孔板流量计的误差分析及修正
孔板流量计的误差分析及修正
摘.. 要: 孔板流量计是一种广泛应用于化学工业的流量测量仪表。它在安装、使用和维护等方面存在很多的不足, 从而容易产生流量测量的误差。通过对孔板流量计的研究, 得出引起流量测量误差的各种原因及相关消除方法; 并通过补偿和技术改造等措施对测量误差进行了修正, 从而保证了流量测量的准确性和实效性。这对于孔板流量计的准确计量具有一定的指导作用。
关键词: 流量计.. 测量误差.. 精度.. 孔板.. 计量.. 差压变送器
0.. 引言
目前, 在工业生产过程中, 绝大部分流量测量都是采用标准节流装置孔板与差压变送器配套使用的[ 1- 2]。尽管智能差压变送器的精度可达0. 075级[3], 但由于各种原因, 其测量误差往往很大, 将它作为工业计量仪表进行使用时, 这一问题显得尤为突出。因此, 查找测量误差产生的原因和克服办法, 具有很重要的现实意义。孔板流量计主要由孔板、导压管路和差压变送器三部分构成。孔板是流量计的节流元件, 它将介质流量转换成差压。差压大小再经导压管路传递至差压变送器膜盒的正负压室, 正负压室的隔离膜片通过硅油填充液将差压传递给测量膜片, 使得测量膜片左右偏移。测量膜片作为电容式差压变送器差动电容的一个电极, 与两固定电极组成差动电容器。测量膜片的左右偏移改变了差动电容的大小, 将差动电容加到差压变送器的电路中, 再经放大变换成4~ 20 mA 标准信号, 并以流量的形式显示出来。
1.. 测量误差产生的原因及消除办法
简单地说, 测量误差主要是由安装不规范、维护不及时或误操作、工艺系统或工况改变这三个原因引起的。
1. 1.. 孔板安装不规范
虽然标准节流装置孔板的设计计算是通过大量实验总结出来的[ 5], 不需要实际标定就可直接投入使用, 但在安装过程中有可能出现以下几项不规范甚至错误的情况, 从而导致测量误差的产生。
孔板前后直管段不符合要求: 孔板前后直管段的作用就是为了保证管道内流体的流动稳定, 但由于工艺管道上常有拐弯、分叉、汇合等阻力件出现, 使流体由稳定变为扰动, 从而导致测量误差。消除办法就是按照前后直管道要求, 合理设计节流装置的安装位置。
孔板片上下游面受损或孔板法兰垫片凸出管道内: 在运输孔板或施工人员安装孔板过程中, 容易造成上下游面受损或法兰垫片凸出管道内, 从而导致测量误差。消除办法就是提高施工人员的技术素质和责任心。施工人员在安装孔板前应仔细检查孔板片, 若发现孔板片上下游面受损, 应及时更换; 在安装孔板过程中应避免损坏孔板片; 安装法兰垫片时, 要使法兰垫片中心线和管道中心线一致。
标准孔板上下游面反装: 安装前, 应正确辨认管道内介质流向及孔板方向, 否则将导致测量值偏低。这是因为施工人员的粗心所致, 消除办法就是在安装孔板时, 使孔板上标有.. + ..的面处在流向的上游侧。..不同孔板装错位置: 这种情况一般在试车阶段特别容易出现。在试车阶段, 各工艺管道需要多次吹扫, 频繁拆装孔板。若孔板尺寸一样, 稍不注意就会出现差错, 调换孔板即可恢复正常。
1. 2.. 导压管路安装不规范
导压管路的主要作用是用来传递孔板产生的差压。导压管路安装不规范会造成差压变送器的正负压侧产生附加误差, 从而产生测量误差。
根据一般技术规定, 导压管路的敷设长度应在3~ 50m之间。导压管路太短, 流量测量波动大; 太长, 则产生测量滞后。在测量液体流量时, 敷设导压管路应保证水平管线有1..12的坡度, 使得管道内充满液体, 以免产生测量误差。消除办法就是按照技术规定和设计施工。在测量蒸汽流量时, 导压管路中正负压侧冷凝液罐的取压端不等高。这种情况会产生附加静压误差。消除办法为正确安装冷凝罐, 以保证取压端等高。在设计导压管路的取压方式时, 根据测量介质为液体、气体或蒸汽的不同, 一定要按照有关原则进行设计。除了要注意取压口的方向之外, 还应根据实际情况增加集气器、沉降器或冷凝器[ 6]。
1. 3.. 差压变送器安装不规范
差压变送器安装环境太差, 如震动大、尘土大或者有强腐蚀性的介质。消除办法就是按照有关技术规定选择合适的位置来安装变送器; 若必须在特殊情况的环境下安装, 则应按照现场实际情况增加防护措施, 如增加防护箱或者固定支架。
1. 4.. 孔板变形或结垢
孔板在试车吹扫过程中未及时取下, 被管道中杂物冲击变形; 孔板长期受工艺介质腐蚀和冲刷造成一定程度的变形。孔板变形使得孔板产生的差压值出现偏差。消除的办法是要定期拆卸检查, 发现变形应及时更换。孔板在测量蒸汽、易固化的介质时, 孔板内表面会结垢, 使得孔板开孔尺寸变小, 孔板产生的差压值变大, 出现测量误差。消除办法是要定期拆卸检查, 发现结垢应及时清洗。
1. 5.. 导压管路堵塞或泄漏
测量粘稠易结晶的介质时, 常因伴热等原因造成导压管、截止阀堵塞, 使得输入给差压变送器的差压值发生变化, 产生测量误差。消除办法是按时巡检, 进行排污清洗或用手压泵疏通。测量高压或腐蚀性介质时, 常常会出现导压管或接头泄漏, 造成压力损失、产生差压偏差。消除办法是按时巡检, 堵塞漏洞。
1. 6.. 其他原因
变送器零漂[ 7]
差压变送器经过长期的使用, 零点会发生一定程度的漂移, 从而产生偏差。通常是对变送器进行校验来消除。
误操作
对于设计有隔离罐或冷凝罐的流量测量, 由于差压变送器的三阀组(正压阀、负压阀和平衡阀构成三阀组)操作不当, 会造成介质流失, 从而产生附加误差。消除办法是在操作三阀组时, 在平衡阀开启的情况下严格避免正、负压阀同时打开的状况。这种问题一般情况下不会出现, 实际出现时, 可能引起相当大的测量误差, 应引起我们极大的重视。
工况发生改变
实际工艺介质与设计时的介质在温度、压力、密度、粘度等参数方面存在不一致, 这样经补偿后所得的流量与实际流量产生差别。消除办法是认真核实设计资料及相关参数, 并按照实际情况进行修订, 保证测量的准确性。
系统技术改造
由于系统改造, 造成流量值超出原设计上限, 或者造成管道内介质的状态发生改变, 从而引起测量误差。消除办法是根据系统改造后的实际情况, 重新修改工艺补偿参数, 以满足工艺测量精度要求。
2.. 结束语
通过以上所述, 使我们能够快速地找出孔板流量计测量误差产生的原因并将其消除。产生测量误差的原因很多, 实际工作中应区别对待。对于刚施工投用的流量计, 其测量误差产生的原因多是安装不规范或错误安装所致; 对于长期投用的流量计, 测量误差产生的原因多是维护不及时或误操作; 对于技改后出现的测量误差, 多是系统或者工艺方面的原因。从应用角度来讲, 上述经验是非常有效的。
参考文献
[ 1 ] 杜炳华. 现代化工检测仪表[M ] . 南京: 东南大学出版社, 1993: 34- 50.
[ 2 ] 朱炳兴, 王森. 仪表工试题集[M ]. 北京: 化学工业出版社, 2002: 44- 68.
[ 3 ] 杜维, 乐嘉华. 化工检测技术及显示仪表[M ] . 杭州: 浙江大学出版社, 2005: 38- 62.
[ 4 ] 解怀仁, 杨彬彦. 石油化工仪表控制系统[M ] . 北京: 中国石化出版社, 2004: 50- 68.
[ 5 ] 厉玉鸣. 化工仪表及自动化[M ] . 北京: 化学工业出版社, 2002: 44- 50.
[ 6 ] 蔡夕忠. 化工仪表[M ] . 北京: 化学工业出版社, 2004: 52- 62.
[ 7 ] 吴天送. 化工测量仪表[M ] . 北京: 化学工业出版社, 1998: 42- 49.
