孔板流量計(jì)出現(xiàn)誤差及修正處理辦法
孔板流量計(jì)是一種廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)的流量測量儀表。它在安裝、使用和維護(hù)等方面存在很多的不足，從而容易產(chǎn)生流量測量的誤差。通過對(duì)孔板流量計(jì)的研究，得出引起流量測量誤差的各種原因及相關(guān)消除方法；并通過補(bǔ)償和技術(shù)改造等措施對(duì)測量誤差進(jìn)行了修正，從而保證了流量測量的準(zhǔn)確性和實(shí)效性。這對(duì)于孔板流量計(jì)的準(zhǔn)確計(jì)量具有一定的指導(dǎo)作用。
目前，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，絕大部分流量測量都是采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置孔板與差壓變送器配套使用的[1-2盡管智能差壓變送器的精度***高可達(dá)0.075級(jí)[3]，但由于各種原因，其測量誤差往往很大，將它作為工業(yè)計(jì)量儀表進(jìn)行使用時(shí)，這一問題顯得尤為突出。因此，查找測量誤差產(chǎn)生的原因和克服辦法，具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。
孔板流量計(jì)主要由孔板、導(dǎo)壓管路和差壓變送器三部分構(gòu)成?？装迨橇髁坑?jì)的節(jié)流元件，它將介質(zhì)流量轉(zhuǎn)換成差壓。差壓大小再經(jīng)導(dǎo)壓管路傳遞至差壓變送器膜盒的正負(fù)壓室，正負(fù)壓室的隔離膜片通過硅油填充液將差壓傳遞給測量膜片，使得測量膜片左右偏移。測量膜片作為電容式差壓變送器差動(dòng)電容的一個(gè)電極，與兩固定電極組成差動(dòng)電容器。測量膜片的左右偏移改變了差動(dòng)電容的大小，將差動(dòng)電容加到差壓變送器的電路中，再經(jīng)放大變換成4～20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，并以流量的形式顯示出來。
雖然標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置孔板的設(shè)計(jì)計(jì)算是通過大量實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來的，不需要實(shí)際標(biāo)定就可直接投入使用,但在安裝過程中有可能出現(xiàn)以下幾項(xiàng)不規(guī)范甚至錯(cuò)誤的情況,從而導(dǎo)致測量誤差的產(chǎn)生。
標(biāo)準(zhǔn)孔板上下游面反裝:安裝前,應(yīng)正確辨認(rèn)管道內(nèi)介質(zhì)流向及孔板方向,否則將導(dǎo)致測量值偏低。這是因?yàn)槭┕と藛T的粗心所致,消除辦法就是在安裝孔板時(shí),使孔板上標(biāo)有..+..的面處在流向的上游側(cè)。..不同孔板裝錯(cuò)位置:這種情況一般在試車階段特別容易出現(xiàn)。在試車階段,各工藝管道需要多次吹掃,頻繁拆裝孔板。若孔板尺寸一樣,稍不注意就會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò),調(diào)換孔板即可恢復(fù)正常。
孔板片上下游面受損或孔板法蘭墊片凸出管道內(nèi):在運(yùn)輸孔板或施工人員安裝孔板過程中,容易造成上下游面受損或法蘭墊片凸出管道內(nèi),從而導(dǎo)致測量誤差。消除辦法就是提高施工人員的技術(shù)素質(zhì)和責(zé)任心。施工人員在安裝孔板前應(yīng)仔細(xì)檢查孔板片,若發(fā)現(xiàn)孔板片上下游面受損,應(yīng)及時(shí)更換;在安裝孔板過程中應(yīng)避免損壞孔板片;安裝法蘭墊片時(shí),要使法蘭墊片中心線和管道中心線一致。
孔板前后直管段不符合要求:孔板前后直管段的作用就是為了保證管道內(nèi)流體的流動(dòng)穩(wěn)定,但由于工藝管道上常有拐彎、分叉、匯合等阻力件出現(xiàn),使流體由穩(wěn)定變?yōu)閿_動(dòng),從而導(dǎo)致測量誤差。消除辦法就是按照前后直管道要求,合理設(shè)計(jì)節(jié)流裝置的安裝位置。
差壓變送器安裝不規(guī)范
差壓變送器安裝環(huán)境太差,如震動(dòng)大、塵土大或者有強(qiáng)腐蝕性的介質(zhì)。消除辦法就是按照有關(guān)技術(shù)規(guī)定選擇合適的位置來安裝變送器;若必須在特殊情況的環(huán)境下安裝,則應(yīng)按照現(xiàn)場實(shí)際情況增加防護(hù)措施,如增加防護(hù)箱或者固定支架。
導(dǎo)壓管路安裝不規(guī)范
導(dǎo)壓管路的主要作用是用來傳遞孔板產(chǎn)生的差壓。導(dǎo)壓管路安裝不規(guī)范會(huì)造成差壓變送器的正負(fù)壓， 產(chǎn)生附加誤差,從而產(chǎn)生測量誤差。
根據(jù)一般技術(shù)規(guī)定,導(dǎo)壓管路的敷設(shè)長度應(yīng)在3~50m之間。導(dǎo)壓管路太短,流量測量波動(dòng)大、太長,則產(chǎn)生測量滯后。在測量液體流量時(shí),敷設(shè)導(dǎo)壓管路應(yīng)保證水平管線有1..12的坡度,使得管道內(nèi)充滿液體,以免產(chǎn)生測量誤差。消除辦法就是按照技術(shù)規(guī)定和設(shè)計(jì)施工。在測量蒸汽流量時(shí),導(dǎo)壓管路中正負(fù)壓側(cè)冷凝液罐的取壓端不等高。這種情況會(huì)產(chǎn)生附加靜壓誤差。消除辦法為正確安裝冷凝罐,以保證取壓端等高。在設(shè)計(jì)導(dǎo)壓管路的取壓方式時(shí),根據(jù)測量介質(zhì)為液體、氣體或蒸汽的不同,一定要按照有關(guān)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。除了要注意取壓口的方向之外,還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況增加集氣器、沉降器或冷凝器。
導(dǎo)壓管路堵塞或泄漏
測量粘稠易結(jié)晶的介質(zhì)時(shí),常因伴熱等原因造成導(dǎo)壓管、截止閥堵塞,使得輸入給差壓變送器的差壓值發(fā)生變化,產(chǎn)生測量誤差。消除辦法是按時(shí)巡檢,進(jìn)行排污清洗或用手壓泵疏通。測量高壓或腐蝕性介質(zhì)時(shí),常常會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)壓管或接頭泄漏,造成壓力損失、產(chǎn)生差壓偏差。消除辦法是按時(shí)巡檢,堵塞漏洞。
孔板變形或結(jié)垢
孔板在試車吹掃過程中未及時(shí)取下,被管道中雜物沖擊變形;孔板長期受工藝介質(zhì)腐蝕和沖刷造成一定程度的變形?？装遄冃问沟每装瀹a(chǎn)生的差壓值出現(xiàn)偏差。消除的辦法是要定期拆卸檢查,發(fā)現(xiàn)變形應(yīng)及時(shí)更換。孔板在測量蒸汽、易固化的介質(zhì)時(shí),孔板內(nèi)表面會(huì)結(jié)垢,使得孔板開孔尺寸變小,孔板產(chǎn)生的差壓值變大,出現(xiàn)測量誤差。消除辦法是要定期拆卸檢查,發(fā)現(xiàn)結(jié)垢應(yīng)及時(shí)清洗。
其他原因
1）變送器零漂
差壓變送器經(jīng)過長期的使用,零點(diǎn)會(huì)發(fā)生一定程度的漂移,從而產(chǎn)生偏差。通常是對(duì)變送器進(jìn)行校驗(yàn)來消除。
2）工況發(fā)生改變
實(shí)際工藝介質(zhì)與設(shè)計(jì)時(shí)的介質(zhì)在溫度、壓力、密度、粘度等參數(shù)方面存在不一致,這樣經(jīng)補(bǔ)償后所得的流量與實(shí)際流量產(chǎn)生差別。消除辦法是認(rèn)真核實(shí)設(shè)計(jì)資料及相關(guān)參數(shù),并按照實(shí)際情況進(jìn)行修訂,保證測量的準(zhǔn)確性。
測量誤差產(chǎn)生的原因及消除辦法
簡單地說，測量誤差主要是由安裝不規(guī)范、維護(hù)不及時(shí)或誤操作、工藝系統(tǒng)或工況改變這三個(gè)原因引起的。
孔板安裝不規(guī)范
雖然標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置孔板的設(shè)計(jì)計(jì)算是通過大量實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來的[5]，不需要實(shí)際標(biāo)定就可直接投入使用，但在安裝過程中有可能出現(xiàn)以下幾項(xiàng)不規(guī)范甚至錯(cuò)誤的情況，從而導(dǎo)致測量誤差的產(chǎn)生。
?、倏装迩昂笾惫芏尾环弦螅嚎装迩昂笾惫芏蔚淖饔镁褪菫榱吮ＷC管道內(nèi)流體的流動(dòng)穩(wěn)定，但由于工藝管道上常有拐彎、分叉、匯合等阻力件出現(xiàn)，使流體由穩(wěn)定變?yōu)閿_動(dòng)，從而導(dǎo)致測量誤差。消除辦法就是按照前后直管道要求，合理設(shè)計(jì)節(jié)流裝置的安裝位置。
②孔板片上下游面受損或孔板法蘭墊片凸出管道內(nèi)：在運(yùn)輸孔板或施工人員安裝孔板過程中，容易造成上下游面受損或法蘭墊片凸出管道內(nèi)，從而導(dǎo)致測量誤差。消除辦法就是提高施工人員的技術(shù)素質(zhì)和責(zé)任心。施工人員在安裝孔板前應(yīng)仔細(xì)檢查孔板片，若發(fā)現(xiàn)孔板片上下游面受損，應(yīng)及時(shí)更換；在安裝孔板過程中應(yīng)避免損壞孔板片；安裝法蘭墊片時(shí)，要使法蘭墊片中心線和管道中心線一致。
③孔板上下游面反裝：安裝前，應(yīng)正確辨認(rèn)管道內(nèi)介質(zhì)流向及孔板方向，否則將導(dǎo)致測量值偏低。這是因?yàn)槭┕と藛T的粗心所致，消除辦法就是在安裝孔板時(shí)，使孔板上標(biāo)有“+”的面處在流向的上游側(cè)。
④不同孔板裝錯(cuò)位置：這種情況一般在試車階段特別容易出現(xiàn)。在試車階段，各工藝管道需要多次吹掃，頻繁拆裝孔板。若孔板尺寸一樣，稍不注意就會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)，調(diào)換孔板即可恢復(fù)正常。
1.2 導(dǎo)壓管路安裝不規(guī)范
導(dǎo)壓管路的主要作用是用來傳遞孔板產(chǎn)生的差壓。導(dǎo)壓管路安裝不規(guī)范會(huì)造成差壓變送器的正負(fù)壓側(cè)產(chǎn)生附加誤差，從而產(chǎn)生測量誤差。
根據(jù)一般技術(shù)規(guī)定，導(dǎo)壓管路的敷設(shè)長度應(yīng)在3～50m之間。導(dǎo)壓管路太短，流量測量波動(dòng)大；太長，則產(chǎn)生測量滯后。在測量液體流量時(shí)，敷設(shè)導(dǎo)壓管路應(yīng)保證水平管線有1∶12的坡度，使得管道內(nèi)充滿液體，以免產(chǎn)生測量誤差。消除辦法就是按照技術(shù)規(guī)定和設(shè)計(jì)施工。
在測量蒸汽流量時(shí)，導(dǎo)壓管路中正負(fù)壓側(cè)冷凝液罐的取壓端不等高。這種情況會(huì)產(chǎn)生附加靜壓誤差。消除辦法為正確安裝冷凝罐，以保證取壓端等高。
在設(shè)計(jì)導(dǎo)壓管路的取壓方式時(shí)，根據(jù)測量介質(zhì)為液體、氣體或蒸汽的不同，一定要按照有關(guān)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。除了要注意取壓口的方向之外，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況增加集氣器、沉降器或冷凝器[6]。
1.3 差壓變送器安裝不規(guī)范
差壓變送器安裝環(huán)境太差，如震動(dòng)大、塵土大或者有強(qiáng)腐蝕性的介質(zhì)。消除辦法就是按照有關(guān)技術(shù)規(guī)定選擇合適的位置來安裝變送器；若必須在特殊情況的環(huán)境下安裝，則應(yīng)按照現(xiàn)場實(shí)際情況增加防護(hù)措施，如增加防護(hù)箱或者固定支架。
1.4 孔板變形或結(jié)垢
孔板在試車吹掃過程中未及時(shí)取下，被管道中雜物沖擊變形；孔板長期受工藝介質(zhì)腐蝕和沖刷造成一定程度的變形?？装遄冃问沟每装瀹a(chǎn)生的差壓值出現(xiàn)偏差。消除的辦法是要定期拆卸檢查，發(fā)現(xiàn)變形應(yīng)及時(shí)更換。
孔板在測量蒸汽、易固化的介質(zhì)時(shí)，孔板內(nèi)表面會(huì)結(jié)垢，使得孔板開孔尺寸變小，孔板產(chǎn)生的差壓值變大，出現(xiàn)測量誤差。消除辦法是要定期拆卸檢查，發(fā)現(xiàn)結(jié)垢應(yīng)及時(shí)清洗。
1.5 導(dǎo)壓管路堵塞或泄漏
測量粘稠易結(jié)晶的介質(zhì)時(shí)，常因伴熱等原因造成導(dǎo)壓管、截止閥堵塞，使得輸入給差壓變送器的差壓值發(fā)生變化，產(chǎn)生測量誤差。消除辦法是按時(shí)巡檢，進(jìn)行排污清洗或用手壓泵疏通。
測量高壓或腐蝕性介質(zhì)時(shí)，常常會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)壓管或接頭泄漏，造成壓力損失、產(chǎn)生差壓偏差。消除辦法是按時(shí)巡檢，堵塞漏洞。
1.6 其他原因
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差壓變送器經(jīng)過長期的使用，零點(diǎn)會(huì)發(fā)生一定程度的漂移，從而產(chǎn)生偏差。通常是對(duì)變送器進(jìn)行校驗(yàn)來消除。
?、谡`操作
對(duì)于設(shè)計(jì)有隔離罐或冷凝罐的流量測量，由于差壓變送器的三閥組（正壓閥、負(fù)壓閥和平衡閥構(gòu)成三閥組）操作不當(dāng)，會(huì)造成介質(zhì)流失，從而產(chǎn)生附加誤差。消除辦法是在操作三閥組時(shí)，在平衡閥開啟的情況下嚴(yán)格避免正、負(fù)壓閥同時(shí)打開的狀況。這種問題一般情況下不會(huì)出現(xiàn)，實(shí)際出現(xiàn)時(shí)，可能引起相當(dāng)大的測量誤差，應(yīng)引起我們極大的重視。
?、酃r發(fā)生改變
實(shí)際工藝介質(zhì)與設(shè)計(jì)時(shí)的介質(zhì)在溫度、壓力、密度、粘度等參數(shù)方面存在不一致，這樣經(jīng)補(bǔ)償后所得的流量與實(shí)際流量產(chǎn)生差別。消除辦法是認(rèn)真核實(shí)設(shè)計(jì)資料及相關(guān)參數(shù)，并按照實(shí)際情況進(jìn)行修訂，保證測量的準(zhǔn)確性。
?、芟到y(tǒng)技術(shù)改造
由于系統(tǒng)改造，造成流量值超出原設(shè)計(jì)上限，或者造成管道內(nèi)介質(zhì)的狀態(tài)發(fā)生改變，從而引起測量誤差。消除辦法是根據(jù)系統(tǒng)改造后的實(shí)際情況，重新修改工藝補(bǔ)償參數(shù)，以滿足工藝測量精度要求。
2 結(jié)束語
通過以上所述，使我們能夠快速地找出孔板流量計(jì)測量誤差產(chǎn)生的原因并將其消除。產(chǎn)生測量誤差的原因很多，實(shí)際工作中應(yīng)區(qū)別對(duì)待。對(duì)于剛施工投用的流量計(jì)，其測量誤差產(chǎn)生的原因多是安裝不規(guī)范或錯(cuò)誤安裝所致；對(duì)于長期投用的流量計(jì)，測量誤差產(chǎn)生的原因多是維護(hù)不及時(shí)或誤操作；對(duì)于技改后出現(xiàn)的測量誤差，多是系統(tǒng)或者工藝方面的原因。從應(yīng)用角度來講，上述經(jīng)驗(yàn)是非常有效的。