差壓式流量計(jì)是根據(jù)流體流動(dòng)的節(jié)流原理進(jìn)行流量測量的。當(dāng)流體在安裝有一個(gè)直徑比管徑小的節(jié)流件的管道中流動(dòng)時(shí)，由于流通面積的突然減小，就使得流束產(chǎn)生局部收縮，流速加快，從而導(dǎo)致流體靜壓能降低，于是在節(jié)流件上、下游之間產(chǎn)生靜壓差，該靜壓差的大小與流過的流體流量大小有關(guān)，所以差壓式流量計(jì)又稱為節(jié)流式流量計(jì)。這種流量計(jì)一般由節(jié)流裝置、導(dǎo)壓管和差壓計(jì)或差壓變送器等組成。由于它具有原理簡明、設(shè)備簡單、維護(hù)費(fèi)用低、應(yīng)用技術(shù)比較成熟、容易掌握等優(yōu)點(diǎn)，因此它是當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用zui廣泛的流量儀表，雖然不斷有一些新型的流量儀表投放市場，但由于結(jié)構(gòu)、造價(jià)、使用條件等原因，仍然改變不了差壓式流量計(jì)在流量測量中的地位。因此，這種流量測量系統(tǒng)的正確使用與維護(hù)仍然是自動(dòng)化儀表工作者必須重視的問題。
1 差壓式流量計(jì)的使用
1臺(tái)差壓式流量計(jì)能否可靠運(yùn)行，達(dá)到設(shè)計(jì)度的要求，正確使用很重要。盡管流量計(jì)的設(shè)計(jì)、制造、安裝都符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，若不注意正確使用，也可能前功盡棄。使用中應(yīng)注意：
1.1 定期檢查檢測元件
差壓式流量計(jì)的檢測元件——節(jié)流裝置，一般安裝于現(xiàn)場嚴(yán)酷的工作場所，在長期運(yùn)行后，無論管道還是節(jié)流裝置都會(huì)發(fā)生一些變化，如堵塞、結(jié)垢、磨損、腐蝕等。檢測件是依靠結(jié)構(gòu)形狀及尺寸保持信號(hào)的準(zhǔn)確度的，因此任何幾何形狀及尺寸的變化都會(huì)帶來附加誤差。然而，通常測量誤差的變化并不能從信號(hào)中覺察到，因此使用者應(yīng)根據(jù)自己的具體情況定期檢查檢測元件。
1.2 注意被測介質(zhì)物性參數(shù)的變化
節(jié)流裝置設(shè)計(jì)計(jì)算中所使用的條件是由用戶提供的，而這些條件在儀表運(yùn)行后發(fā)生變化是難免的，因?yàn)樵O(shè)計(jì)者很難估計(jì)工藝過程的一些變量，如在節(jié)流裝置設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，對(duì)氣體流量是某特定的溫度壓力下的體積流量，在這特定的溫度壓力下，介質(zhì)的密度是一定的，如果在實(shí)際運(yùn)行時(shí)介質(zhì)溫度壓力偏離設(shè)計(jì)值，介質(zhì)的密度也必然會(huì)改變，從流量計(jì)算公式可知，介質(zhì)的密度改變，對(duì)流量值的影響是很可觀的：另一方面，為了工藝操作的方便，儀表指示值給出的是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量，這是根據(jù)介質(zhì)的密度換算出來的，而介質(zhì)密度的改變使其換算關(guān)系也改變。另外，實(shí)際運(yùn)行中經(jīng)常有生產(chǎn)產(chǎn)量逐漸提高的情況。以上這些都會(huì)使被測介質(zhì)的物性參數(shù)發(fā)生變化，這時(shí)使用者要及時(shí)檢查工藝參數(shù)，對(duì)儀表進(jìn)行修正或采取一些措施，如在系統(tǒng)中增加溫度壓力校正環(huán)節(jié)、更換節(jié)流件、調(diào)整差壓變送器量程等。
1.3 進(jìn)行偏離標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定條件的檢查
差壓式流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定工作條件在實(shí)驗(yàn)室里是可以滿足的，但在現(xiàn)場要*比較困難，因此會(huì)帶來測量的附加誤差。由于偏離標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求是難免的，所以使用者應(yīng)當(dāng)估計(jì)偏離的程度，進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?，否則要加大估計(jì)的測量誤差。偏離標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定條件的檢查內(nèi)容有：
（1）結(jié)構(gòu)偏離的檢查
結(jié)構(gòu)偏離的檢查內(nèi)容包括；孔板入口直角銳利度，節(jié)流件厚度，節(jié)流件上游端面平面度，取壓位置，取壓口加工是否規(guī)范或有無堵塞，管徑尺寸與計(jì)算值是否相符，節(jié)流件附近有無產(chǎn)生臺(tái)階和錯(cuò)位，環(huán)室尺寸是否正確，焊接的焊縫有無突出，節(jié)流件是否偏心等。結(jié)構(gòu)偏離標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求的影響見表1。
表1 制造中的問題
序號(hào) 原因 節(jié)流裝置名稱 β 附加誤差值或影響
1 孔板圓筒喉部太厚 標(biāo)準(zhǔn)孔板 0.2 偏離正確厚度2倍,誤差-1%
2 孔板厚度太深 角接取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板 <0.7 偏離正確厚度2倍,誤差<1%
角接取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板 <0.67 偏離取壓口位置0.05D,*.1%
偏離取壓口位置0. 5D,誤差-1.2%
3 偏離取壓口位置 噴咀 <0.6 偏離取壓口位置0.05D,誤差-0.5%
偏離取壓口位置0. 5D,誤差-2.6%
徑距取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板 0.7 下游取壓口偏離下游0.1D,誤差-1%
下游取壓口偏離下游0.1D,誤差1%
4 取壓孔尺寸過大 法蘭取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板 正誤差
5 取壓孔口有毛刺 所有節(jié)流裝置 誤差為-30%~30%
6 支座環(huán)直徑太小 角接取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板 0.7 誤差為-2%~5%
角接取壓標(biāo)準(zhǔn)噴咀 0.75 誤差為-6%~1%
7 支座與法蘭間墊片內(nèi)孔過小 標(biāo)準(zhǔn)孔板和噴咀 誤差為-60%~60%
8 裝置位置不同心 標(biāo)準(zhǔn)孔板和噴咀 0.8 偏心率0.015D,誤差-1%~1%,zui大<5%
9 進(jìn)口圓錐角收斂不正確 文丘里管 用12°角代替15°角,誤差2%
10 進(jìn)口擴(kuò)散角收斂不正確 文丘里管 若不正確,影響壓力損失
11 圓錐與喉部半徑不正確 文丘里管 若不正確,誤差>1.5%
（2）管線布置的偏離檢查
管線布置的偏離檢查內(nèi)容有：阻流件是否靠近節(jié)流裝置，流動(dòng)調(diào)整器的應(yīng)用等是否正確，如使用不當(dāng)，反而會(huì)帶來流場偏移、堵塞、高壓力損失等副作用。其偏離標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求的影響見表2和表3。
表2 阻流件后上游直管段太短
序號(hào) 原因 節(jié)流裝置名稱 β 附加誤差值或影響
1 單個(gè)90°彎頭 所有節(jié)流裝置 誤差隨取壓口面和直管段長度而變
2 同一平面的兩個(gè)90°彎頭 角接取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板 0.55 直管段長度>4D,誤差<1.5%
0.75 直管段長度>4D,誤差<3%
3 不同平面的三個(gè)90°彎頭 角接取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板 0.75 直管段長度>4D,誤差<-5%
4 全開球閥 角接取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板 0.55 直管段長度>4D,誤差<1.5%
0.75 直管段長度>8D,誤差<5%
法蘭取壓和徑距
取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板 <0.75 直管段長度>6D,誤差<2%
5 漸擴(kuò)管（在1.8D長度內(nèi),由0.5D變到D） 角接取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板 0.4 無直管段長度,誤差-10%
0.7 無直管段長度,誤差-50%
6 漸縮管（在1D長度內(nèi),由1.25D變到D） 角接取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板 0.4 無直管段長度,誤差-0.5%~+0.5%
0.7 無直管段長度,誤差+2%
7 溫度計(jì)套管 標(biāo)準(zhǔn)孔板 套管直徑>0.04D和直管段長度<15D,誤差<2%
表3 阻流件后下游直管段太短
序號(hào) 原因 節(jié)流裝置名稱 β 附加誤差值或影響
1 單個(gè)90°彎頭 角接取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板 誤差隨取壓口面而變
2 同一個(gè)平面的兩個(gè)90°彎頭 角接取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板 0.55 直管段長度>ID,誤差<-2%
0.75 直管段長度>ID,誤差<-3%
3 不同平面的三個(gè)90°彎頭 角接取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板 0.55 直管段長度>ID,誤差<-2%
4 全開球閥 角接取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板 0.75 直管段長度>ID,誤差<-2.5%
0.55 直管段長度>ID,誤差<-0.5%
0.75 直管段長度>ID,誤差<-1%
5 節(jié)流裝置與漸縮管（在ID內(nèi),由ID變到0.5D）間無下游直管段長度 角接取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板 <0.4
（3）使用偏離的檢查
使用偏離的檢查內(nèi)容有：孔板有無彎曲變形，節(jié)流件上游端面及節(jié)流件上游測量管有無沉積臟物，孔板入口直角邊緣是否變鈍及破損，文丘里管內(nèi)表面粗糙度有無變化，管壁粗糙度有無增加等。其偏離標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求的影響見表4。
表4 使用中的問題
序號(hào) 原因 節(jié)流裝置名稱 β 附加誤差值或影響
1 孔板變形 標(biāo)準(zhǔn)孔板 不可預(yù)見
2 節(jié)流件上游有沉積物 標(biāo)準(zhǔn)孔板 負(fù)誤差,對(duì)較高β值,誤差增加得多
3 節(jié)流件孔徑有沉積物 標(biāo)準(zhǔn)孔板 正誤差,對(duì)較高β值,誤差增加得多
4 脈動(dòng)流 所有節(jié)流裝置 通常正誤差,誤差很大
5 過低管道雷諾系數(shù) 法蘭取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板 0.3 當(dāng)ReD=1000,誤差-7.5%,ReD=250,誤差-14%
0.6 當(dāng)ReD=1000,誤差-19%,ReD=250,誤差-26
角接或徑距取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板 0.3 當(dāng)ReD=1000,誤差-2.5%,ReD=100,誤差-14%
0.6 當(dāng)ReD=1000,誤差-20%,ReD=200,誤差-25%
6 節(jié)流件上游面粗糙 標(biāo)準(zhǔn)孔板 0.5 粗糙增加,負(fù)誤差增加
7 粗糙度超過規(guī)定 文丘里管 正誤差
1.4 正確估算差壓計(jì)的誤差
差壓計(jì)的不確定度是按引用誤差計(jì)算的，它的誤差分布如表5。
表5 差壓計(jì)誤差分析表（若差壓計(jì)精度為0.5級(jí)）
相對(duì)工作點(diǎn)（工作點(diǎn)/量程）/% 相對(duì)誤差/±% 相對(duì)流量（指示流量/刻度流量）% 差壓計(jì)誤差對(duì)流量值的影響/±%
9 5.56 30 2.36
16 3.13 40 1.77
25 2.00 50 1.41
36 1.39 60 1.18
49 1.02 70 1.01
64 0.78 80 0.88
81 0.62 90 0.78
100 0.5 100 0.71
由表5可看出，若系統(tǒng)在50%以下運(yùn)行，差壓計(jì)的相對(duì)誤差在±1%～±6%之間，對(duì)流量的影響在±1%～±3%之間；同時(shí)由于雷諾數(shù)是流量值的函數(shù)，流量值偏離必定引起雷諾數(shù)的變化，這樣必然引起流出系數(shù)的變化，這些影響集中在一起產(chǎn)生的誤差是較大的。
2 差壓式流量計(jì)的維護(hù)
2.1 維護(hù)的必要性
任何一套差壓式流量計(jì)，其節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算都是根據(jù)用戶提供的介質(zhì)種類、溫度、壓力、流量和管道幾何尺寸等工況參數(shù)計(jì)算的，系統(tǒng)只有在設(shè)計(jì)計(jì)算采用的工況下運(yùn)行，才能保證測量誤差在規(guī)定范圍內(nèi)，若實(shí)際使用工況偏離設(shè)計(jì)工況，系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)就不能保證測量誤差在規(guī)定范圍內(nèi)。然而實(shí)際使用的差壓式流量計(jì)與設(shè)計(jì)工況常常不一致，有的甚至相差懸殊。因此，對(duì)這種測量系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)是必要的。
2.2 維護(hù)的方法
（1）硬維護(hù)。硬維護(hù)就是對(duì)流量測量系統(tǒng)硬件的維護(hù)，如定期對(duì)流量顯示表進(jìn)行校驗(yàn)以確定示值的準(zhǔn)確性，定期檢查閥門、導(dǎo)壓管有無泄露、堵塞，定期排污、排氣等。
（2）軟維護(hù)。軟維護(hù)就是對(duì)流量測量系統(tǒng)運(yùn)行的工況參數(shù)進(jìn)行跟蹤分析與研究計(jì)算，再根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行修正，使系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)接近實(shí)際運(yùn)行工況。軟維護(hù)的內(nèi)容有：收集保管好系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算、制造、安裝等文件資料；在系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后，對(duì)系統(tǒng)的工況進(jìn)行調(diào)查分析研究，若發(fā)現(xiàn)運(yùn)行工況偏離設(shè)計(jì)值，就根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整或修正，如增加溫度壓力校正環(huán)節(jié)等。
隨著企業(yè)不斷走向市場，為了提高經(jīng)濟(jì)效益，使企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營管理進(jìn)一步深化，工藝生產(chǎn)過程中各種物料和能源的流量計(jì)量越來越重要。因此，只有正確使用和加強(qiáng)流量測量系統(tǒng)的維護(hù)，才能滿足企業(yè)的要求，使流量計(jì)量發(fā)揮重要的作用。
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