摘要:介紹了孔闆(pan)差壓式流量計 測(cè)量水蒸氣的工作(zuo)原理,對導緻孔闆(pan)差壓式流量計産(chǎn)生🌈測量🈲誤差的各(ge)種内、外因素進行(hang)了分析,并🈲闡述了(le)相應的校正補償(cháng)方法，爲今後孔闆(pan)差壓式⛷️流量計的(de)設計和使用提供(gòng)了🔆借鑒。
　　目前,國内(nèi)外用于水蒸氣流(liú)量測量的儀表主(zhu)要包括: 孔闆流量(liang)計 、 渦街流量計 、 轉(zhuǎn)子流量計 和彎管(guan)流量計等儀表。其(qí)中,孔闆差壓式流(liú)量計是國内外👅得(de)以研究、試驗數據(jù)完善、實踐經驗豐(fēng)富、标✂️準化程度的(de)流量計,因其⛱️結構(gòu)簡單、制造成本較(jiao)低、性能比較穩定(ding)🐆、使用壽命較長且(qiě)已标準化,因而在(zai)🌈工業上得到了廣(guang)泛的應用。孔闆流(liu)量計由節流裝🤞置(zhì)、一定長度的直管(guǎn)段、引壓管、 差壓變(bian)送器 、 壓力變送器(qi) 、 溫度變送器 和流(liu)量計算機等組成(chéng)。在使用過程中,盡(jìn)可能地減🏃‍♂️小流量(liàng)測量誤差,降低水(shui)蒸氣人爲損耗,對(duì)企業的生産經營(yíng)具有重要的意義(yì)。
1孔闆工作原理及(jí)誤差補償方法
1.1孔(kong)闆式流計的工作(zuo)原理
　　孔闆式流量(liang)計采用差壓式測(ce)量方法對流量進(jin)行測量,即👉在管道(dào)内裝入節流元件(jian)一孔闆。當水蒸氣(qi)流過孔闆時,流體(tǐ)速度增👅大,壓力減(jiǎn)小，于是在孔闆的(de)前後産生差🔴壓,利(li)用具有-定設計尺(chi)寸的孔闆測量水(shuǐ)蒸氣🥰流量,在保證(zhèng)孔闆前後有足夠(gòu)的直管段等條件(jian)下,孔闆前後的差(chà)壓将随流量的變(biàn)化而變化,且兩者(zhe)具有确定的關系(xì),因此可以通過測(ce)量差㊙️壓得到水蒸(zheng)氣的流量「。根據國(guo)标GB/T26241993,對于标準節流(liu)裝置,差壓△P與流量(liàng)qm的函數關系爲:
 
　　式(shi)中:qm爲質量流量,kg/s;C爲(wei)流出系數;D爲管道(dao)内徑,m;ε爲節流件正(zhèng)端取壓口平面上(shang)的氣體膨脹系數(shu);d爲工作條件下節(jie)流件的開孔直徑(jing),m;ρ爲節流件人口端(duan)流體密度,kg/m³.
1.2流出系(xì)數C的補償
　　流出系(xì)數C是表征孔闆節(jie)流裝置特性的主(zhu)要參數,是雷諾數(shù)Re和β的函數,它是一(yī)個随流量變化的(de)量,其值随💜Re的增大(dà)而減小,當Re大于一(yi)定值趨向無窮大(da)時👉,C趨向于常數Ck,而(er)孔徑比β越大,C的✊變(bian)化幅度也越大,使(shǐ)C趨向于常數Ck的Re也(ye)越大,C與β和Re之間的(de)定量關系爲:
 
　　對于(yú)給定的标準孔闆(pan),當β爲常數時,C僅是(shi)Re的函數C=f(Re)。在公式(1)中(zhōng),将C用公式(2)而不是(shi)一個常數來代替(tì),可提高計量的精(jīng)度。
1.3水蒸氣膨脹系(xì)數ε的補償
　　差壓式(shi)流量計在用來測(ce)氣體和蒸氣流量(liàng)時,流體流過節流(liú)裝☂️置在節流件兩(liang)邊都要産生--定的(de)差壓,在節流件的(de)下✂️遊靜♌壓降低,将(jiāng)出現流束膨脹，流(liú)束的這種膨脹使(shǐ)得節流裝置的輸(shū)出(差壓)一輸人(流(liú)🆚量)關系同不可壓(yā)縮流體之間的偏(piān)差。如果不對這🏃🏻種(zhǒng)偏差進行✂️校正,将(jiang)會導緻流量示值(zhí)✨偏高千分之幾到(dao)百分之幾,尤其是(shì)流量在😍較大範圍(wei)内變化時,産生的(de)誤差會更大,因此(cǐ)🔴更有必要對其進(jìn)行修正。
1.4孔闆流計(ji)變更量t程後的修(xiū)正
　　盡管改變差壓(yā)變送器的差壓範(fan)圍是非常容易的(de)🔞事,但不能隻對差(cha)壓範圍做調整就(jiu)萬事大吉。這是因(yīn)爲♊孔闆流量計量(liàng)程變更後，管道中(zhong)的常用流速等參(can)數将發生💃🏻變化,流(liu)出系數也相應有(you)所變化，因此需從(cóng)已知節流裝置數(shu)據(從節流裝置計(ji)算書查得)和其他(tā)有關流量數據(如(ru):變更後的流量上(shàng)限及常用流量)計(ji)算🔆出新的差壓上(shàng)限。實踐證明,若量(liàng)程縮小後,C和ε均增(zeng)大,相應的質量流(liu)量㊙️會偏大。
1.5密度ρ的(de)補償
　　在其他參數(shù)不變的情況下,qm與(yǔ)ρ之間的關系爲:qm≈k,√ρ。可(kě)以看出,水蒸氣的(de)流量與其密度的(de)平方根成正比關(guan)系。水蒸氣是可壓(ya)縮🛀🏻性氣體，當其壓(yā)力、溫度變化時,其(qi)密度将發生明顯(xian)變📧化,這将引起流(liu)量很大的誤差。實(shí)際流體狀态(壓力(li)、溫度)與流量計設(shè)❤️計時的狀态(壓力(lì)、溫度💔)偏離造成的(de)相對誤差可☁️由公(gong)式(3)表示💔:
 
　　假如設計(ji)孔闆流量計時是(shi)按照1MPa和285℃所對應的(de)過熱水蒸氣密🔅度(du)㊙️ρ=4.374kg/m³設計的，則密度的(de)變化造成的測量(liàng)誤差可能很大，當(dāng)🌍壓力大且溫度低(dī)時,測量值偏大;當(dang)壓力低且溫度高(gāo)時,測量值偏小。水(shui)蒸氣的實際狀态(tài)偏離孔闆實際狀(zhuang)态越嚴重,所引起(qǐ)的誤差越大。要補(bu)償密度變化所引(yin)起的這種誤差,就(jiu)不能将公式(1)中的(de)ρ以設計♻️工況下的(de)密度來代入,需要(yào)将ρ看作壓力和溫(wen)度的函數,即ρ=f(P,t)。這也(yě)就是一般 智能流(liu)量積算儀 均要對(dui)過熱蒸汽進行壓(yā)力溫度補償的原(yuán)因。
1.6孔闆内徑d和管(guan)徑D的誤差補償
　　測(cè)量水蒸氣流量時(shi)，如果設計工況爲(wei)200℃,孔闆内徑爲d,則孔(kong)闆内徑在實際工(gong)作狀态下的修正(zheng)公式爲：
 
　　實際上d和(he)D偏離設計值造成(chéng)的後果就是流量(liang)測量♍系統的滿度(du)值發生了變化,如(ru)果将d和D的實際值(zhí)測量出🔆來,代人公(gōng)式計算出與此實(shi)際值相對應的流(liu)量滿度值,然後🧡用(yòng)新的滿度值㊙️代替(ti)原設計值,置人流(liú)量顯示儀表，則系(xì)統運行後❗,尺寸誤(wù)差對測量系統的(de)影響就📞能得到完(wan)全的校正，這也💞就(jiù)是每台流🏃🏻量計在(zài)投人使用前進行(háng)修正計算的主要(yào)工作。
2常見誤差原(yuán)因分析
2.1實際工作(zuo)狀态引起的誤差(cha)
　　标準孔闆是按照(zhào)特定的已知條件(jian)進行設計的，但在(zai)工作🥰過程👌中,被測(cè)量介質的各種參(can)數(如溫度、密度、壓(yā)力、黏度等)與标準(zhǔn)孔闆的額定數值(zhi)有所不同。如在常(cháng)溫附近時,若被測(ce)量介質爲氣體,溫(wen)度每變化10℃,氣體的(de)密度則變化3%左右(you);在1個大氣壓下，被(bèi)測氣體壓力每變(bian)化10Pa,密度則變化10%左(zuo)右。所以在用标準(zhǔn)孔👌闆測量氣體時(shí),必須考慮氣體🏃溫(wēn)度和壓力的變化(huà)，以進行适當的修(xiū)正。
2.2安裝不正确引(yin)起的誤差
　　對于标(biao)準孔闆,爲了保證(zhèng)被測量介質流量(liàng)的精度✔️,标準✂️孔闆(pan)🎯一定要按規定要(yao)求進行正确安裝(zhuāng),否則✔️将會産生一(yī)定❤️的測量誤㊙️差。
(1)孔(kong)闆的銳面應迎着(zhe)流體的方向,以确(què)保孔闆的方向安(an)裝正确。
(2)孔闆的前(qian)端面與管段軸線(xiàn)應保證垂直,最大(dà)傾斜度應小于1度(dù)。
(3)若工作環境的測(ce)量精度要求較高(gāo),爲了提高測量🚶‍♀️的(de)精度，建🙇🏻議标準孔(kǒng)闆前後的直管段(duàn)應盡量采用标準(zhǔn)直管段,然後再與(yu)主管道聯接。
(4)新安(an)裝的管道在安裝(zhuāng)孔闆前,應對管道(dao)進行沖洗👅和掃線(xiàn)操作,從而避免掃(sao)線時損傷孔闆的(de)銳面,且管道内的(de)雜物在孔闆前後(hou)堆積也會降低測(cè)量的精度。
(5)孔闆在(zài)使用過程中,由于(yú)受被測量介質溫(wen)度的影響,其🚶‍♀️自身(shēn)會産生線膨脹,爲(wèi)了保證其端面的(de)平面度和對軸線(xian)垂直度,在安裝過(guo)程中,要考慮其工(gōng)作過程時的自由(you)伸縮性🔴。
(6)孔闆的密(mi)封墊片不能伸人(ren)管道中,應盡量薄(bao),一般厚度應小于(yu)0.03D。
2.3孔闆入口邊緣磨(mó)損引起的誤差
　　标(biao)準孔闆在使用過(guò)程中，被測量介質(zhì)對孔闆的沖刷🔅腐(fu)蝕🏃🏻往往💯會造成測(ce)量裝置的幾何形(xing)狀和尺寸♊産生💚不(bú)同🐕程度的變化。長(zhǎng)期使用後,孔闆邊(biān)緣的銳角會變鈍(dun),在相🤩同體積⭐的被(bèi)測量介質經過時(shí)所産⚽生的壓差△p将(jiāng)變小,标準孔闆的(de)👌示值會偏低,從而(er)引🙇‍♀️起測量誤差,爲(wei)了保證測量的精(jing)度，應定期對孔闆(pǎn)📞進行校驗、清洗，以(yi)減小對孔闆🥵的沖(chòng)蝕和污物堆積♍。
2.4引(yǐn)壓管路安裝不當(dāng)引起的測量誤差(cha)
　　引壓管路應垂直(zhi)或傾斜安裝,其傾(qing)斜度應大于1;12.在引(yǐn)壓管路的👌安裝過(guo)程中,應保證彎曲(qu)處圓滑過渡,彎曲(qǔ)半徑應大于引壓(ya)管外徑的5倍，在測(ce)量不同的介質時(shí),引壓管的長度👉和(he)内徑🌍要符合安裝(zhuang)規定的要求。
2.5引壓(ya)管路堵塞引起的(de)測量誤差
　　标準孔(kong)闆在使用過程中(zhōng)，要保證其引壓管(guan)暢通,避免堵塞,放(fàng)空💋閥、三閥組、腰式(shi)法蘭及連接件的(de)密封性能應保證(zheng)處于良好狀态,不(bú)能有洩漏。爲了減(jian)少此類誤差，平時(shi)🏃‍♀️應加強管理,提高(gāo)操作人員的素質(zhi)😍,在使用過程中，操(cāo)作㊙️人員應做好系(xi)統的檢修、維護和(he)保養工作,延長其(qí)使用🆚壽命，從而減(jian)小測量誤差的産(chǎn)生。
3結語
　　使用孔闆(pǎn)差壓式流量計測(cè)量水蒸氣的流量(liang)涉及一系列的問(wèn)題，包括檢測裝置(zhi)、顯示裝置、前後直(zhi)管段以㊙️及輔助設(she)備等,要保證水蒸(zheng)氣流量測量的精(jīng)⁉️确度,必須做到合(hé)理選型,正确安裝(zhuāng)與調試，及時維護(hu)與保養,并對測量(liang)㊙️部分可能引人的(de)誤差進行适🔴當的(de)補償和校正。因爲(wei)在使用過程中,當(dang)流量和壓力波動(dòng)較大時,從流量系(xi)數與😍流束膨脹系(xì)數所引人的系統(tǒng)誤差較大，另外孔(kǒng)闆長期運行後銳(ruì)角會變鈍、幾何尺(chǐ)寸會發生變化，系(xi)統的測量精度就(jiù)會🌈下降,有時甚至(zhì)無法進行正常測(cè)量,所以平時應加(jiā)強管理,盡量減小(xiǎo)✔️測量誤差的産生(shēng)。

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