对提高孔板流量计测量准确性的思考

摘要：流体的测量在莱钢生产工艺中有着举足轻重的地位，其中孔板流量计在莱钢有着广泛的应用。本文着重对孔板流量计的工作原理进行细致的分析，并且对如何提高孔板流量计的准确性进行深入的研究。
一、孔板流量计概述
孔板流量计是根据安装于管道中流量检测元件产生的差压、已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来测量流量的仪表。它是由一次装置和二次装置组成。一次装置称流量测量元件，它安装在被测流体的管道中，产生与流量成比例的压差，供二次装置进行流量计算。二次装置称显示仪表，它接收测量元件产生的差压信号，并将其转换为相应的流量。
二、孔板流量计的特点
1．节流式差压流量汁应用范围广泛，节流件标准孔板结构简单，价格便宜，使用寿命长。标准型节流装置无需实流校准，即可投入使用，在流量计中也是唯～的。
2．标准检测元件有标准，比其他流量计厂家的自身标准或合作标准有着更强的可信度。
因此，检测元件与差压显示仪表可分别由不同厂家生产，便于形成规模经济。
3．测量的度不高，属于中等精度，由于众多因素的影响，度难以提高。
4．测量范围较小，压力损失大（指孔板、喷嘴），由于仪表信号（压差）与流量为平方
关系，一般范围度仅为3：1-4：1。
5．现场安装条件要求高，如需要较长的直管段（指孔板、喷嘴），一般难满足。而且一
旦导压管管路过长，则易产生泄漏、堵塞、冻结等故障。
三、孔板流量计的工作原理
1．孔板流量测量系统工作流程。
孔板流量测量系统的组成及工作流程简化框图如下图所示。被测剥象是流体的
流量Q，流量经节流式流量计产生静压差，其大小与流体流量有关，再经过电容式差压传
感器和变压器电桥转化为电压输出。有效值AC／DC转换器和平方器对其进行信号调理，
后通过A／D转换器将模拟信号转换成数字信号，并通过LED显示}b来。

2．节流式流量计的基本原理。
节流式流量计工作原理如下图所示。当流体通过设置在管道中的节流件时，造成流束局部收缩，其流速提高，压力减小，在节流件前后产生压差，此差压值与该流量的平方成正比。根据上图可以看出．装在管道中的孔板是一片带有圆孔的薄板。孔的中心位于管子的中心线上。假定流体是不可压缩的，其粘性可以忽略不计，而且是稳流的，那么，对于通过截面1和截面2的流体可由伯努利方程和连续方程来表示：

式（3）是在理想情况下推导出来的，在实际应用中必须加上各种修正。从图2可以看出，流体通过节流机构以后，截面缩小了，由于流体存在惯性，所以缩小了的流束的小横截面A应该是在距节流机构稍微往下远一点的地方，即A应比节流机构的开口面积Ao要小，这个现象叫做缩流。又由于流体存在粘性的影响，因此，必须对实用的节流机构在实际测定时加修正系数α。同时，考虑到流体的可压缩性，也必须对式（3）进行可压缩性修正，由此式（3）可表示为：

由式（5）可知，差压与流量的平方成正比四、提高孔板流量计测量准确性的方法孔板流量测量系统主要由标准节流装置、差压信号管路、管路上的一次阀、二次阀、平衡阀、差压变送器和显示仪表组成。要想使差压流量测量系统能准确测量，应保证标准节流装置正确安装、仪表管路及阀门正常投用、差压变送器正常工作。
1．保证标准节流装置的正确安装。
只有正确安装标准节流装置，才可以得到正确的差压Ap信号，从而才可以计算出正确的流量。标准节流装置的安装必须按照以下条件进行：（1）安装位置的选择应满足*D后5D的直管段要求（D为管道内径），如果直管段过小，则会产生气流漩涡或流速不均的情况，影响计量的准确性。（2）节流装置端面应与管道轴线垂直。（3）节流件开孔应与管道中心同心，在两个互相垂直的对角线方向上，测量环室边缘与法兰边缘距离之差不应大于lmm。（4）由于节流件取压口装设在夹紧环或环室上，因此在安装节流件时，如被测介质为液体时应考虑到防止气体进入导压管，如被测介质为气体时应考虑到防止混合脏物进入导压管。（5）在节流装置前后长度均为2D的一段管道内壁上。不得有任何凹坑和肉眼可见的突出物，如早缝，温度计套管等。
2．保证仪表管路及阀门正常投用。
仪表管路安装应符合以下条件：（1）仪表导压管管路应能抗腐蚀，一般采用钢管或铜管，其内径应在12mm～15mm之间。（2）管路总长度一般不超过50m和不小于3m。若被测介质温度高于100℃，则长度不应小于6m。（3）应根据被测介质的压力采用耐压强度足够的仪表管。一般汽水取样多用无缝钢管，测量风量等微压介质时可用瓦斯管。（4）导压管敷设完毕后，应作严密性试验或耐压试验。（5）仪表管路的装设应保持垂直，或与水平之问有不小于1％一10％的倾斜角度，整个仪表管路应向同一方向倾斜，在低处安装放水阀。（7）管路拐弯处应均匀弯曲和不得变扁，弯曲半径不得小于管子外径的8～lO倍。
3．保证差压变送器正常工作。
差压变送器将羞压信号转化成电流信号，它能否准确转换影响到测量的准确性。为保证差压变送器正常工作，应定期对其进行检定，具体检定项目须达到的要求如下：（1）差压变送器的误差不能超过其允许的基本误差。（2）差压变送器的回程误差不得超过允许基本误差的值。（3）差压变送器在承受额定工作压力时，不得有泄漏及损坏现象。（4）当差压变送器无测量信号时，应能承受正、负压室同时施加的额定工作压力。（5）当负载电阻在差压变送器允许范围内变化时，其输出电流的变化不应超过允许基本误差的值。（6）电源电压在190—21OV范围内变化时，变送器输出电流的变化不应超过允许基本误差的值。（7）差压变送器应能承受量程的125％的超负荷试验。试验后仍符合全部技术要求。本文出自：分体式电磁流量计转载需注明