1 孔板流量計(jì)的用途

      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)效益的重要工具。

      蒸汽的流量測(cè)量方法按工作原理劃分，可分為直接式質(zhì)量流量計(jì)和間接式質(zhì)量流量計(jì)，在工業(yè)企業(yè)中蒸汽的測(cè)量多采用間接式，其中節(jié)流式差壓流量計(jì)和渦街流量計(jì)是主流。這兩種流量計(jì)在測(cè)量中各有優(yōu)缺點(diǎn)，如差壓流量計(jì)以孔板流量計(jì)為例，其范圍度廣，穩(wěn)定性好；而渦街流量計(jì)的優(yōu)越性是孔板式流量計(jì)所不具備的，尤其是在蒸汽參數(shù)偏離設(shè)計(jì)值時(shí)，其測(cè)量誤差遠(yuǎn)小于孔板式流量計(jì)的測(cè)量。

1.孔板式流量計(jì)

孔板流量計(jì)是差壓式流量計(jì)的一種,流體流經(jīng)一個(gè)收縮截面，測(cè)量通過此截面的差壓。根據(jù)丹尼爾·伯努利在1738年的研究工作，流體經(jīng)過孔板的速度和其壓力損失的平方根成比例關(guān)系。

1.1孔板流量計(jì)的測(cè)量原理

充滿管道的流體，當(dāng)它們流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流裝置時(shí)，流束將在節(jié)流裝置的節(jié)流件處形成局部收縮，從而使流速增加，靜壓力低，于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓力降，即壓差，介質(zhì)流動(dòng)的流量越大，在節(jié)流件前后產(chǎn)生的壓差就越大，所以孔板流量計(jì)可以通過測(cè)量壓差來衡量流體流量的大小。這種測(cè)量方法是以能量守衡定律和流動(dòng)連續(xù)性定律為基準(zhǔn)的。

 

1.2孔板流量計(jì)的安裝條件

圖1 孔板流量計(jì)測(cè)量原理

所謂孔板流量計(jì)，就是在管道內(nèi)部加裝一個(gè)中間開孔的圓  板，然后測(cè)量蒸汽在孔板前后的壓力差，經(jīng)過計(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（最大壓力、最小壓力、正常壓力）；被測(cè)介質(zhì)的工作流   量（最大流量、最小流量、正常流量）；被測(cè)介質(zhì)的黏度。

（1）標(biāo)準(zhǔn)孔板的中心線應(yīng)當(dāng)與管道中心線同軸。

（2）孔板流量計(jì)安裝時(shí)應(yīng)配有一段測(cè)量管,至少保持前10DN、后5DN的等徑直管段，以提高測(cè)量精度。

（3）引壓管路的內(nèi)徑與管路長度和介質(zhì)臟污程度有關(guān)，通常在16米以內(nèi)用內(nèi)徑為8-12mm的管子。

（4）引壓管路應(yīng)有牢固的支架托承，兩根取壓管路應(yīng)盡可能互相靠近并遠(yuǎn)離熱源或震動(dòng)源，測(cè)量水蒸汽流量時(shí)，應(yīng)用保溫材料一同包扎，必須時(shí)（如氣溫0℃以下）加伴熱管防止結(jié)冰。在測(cè)量臟污流量時(shí)， 應(yīng)附設(shè)隔離器或沉降器。

 

（5）引壓管路內(nèi)必須始終保持單相流體狀態(tài)。被測(cè)流體是液體時(shí)，引壓管路內(nèi)全部是液相，絕對(duì)不能有氣泡。為此應(yīng)在引壓管路的最低點(diǎn)裝排水閥或在最高點(diǎn)裝排氣閥，在新裝或檢修差壓變送器時(shí)時(shí)應(yīng)特別注意。

1.3孔板流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)孔板流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：

（1）應(yīng)用最多的孔板式流量計(jì)結(jié)構(gòu)牢固,性能穩(wěn)定可靠,使用壽命長；

（2）檢測(cè)件與變送器、顯示儀表分別由不同廠家生產(chǎn),便于規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。  孔板流量計(jì)的缺點(diǎn)：

a 測(cè)量精度偏低；

b 量程比小，一般僅為1:3~1:5； c 現(xiàn)場(chǎng)安裝要求高；

d 壓損大。

 

2孔板流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

孔板流量計(jì)優(yōu)點(diǎn)：適用于較大口徑管道的計(jì)量（目 前口徑大于 DN 1000 mm 的流量計(jì)一般只能選用孔板）。經(jīng)久耐用；
孔板流量計(jì)缺點(diǎn) :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。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、溫度傳感器單獨(dú)進(jìn)行校驗(yàn)，整體的精度難于確保。
 

3 負(fù)誤差的分析及解決辦法

3.1 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? 的一側(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。
3.2 孔板入口邊緣磨損
如果孔板使用時(shí)間較長，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   成開孔變大或開孔邊緣變鈍，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，使開口達(dá)到要求；嚴(yán)重時(shí) 進(jìn)行更換。
3.3 變送器零點(diǎn)漂移
如果使用時(shí)間較長，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。
3.4 上下游直管段長度不夠
上下游直管段長度如果不夠，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，使上下游直管段長度達(dá)到規(guī)定要  求。在節(jié)流裝置之前加裝整流器。
3.5 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。

3.6 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，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。

4 正誤差的分析及解決辦法

4.1 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：檢查孔板周圍是否干凈，對(duì)其進(jìn)行清洗。
4.2 變送器零點(diǎn)漂移
如果使用時(shí)間較長，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。
4.3 上下游直管段長度不夠
上下游直管段長度如果不夠，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，使上下游直管段長度達(dá)到規(guī)定要  求。在節(jié)流裝置之前加裝整流器。
4.4 孔板厚度不符合規(guī)定
標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定孔板厚度應(yīng)介于孔板開孔厚度e 與 0.05D 之間。如果超出這個(gè)范圍，將使氣體流過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。
4.5 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漏氣，將該閥門進(jìn)行緊  固，必要時(shí)進(jìn)行更換。
4.6 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，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。

5 結(jié)論

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)程來做，避免誤操作，給表計(jì)帶來損壞。
（3） 針對(duì)工藝系統(tǒng)或工況改變的情況，在使用過程中，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)量帶來誤差。