孔板流量計(jì)測(cè)量蒸汽誤差及解決方法

孔板流量計(jì)被廣泛應(yīng)用于化工、食品、煤炭、建筑、交通、輕紡、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域，是改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、提高管理水平和經(jīng)濟(jì)效益的重要計(jì)量工具。上海自動(dòng)化儀表在過(guò)程自動(dòng)化儀表與裝置中，孔板流量計(jì)有兩大功用：作為過(guò)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)的檢測(cè)儀表和測(cè)量物料數(shù)量的總量表。

孔板流量計(jì)的概念及原理

孔板流量計(jì)，就是在管道內(nèi)部加裝一個(gè)中間開(kāi)孔的圓板，然后測(cè)量蒸汽在孔板前后的壓力差，經(jīng)過(guò)計(jì)算換算出蒸汽的流量。因?yàn)檎羝牧魉僭诠?jié)流件處（孔板）形成局部收縮，靜壓力降低，流速增加，于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓差。根據(jù)流動(dòng)連續(xù)性方程（質(zhì)量守恒定律）和伯努利方程（能量守恒定律），流量的大小與差壓的大小存在一定的比例關(guān)系：M2∝ΔP。式中，M為流量；ΔP為差壓。通過(guò)引壓管將差壓信號(hào)引入差壓變送器，差壓變送器將差壓信號(hào)送入流量積算儀，積算儀將差壓信號(hào)換算成流量信號(hào)。同時(shí)通過(guò)溫度和壓力傳感器測(cè)出蒸汽的溫度和壓力，積算儀根據(jù)當(dāng)時(shí)的溫度和壓力計(jì)算出補(bǔ)償后的質(zhì)量流量。制造一個(gè)孔板流量計(jì)需要以下參數(shù)：管道的口徑（管徑×壁厚）；孔板流量計(jì)測(cè)量的介質(zhì)；被測(cè)介質(zhì)的工作溫度；被測(cè)介質(zhì)的工作壓力（好大壓力、好小壓力、正常壓力）；被測(cè)介質(zhì)的工作流量（好大流量、好小流量、正常流量）；被測(cè)介質(zhì)的黏度。

孔板流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

孔板流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：地衣，適用于較大口徑管道的計(jì)量（目前口徑大于DN600mm的流量計(jì)一般只能選用孔板）；第二，經(jīng)久耐用；第三，標(biāo)定全面；第四，耐高溫耐高壓。

孔板流量計(jì)的缺點(diǎn)：地衣，對(duì)節(jié)流裝置、引壓管、冷凝罐安裝要求很高，安裝較為復(fù)雜。第二，孔板流量計(jì)整體校驗(yàn)比較困難，目前只能對(duì)差壓傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器單好進(jìn)行校驗(yàn)，整體的精度難于確保。

實(shí)際使用中產(chǎn)生的誤差解決方法

   現(xiàn)在熱電聯(lián)產(chǎn)的供熱形式已廣泛應(yīng)用于大中供熱公司，主要的優(yōu)點(diǎn)是有熱源有保證，而且價(jià)格低廉。我公司采用這種形式供熱已多年，從電廠到換熱站的蒸汽管道，在電廠出口處安裝了一個(gè)DN600mm的孔板流量計(jì)，用于測(cè)量蒸汽的流量和用量。該流量計(jì)從開(kāi)始使用到現(xiàn)在已將近20年，在這期間，由于各種方面的原因，曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)各種各樣偏大或偏小的誤差，我們采取了各種對(duì)應(yīng)的措施。根據(jù)筆者的記錄，總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)，僅供大家參考。

一.負(fù)誤差的分析及解決辦法

1 孔板安裝不正確

    孔板的尖銳一側(cè)應(yīng)該迎著流體流向?yàn)槿肟诙?，呈喇叭口形的一?cè)為出口端。如果裝反，顯示將會(huì)偏小許多。

    解決辦法：檢查孔板安裝方向，正確安裝孔板。

2 孔板入口邊緣磨損

    如果孔板使用時(shí)間較長(zhǎng)，特別是在被測(cè)介質(zhì)夾雜固體顆粒等雜物情況下，都會(huì)造成孔板的幾何形狀和尺寸的變化，如果造成開(kāi)孔變大或開(kāi)孔邊緣變鈍，測(cè)量壓差就會(huì)變小，流量顯示就會(huì)偏低。

    解決辦法：對(duì)孔板進(jìn)行重新加工，使開(kāi)口達(dá)到要求；嚴(yán)重時(shí)進(jìn)行更換。

3 變送器零點(diǎn)漂移

    如果使用時(shí)間較長(zhǎng)，變送器的零點(diǎn)可能會(huì)發(fā)生漂移，如果是負(fù)漂移，顯示的差壓將會(huì)減小，顯示的流量也會(huì)減小。

    解決辦法：對(duì)變送器的零點(diǎn)進(jìn)行校正。

4 上下游直管段長(zhǎng)度不夠

    上下游直管段長(zhǎng)度如果不夠，氣體將得不到充分發(fā)展，會(huì)使計(jì)量結(jié)果造成較大誤差，如果上游在規(guī)定直管段內(nèi)存在多個(gè)彎頭，將使計(jì)量結(jié)果偏低。

    解決辦法：改造蒸汽管道，使上下游直管段長(zhǎng)度達(dá)到規(guī)定要求。在節(jié)流裝置之前加裝整流器。

5 差壓變送器的三閥組漏氣

    如果三閥組中的高壓閥或平衡閥漏氣，將會(huì)導(dǎo)致測(cè)量差壓減小，測(cè)量結(jié)果就會(huì)偏低。

    解決辦法：如果三閥組中的高壓閥門(mén)漏氣，將該閥門(mén)進(jìn)行緊固，必要時(shí)進(jìn)行更換。如果三閥組中的平衡閥內(nèi)漏，將該閥門(mén)進(jìn)行緊固，必要時(shí)進(jìn)行更換。

6 隔離液液位高度不等

    引壓管中從冷凝罐到差壓變送器中的液位是為了將高溫介質(zhì)與差壓變送器隔開(kāi)，保護(hù)差壓變送器。如果低壓側(cè)液位高度低于高壓側(cè)液位高度，將導(dǎo)致測(cè)量差壓減小，測(cè)量流量就會(huì)減小。

    解決辦法：檢查高低側(cè)冷凝罐的高度是否一致，如果不一致，進(jìn)行校正。檢查冷凝罐的高度是否高于蒸汽管道，如果低于管道，將冷凝罐的高度抬高。

二.正誤差的分析及解決辦法

1 流通截面積的變化

    在現(xiàn)場(chǎng)使用中，孔板表面可能會(huì)黏結(jié)上一層污垢或雜質(zhì)，導(dǎo)致流通截面積變小，測(cè)量差壓就會(huì)增大，從而測(cè)量流量增大。

    解決辦法：檢查孔板周?chē)欠窀蓛?，?duì)其進(jìn)行清洗。

2 變送器零點(diǎn)漂移

    如果使用時(shí)間較長(zhǎng)，變送器的零點(diǎn)可能會(huì)發(fā)生漂移，如果是正漂移，顯示的差壓將會(huì)增大，顯示的流量也會(huì)增大。

    解決辦法：對(duì)變送器的零點(diǎn)進(jìn)行校正。

3 上下游直管段長(zhǎng)度不夠

  上下游直管段長(zhǎng)度如果不夠，氣體將得不到充分發(fā)展，會(huì)使計(jì)量結(jié)果造成較大誤差，如果上游在規(guī)定直管段內(nèi)存在單個(gè)彎頭或平面雙彎頭，將使計(jì)量結(jié)果偏高。

    解決辦法：改造蒸汽管道，使上下游直管段長(zhǎng)度達(dá)到規(guī)定要求。在節(jié)流裝置之前加裝整流器。

4 孔板厚度不符合規(guī)定

  標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定孔板厚度應(yīng)介于孔板開(kāi)孔厚度e與0.05D之間。如果超出這個(gè)范圍，將使氣體流過(guò)孔板的阻力損失增大，使計(jì)量值比實(shí)際值偏高。

    解決辦法：檢查孔板厚度，如果超出這個(gè)范圍，進(jìn)行更換。

5 差壓變送器的三閥組漏氣

   如果三閥組中的低壓閥漏氣，將會(huì)導(dǎo)致測(cè)量差壓增大，測(cè)量結(jié)果就會(huì)增大。

   解決辦法：如果三閥組中的低壓閥門(mén)漏氣，將該閥門(mén)進(jìn)行緊固，必要時(shí)進(jìn)行更換。

6 隔離液液位高度不等

引壓管中從冷凝罐到差壓變送器中的液位是為了將高溫介質(zhì)與差壓變送器隔開(kāi)，保護(hù)差壓變送器。如果低壓側(cè)液位高度高于高壓側(cè)液位高度，將導(dǎo)致測(cè)量差壓增大，測(cè)量流量就會(huì)增大。

   解決辦法：檢查高低側(cè)冷凝罐的高度是否一致，如果不一致，進(jìn)行校正。檢查冷凝罐的高度是否高于蒸汽管道，如果低于管道，將冷凝罐的高度抬高。

  綜上所述：

  孔板流量計(jì)的測(cè)量誤差主要是由以下3方面的原因引起的：安裝不規(guī)范、維護(hù)不及時(shí)或誤操作、工藝系統(tǒng)或工況改變。在孔板流量計(jì)的使用過(guò)程中，如果發(fā)生誤差，可以從這3方面進(jìn)行分析，然后尋找解決的辦法。

    （1）針對(duì)安裝不規(guī)范的問(wèn)題，在安裝孔板流量計(jì)前，一定要把蒸汽的情況（設(shè)計(jì)溫度、設(shè)計(jì)壓力等）、管道的情況、引壓元件的情況、傳感器的情況了解清楚，根據(jù)孔板流量計(jì)安裝規(guī)范，制定準(zhǔn)確的安裝方案。在安裝孔板流量計(jì)時(shí)，要嚴(yán)格按照安裝方案進(jìn)行施工。在安裝孔板流量計(jì)后，要經(jīng)常對(duì)各個(gè)安裝部件進(jìn)行檢查，確保測(cè)量的精度。

    （2）針對(duì)維護(hù)不及時(shí)或誤操作的問(wèn)題，對(duì)孔板流量計(jì)的部件，尤其是取源部件，要經(jīng)常進(jìn)行位置精度檢查，保證差壓傳感器所顯示的差壓是孔板測(cè)得的真實(shí)差壓。在平時(shí)對(duì)流量計(jì)進(jìn)行操作時(shí)，要嚴(yán)格按照操作規(guī)程來(lái)做，避免誤操作，給表計(jì)帶來(lái)?yè)p壞。

    （3）上海自動(dòng)化儀表針對(duì)工藝系統(tǒng)或工況改變的情況，在使用過(guò)程中，要及時(shí)對(duì)二次儀表的參數(shù)進(jìn)行修改，避免因換算錯(cuò)誤給測(cè)量帶來(lái)誤差。