)幾,尤其(qi)是流量(liang)在較大(da)範圍内(nei)變化時(shi),産生的(de)誤差會(hui)更大,因(yin)此更有(you)必要對(dui)其進行(hang)修正。
1.4孔(kong)闆流計(ji)變更量(liang)t程後的(de)修正
　　盡(jin)管改變(bian)差壓變(bian)送器的(de)差壓範(fan)圍是非(fei)常容易(yi)的事,但(dan)不能隻(zhi)對差壓(ya)範圍做(zuo)調整就(jiu)萬事大(da)吉。這是(shi)因爲孔(kong)闆流量(liang)計量☀️程(cheng)變更後(hou)，管道中(zhong)的常用(yong)流速等(deng)參數将(jiang)發生☂️變(bian)化,流出(chu)系數也(ye)相應有(you)所變化(hua)，因此需(xu)從已知(zhi)節流裝(zhuang)置數據(ju)(從節流(liu)裝置計(ji)算書查(cha)得)和其(qi)他有關(guan)流量數(shu)據(如:變(bian)更後的(de)流量上(shang)限及常(chang)用流量(liang))計♻️算出(chu)新的差(cha)壓上限(xian)。實踐證(zheng)明,若量(liang)程縮小(xiao)後,C和🌏ε均(jun)增大,相(xiang)應的🔞質(zhi)量流量(liang)📱會偏大(da)。
1.5密度ρ的(de)補償
　　在(zai)其他參(can)數不變(bian)的情況(kuang)下,qm與ρ之(zhi)間的關(guan)系爲:qm≈k,√ρ。可(ke)以看💰出(chu),水蒸氣(qi)的流量(liang)與其密(mi)度的平(ping)方根成(cheng)正比關(guan)🔴系。水蒸(zheng)氣是可(ke)壓縮性(xing)氣體，當(dang)其壓力(li)、溫度變(bian)化時,其(qi)密度将(jiang)發生明(ming)顯變化(hua),這将引(yin)起流量(liang)很大的(de)誤✂️差。實(shi)際流體(ti)狀态(壓(ya)力、溫度(du))與♉流量(liang)計設計(ji)時的狀(zhuang)♋态(壓力(li)、溫度)偏(pian)離造成(cheng)的🔅相對(dui)誤差可(ke)由公式(shi)(3)表示:
 
　　假(jia)如設計(ji)孔闆流(liu)量計時(shi)是按照(zhao)1MPa和285℃所對(dui)應的過(guo)熱水蒸(zheng)氣密度(du)🍓ρ=4.374kg/m³設計的(de)，則密度(du)的變化(hua)造成的(de)測量誤(wu)🌈差可能(neng)很大，當(dang)壓力🔞大(da)且溫度(du)低時,測(ce)量值偏(pian)大;當♉壓(ya)力低且(qie)溫度高(gao)時,測量(liang)值偏小(xiao)。水蒸氣(qi)的實際(ji)狀态偏(pian)離孔闆(pan)實際狀(zhuang)🧡态越嚴(yan)重㊙️,所引(yin)起的誤(wu)差越大(da)🌈。要補償(chang)密度變(bian)化所引(yin)起的這(zhe)種誤差(cha),就不能(neng)将公式(shi)(1)中的ρ以(yi)設計工(gong)況下的(de)密度來(lai)代入,需(xu)要将ρ看(kan)作🚶‍♀️壓力(li)和溫度(du)的函數(shu),即ρ=f(P,t)。這也(ye)就是一(yi)般 智能(neng)流量積(ji)算儀 均(jun)要對過(guo)熱蒸汽(qi)進行壓(ya)力溫度(du)補償的(de)原因。
1.6孔(kong)闆内徑(jing)d和管徑(jing)D的誤差(cha)補償
　　測(ce)量水蒸(zheng)氣流量(liang)時，如果(guo)設計工(gong)況爲200℃,孔(kong)闆内徑(jing)爲d,則孔(kong)✉️闆内徑(jing)🌏在實際(ji)工作狀(zhuang)态下的(de)修正公(gong)式爲：
 
　　實(shi)際上d和(he)D偏離設(she)計值造(zao)成的後(hou)果就是(shi)流量測(ce)量系統(tong)的滿度(du)值發生(sheng)了變化(hua),如果将(jiang)d和D的實(shi)際值測(ce)量出來(lai),代人公(gong)式計算(suan)出👅與此(ci)實際值(zhi)相對應(ying)的流量(liang)滿度值(zhi),然後♈用(yong)新的🏃🏻‍♂️滿(man)度值代(dai)替原設(she)計值,置(zhi)人流量(liang)顯示🐪儀(yi)表，則系(xi)統運行(hang)後,尺寸(cun)誤差對(dui)測量系(xi)⛹🏻‍♀️統的影(ying)響就能(neng)得到完(wan)全㊙️的校(xiao)正，這也(ye)㊙️就是每(mei)台流🏃🏻量(liang)計在投(tou)人🐪使用(yong)前進行(hang)修正🈲計(ji)算的主(zhu)要工作(zuo)。
2常見誤(wu)差原因(yin)分析
2.1實(shi)際工作(zuo)狀态引(yin)起的誤(wu)差
　　标準(zhun)孔闆是(shi)按照特(te)定的已(yi)知條件(jian)進行設(she)計的，但(dan)在工作(zuo)過程中(zhong),被測量(liang)介質的(de)各種參(can)數(如溫(wen)度、密度(du)、壓力、黏(nian)度等)與(yu)标♌準孔(kong)闆的額(e)定數值(zhi)有所不(bu)同。如在(zai)常溫附(fu)近🔞時,若(ruo)被測量(liang)介質爲(wei)氣體,溫(wen)度每變(bian)🔴化10℃,氣體(ti)的🏃‍♀️密度(du)則變🚶化(hua)3%左右;在(zai)1個大氣(qi)壓下，被(bei)測氣體(ti)壓力每(mei)變化10Pa,密(mi)度則變(bian)化10%左右(you)。所以在(zai)用标準(zhun)孔闆測(ce)量氣體(ti)時,必須(xu)考慮氣(qi)體溫度(du)和壓力(li)的👈變化(hua)⛱️，以進行(hang)适當的(de)修正。
2.2安(an)裝不正(zheng)确引起(qi)的誤差(cha)
　　對于标(biao)準孔闆(pan),爲了保(bao)證被測(ce)量介質(zhi)流量的(de)精度,标(biao)準孔🔴闆(pan)一定要(yao)按規定(ding)要求進(jin)行正确(que)安裝,否(fou)則将會(hui)🏃‍♂️産生🌈一(yi)定的測(ce)量誤差(cha)。
(1)孔闆的(de)銳面應(ying)迎着流(liu)體的方(fang)向,以确(que)保孔闆(pan)的方向(xiang)⁉️安裝正(zheng)确。
(2)孔闆(pan)的前端(duan)面與管(guan)段軸線(xian)應保證(zheng)垂直,最(zui)大傾斜(xie)度🥰應小(xiao)于1度。
(3)若(ruo)工作環(huan)境的測(ce)量精度(du)要求較(jiao)高,爲了(le)提高測(ce)量的精(jing)度，建議(yi)标準孔(kong)闆前後(hou)的直管(guan)段應盡(jin)量采用(yong)标準直(zhi)管段,然(ran)後再與(yu)主管道(dao)聯接。
(4)新(xin)安裝的(de)管道在(zai)安裝孔(kong)闆前,應(ying)對管道(dao)進行沖(chong)洗和掃(sao)線操❄️作(zuo),從而避(bi)免掃線(xian)時損傷(shang)孔闆的(de)銳面,且(qie)管道内(nei)的💃🏻雜物(wu)在孔闆(pan)前後堆(dui)積也會(hui)降低測(ce)量的精(jing)度。
(5)孔闆(pan)在使用(yong)過程中(zhong),由于受(shou)被測量(liang)介質溫(wen)度的影(ying)響⚽,其自(zi)身會産(chan)生線膨(peng)脹,爲了(le)保證其(qi)端面的(de)平面度(du)和對軸(zhou)線垂直(zhi)度🐆,在安(an)裝過程(cheng)中,要考(kao)慮其工(gong)作過程(cheng)時的自(zi)由伸縮(suo)性♻️。
(6)孔闆(pan)的密封(feng)墊片不(bu)能伸人(ren)管道中(zhong),應盡量(liang)薄,一般(ban)厚度應(ying)小于0.03D。
2.3孔(kong)闆入口(kou)邊緣磨(mo)損引起(qi)的誤差(cha)
　　标準孔(kong)闆在使(shi)用過程(cheng)中，被測(ce)量介質(zhi)對孔闆(pan)的沖刷(shua)腐蝕往(wang)✂️往會造(zao)成測量(liang)裝置的(de)幾何形(xing)狀和尺(chi)寸産生(sheng)㊙️不同程(cheng)度💔的變(bian)化。長期(qi)使用後(hou),孔闆邊(bian)緣的銳(rui)角會變(bian)鈍,在相(xiang)同體積(ji)的被測(ce)量介質(zhi)經過時(shi)所産生(sheng)的壓差(cha)△p将變小(xiao),标⭐準孔(kong)闆的示(shi)值會偏(pian)🍓低,從而(er)引起測(ce)量誤差(cha),爲了保(bao)證測🈚量(liang)的精度(du)，應定期(qi)對孔闆(pan)進行校(xiao)驗、清🔅洗(xi)，以減小(xiao)對孔闆(pan)☂️的沖蝕(shi)和污物(wu)堆積。
2.4引(yin)壓管路(lu)安裝不(bu)當引起(qi)的測量(liang)誤差
　　引(yin)壓管路(lu)應垂直(zhi)或傾斜(xie)安裝,其(qi)傾斜度(du)應大于(yu)1;12.在引壓(ya)管路的(de)安裝過(guo)程中,應(ying)保證彎(wan)曲處圓(yuan)滑過渡(du)🌐,彎曲♋半(ban)徑🈚應大(da)于引壓(ya)管外徑(jing)的5倍，在(zai)測量不(bu)同的介(jie)質時,引(yin)壓管的(de)長度💋和(he)内徑要(yao)符合安(an)裝規定(ding)的要求(qiu)。
2.5引壓管(guan)路堵塞(sai)引起的(de)測量誤(wu)差
　　标準(zhun)孔闆在(zai)使用過(guo)程中，要(yao)保證其(qi)引壓管(guan)暢通,避(bi)免堵塞(sai),放空閥(fa)、三閥組(zu)、腰式法(fa)蘭及連(lian)接件的(de)密封性(xing)能♌應保(bao)證處于(yu)良好狀(zhuang)态,不能(neng)有洩漏(lou)。爲了減(jian)少此類(lei)誤差，平(ping)時應加(jia)強☁️管理(li),提🚶高操(cao)作人員(yuan)的素質(zhi),在使用(yong)過程中(zhong)，操作人(ren)員應做(zuo)好系統(tong)的👉檢修(xiu)、維護✍️和(he)保養工(gong)作,延長(zhang)其使用(yong)壽命，從(cong)而減小(xiao)測量誤(wu)差的産(chan)生。
3結語(yu)
　　使用孔(kong)闆差壓(ya)式流量(liang)計測量(liang)水蒸氣(qi)的流量(liang)涉及一(yi)系列的(de)問題，包(bao)括檢測(ce)裝置、顯(xian)示裝置(zhi)、前後直(zhi)管段以(yi)及輔助(zhu)設備等(deng),要保證(zheng)水蒸氣(qi)流量測(ce)量的精(jing)确度,必(bi)須做到(dao)合理選(xuan)型,正确(que)安裝與(yu)調試，及(ji)時維護(hu)與保養(yang),并對測(ce)量🤞部分(fen)可能引(yin)人的誤(wu)差進行(hang)适當的(de)補償和(he)校正。因(yin)爲在🏃‍♂️使(shi)用過程(cheng)中,當流(liu)量和壓(ya)力波動(dong)較大時(shi),從流量(liang)系數與(yu)流束膨(peng)脹系數(shu)所引人(ren)的系統(tong)誤差較(jiao)大，另外(wai)🈲孔闆長(zhang)期運行(hang)後銳角(jiao)會變鈍(dun)、幾何尺(chi)寸會發(fa)🍉生變化(hua)，系統的(de)測量精(jing)度就會(hui)☁️下降,有(you)時甚至(zhi)無法進(jin)行正常(chang)測量,所(suo)以平時(shi)應加強(qiang)管理,盡(jin)量減小(xiao)⁉️測量誤(wu)差的産(chan)生。

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