鴻昇提醒您，如果您想了解孔板流量計(jì)的測(cè)量精度，首先我們來(lái)看看孔板流量計(jì)的組成部分。希望下面的內(nèi)容能幫到你。

一、孔板流量計(jì)的組成

孔板流量計(jì)是由標(biāo)準(zhǔn)孔板和差壓變送器組成的差壓流量裝置。它可以測(cè)量氣體、蒸汽、液體和天然氣的流量，廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、供熱、供水等領(lǐng)域的過(guò)程控制和測(cè)量。如圖1所示。

圖1孔板流量計(jì)的組成

1-標(biāo)準(zhǔn)孔板2-壓力管道3-三個(gè)閥組4-差壓計(jì)

二、孔板流量計(jì)的工作原理

1.測(cè)量原理

孔板流量計(jì)是一種基于相似原理和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的瞬時(shí)流量計(jì)。天然氣孔板流量計(jì)基于流體通過(guò)設(shè)置在循環(huán)管道上的流阻元件時(shí)確定的壓差與流體流量之間的關(guān)系，通過(guò)測(cè)量壓差值來(lái)獲得流體流量。

2.流體運(yùn)動(dòng)方程

如圖2所示，根據(jù)流量連續(xù)性方程(質(zhì)量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)，天然氣孔板流量計(jì)的流量方程為:

公式(1)

其中:q為體積流量；β是直徑比，β= d/d；d為工作狀態(tài)下節(jié)流元件的孔徑；d為工作狀態(tài)下上游管道的內(nèi)徑；Ao是孔口的橫截面積；c是流出系數(shù)；δ為節(jié)流裝置前后實(shí)測(cè)壓差；p是節(jié)流裝置上游的流體密度；ε是膨脹系數(shù)。

圖2流體流經(jīng)節(jié)流元件時(shí)壓力和流量的變化

3.流動(dòng)狀態(tài)的要求

孔板流量計(jì)的流量系數(shù)C是在特定的實(shí)驗(yàn)室參考條件下，由大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)推導(dǎo)出來(lái)的計(jì)算方法。因此，為了保證測(cè)量精度，氣流狀態(tài)應(yīng)滿足以下四個(gè)要求:

3.1流體必須是牛頓流體，在物理和熱力學(xué)上是均勻單相的，或者可以認(rèn)為是單相流體。

3.2流體流動(dòng)是穩(wěn)定流動(dòng)或緩慢變化的流動(dòng)，隨時(shí)間變化很小。

3.3流體必須充滿管道流動(dòng)。在流過(guò)節(jié)流元件之前，流體應(yīng)該是充分湍流的，流束平行于管軸不旋轉(zhuǎn)，流過(guò)節(jié)流元件時(shí)不發(fā)生相變。

3.4流體通過(guò)孔板節(jié)流裝置的流量，孔板下游靜壓與孔板上游靜壓之比必須不小于0.75，管道雷諾數(shù)Re≥5000(轉(zhuǎn)角壓力)，管道雷諾數(shù)Re≥1260β2D(法蘭壓力)。

三?？装辶髁坑?jì)的不確定度分析

由于受取壓方式的影響(轉(zhuǎn)角取壓和法蘭取壓)；流量計(jì)算假設(shè)和其他因素的影響；孔板加工安裝技術(shù)要求。孔板流量計(jì)的使用和流量計(jì)算必須嚴(yán)格遵守規(guī)范，否則無(wú)法計(jì)算流量測(cè)量的不確定度或誤差較大。

根據(jù)天然氣孔板流量計(jì)的流量方程(公式1)，流量測(cè)量的精度主要受流出系數(shù)C、膨脹系數(shù)、壓差和天然氣物性的影響。

1.流出系數(shù)的不確定性變化

流出系數(shù)C是為了補(bǔ)償任意兩點(diǎn)的摩擦效應(yīng)而包含的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。它與節(jié)流元件的幾何形狀、取壓位置和雷諾數(shù)有關(guān)，通常由實(shí)驗(yàn)確定。當(dāng)直管段長(zhǎng)度滿足SY/T6143-2004要求，節(jié)流前10天和節(jié)流后4天長(zhǎng)度的測(cè)量管圓度滿足不大于0.3%的標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，流出系數(shù)的不確定度δc/c只隨β值的不同而變化。此時(shí)，當(dāng)β≤0.6時(shí)，δc/c = 0.6%；當(dāng)β >: 0.60時(shí)，則δ c/c = β%。

2.天然氣膨脹系數(shù)的不確定性變化

當(dāng)被測(cè)天然氣流經(jīng)孔板時(shí)，由于流量和壓力的變化，密度發(fā)生變化(氣體壓力從P1下降到p2，由于膨脹，密度減小)。為了適應(yīng)這種變化，修正因假設(shè)密度等于常數(shù)而造成的偏差，必須增加一個(gè)系數(shù)，稱為膨脹系數(shù)ε。

公式(2)

對(duì)于天然氣，膨脹系數(shù)的不確定度為δ ε/ε = 4 (δ p/pi)%。

它與孔板流量計(jì)的實(shí)測(cè)壓差δ p成正比，與靜壓p1成反比。目前在天然氣測(cè)量中，差壓一般在50000Pa以內(nèi)，靜壓在1-10 MPa范圍內(nèi)，所以δ ε/ε為0.00002%和0.2%以上。

3.天然氣密度測(cè)量的不確定度δρ/ρ

密度的值根據(jù)不同的測(cè)量方法而變化。一種是直接密度測(cè)量，由密度計(jì)直接測(cè)定。天然氣密度測(cè)量的不確定度δρ/ρ從1.013%到1.571%或更高。

4.壓差P的不確定度

標(biāo)準(zhǔn)SY/T6143—2004中的實(shí)用流量公式規(guī)定了能量方程推導(dǎo)過(guò)程中測(cè)量管(包括上下游側(cè)的測(cè)量管)的液位。因此，上游和下游測(cè)壓口之間的位置差為零，壓差δ p為孔板上游和下游側(cè)指定測(cè)壓口處測(cè)得的靜壓之差。

公式(3)

式中:ξδp為差壓計(jì)的精度等級(jí)；δ PK是差壓計(jì)的量程；δpf是預(yù)定的壓差測(cè)量值。

因此，當(dāng)所用的差壓計(jì)精度為0.5級(jí)，量程為0~600kpa，預(yù)設(shè)差壓觀測(cè)值為300kpa時(shí)，置信概率為95%的天然氣孔板流量計(jì)的總測(cè)量不確定度為:

根據(jù)SY/T6143-2004，天然氣流量測(cè)量的總不確定度實(shí)際上是測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量值與真值比較時(shí)95%的準(zhǔn)確度，測(cè)量的總不確定度δqn/qn小于0.82%且大于4.52%或更大。

四?？装辶髁坑?jì)在使用中的測(cè)量誤差分析

在實(shí)際應(yīng)用中，孔板流量計(jì)使用不當(dāng)會(huì)造成很大的測(cè)量誤差，有時(shí)可達(dá)20%左右。在流量計(jì)的使用中，如何減小其測(cè)量誤差，必須考慮流量的測(cè)量原理和結(jié)構(gòu)形式，注意使用條件和被測(cè)對(duì)象的物性是否與所選流量計(jì)的性能相適應(yīng)。測(cè)量誤差分析如下:

1.流動(dòng)計(jì)算方程描述了流體是充滿圓管的充分發(fā)展的穩(wěn)定流動(dòng)。如果不能確定流動(dòng)狀態(tài)的真實(shí)性，如果仍按原始儀器常數(shù)計(jì)算流量，就會(huì)與實(shí)際流量產(chǎn)生誤差。

2.天然氣的真實(shí)相對(duì)密度小于或等于0.75，主要成分為甲烷加上乙烷和其他少量輕烴。流量測(cè)量的不確定度受被測(cè)介質(zhì)實(shí)際特性的不確定因素的影響，以及影響儀表正常運(yùn)行的實(shí)際物性的變化。

3.孔板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工、裝配、安裝、檢驗(yàn)和使用必須滿足本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的所有技術(shù)要求。每個(gè)設(shè)備本身和環(huán)境條件造成的不確定性。

4.孔板安裝不正確。

管道水平安裝，如果孔板的孔中心與管道中心線不同心；如果安裝時(shí)有壓管堵塞、墊片等突出物，孔板前后壓差測(cè)量會(huì)不準(zhǔn)確，造成測(cè)量誤差。

5.孔板入口邊緣磨損。

在使用中，由于流體的磨損，孔板的總體邊緣變鈍并研磨成圓形入口邊緣。結(jié)果，在相同的流量下，節(jié)流孔收縮系數(shù)變大，導(dǎo)致壓差的變化和測(cè)量誤差。

6.孔板表面結(jié)垢

長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)，孔板表面會(huì)使孔板的流通面積減小，導(dǎo)致壓差增大，使流量計(jì)的測(cè)量值大于實(shí)際值，影響測(cè)量精度。

7.差壓變送器的零點(diǎn)漂移和量程設(shè)置不當(dāng)

由于時(shí)間較長(zhǎng)，變送器的零點(diǎn)會(huì)發(fā)生漂移，差壓變送器的輸入輸出信號(hào)會(huì)發(fā)生變化。如果不及時(shí)調(diào)整，測(cè)得的流量值會(huì)偏低或偏高。

本文的內(nèi)容是孔板流量計(jì)的測(cè)量精度分析。

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