關(guān)于我國(guó)孔板流量計(jì)發(fā)展和展望1
關(guān)于我國(guó)孔板流量計(jì)發(fā)展和展望
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織( ISO) 第30技術(shù)委員會(huì)( ISO / TC30) ..封閉管道流體測(cè)量技術(shù)委員會(huì)..自成立之日起( 1947年)幾乎集中全部力量準(zhǔn)備制訂一部節(jié)流裝置國(guó)際標(biāo)準(zhǔn), 經(jīng)過(guò)30余年的努力, 終于在1980年頒布部節(jié)流裝置國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO5167 ( 1980 ), ISO5167 ( 1980)正式頒布是節(jié)流裝置發(fā)展的個(gè)里程碑, 它總結(jié)了20世紀(jì)70年代以前節(jié)流裝置的試驗(yàn)研究成果。在討論ISO5167( 1980)時(shí), 國(guó)際流量界已意識(shí)到該標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)基礎(chǔ)存在許多問(wèn)題, 因此在ISO5167( 1980)正式頒布時(shí)即宣布將對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂, 一部標(biāo)準(zhǔn)在頒布之時(shí)宣布開(kāi)始修訂似乎并無(wú)先例。標(biāo)準(zhǔn)存在的問(wèn)題大致有: .. 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的陳舊性; .. 標(biāo)準(zhǔn)中直管段長(zhǎng)度規(guī)定存在問(wèn)題; .. 標(biāo)準(zhǔn)中許多規(guī)定有欠科學(xué)性; ..如何提高節(jié)流式差壓流量計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確度問(wèn)題等。這些問(wèn)題只有依靠一次大規(guī)模的節(jié)流器裝置試驗(yàn)研究才能解決。由此國(guó)際流量界進(jìn)行一次大規(guī)模的孔板流量計(jì)研究試驗(yàn)( API實(shí)驗(yàn)計(jì)劃和EEC 實(shí)驗(yàn)計(jì)劃)。ISO5167..2003( E )正式總結(jié)此研究成果提出的新標(biāo)準(zhǔn), 它是節(jié)流裝置發(fā)展的第二個(gè)里程碑。應(yīng)該說(shuō), 目前ISO5167..2003( E )在全部流量測(cè)量的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)相當(dāng)成熟和完備了。但是從現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的角度要求看, 它還存在許多不足之處, 如抑制非充分發(fā)展管流干擾的阻流件類型尚待補(bǔ)充與細(xì)化, 而抑制非定常流干擾的辦法至今尚未納入標(biāo)準(zhǔn)中, 這些都有待今后繼續(xù)積累試驗(yàn)研究成果以便對(duì)標(biāo)準(zhǔn)再進(jìn)行修訂。我國(guó)節(jié)流裝置國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB /T 2624..93是等效采用ISO5167(1991) ..用差壓裝置測(cè)量流量..部分..安裝在充滿流體的圓形截面管道中的孔板, 噴嘴和文丘里管.. 的, 該標(biāo)準(zhǔn)屬于修訂前的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn), 其內(nèi)容仍依據(jù)舊的技術(shù)基礎(chǔ), 因此對(duì)GB /T 2624..13進(jìn)行修訂已勢(shì)在必行。目前國(guó)內(nèi)已出現(xiàn)ISO5167..2003( E)的有關(guān)資料, 并編纂出相應(yīng)內(nèi)容的節(jié)流裝置設(shè)計(jì)手冊(cè)[ 1], 反映了新標(biāo)準(zhǔn)急需對(duì)GB /T 2624..93進(jìn)行修訂。另外, 由于新標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容有許多實(shí)質(zhì)性的重大變化, 考慮國(guó)家新標(biāo)準(zhǔn)頒布尚有一定時(shí)日, 需要及早對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行介紹, 以在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)未修訂前減少現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的失誤。
1.. 國(guó)內(nèi)若干現(xiàn)狀
1. 1.. 孔板流量計(jì)性依然存在
孔板流量計(jì)在各類流量計(jì)中是使用普遍、用量較大, 但又是對(duì)其不滿意見(jiàn)較多的一類流量計(jì)。國(guó)內(nèi)有一股否定其使用價(jià)值的潮流, 可以不夸張地說(shuō), 孔板流量計(jì)正在經(jīng)歷一場(chǎng)信任危機(jī)。反觀國(guó)外, 似乎未見(jiàn)類似的情況, 相反地, 歷屆流量測(cè)量國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議, 仍有此類流量計(jì)的研究試驗(yàn)論文, 當(dāng)然論文數(shù)目中, 一些新型流量計(jì)需探討的問(wèn)題比較多, 而孔板流量計(jì)論文少則反映了其較成熟。在一些重要的計(jì)量領(lǐng)域, 例如天然氣流量測(cè)量, 它仍然是主力儀表之一, 在高溫蒸汽流量測(cè)量領(lǐng)域可代替的儀表似乎不多。另外, 一個(gè)值得注意的現(xiàn)象, 許多新型流量計(jì)的研究試驗(yàn)數(shù)據(jù)常與孔板流量計(jì)的數(shù)據(jù)相對(duì)照未得到確認(rèn), 2003年1月美國(guó)石油學(xué)會(huì)(AP I) 新的..石油測(cè)量手冊(cè)..第5章第7節(jié)..差壓式流量計(jì)測(cè)試協(xié)議..規(guī)定, 用于試驗(yàn)差壓流量計(jì)的流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的動(dòng)態(tài)溯源要使用孔板流量計(jì)作為傳遞標(biāo)準(zhǔn)。
1. 2.. 孔板流量計(jì)受質(zhì)疑的原因
為什么國(guó)內(nèi)孔板流量計(jì)會(huì)淪落到如此地步呢? 以下為可能存在的幾方面原因。
1. 2. 1.. 加工制造的問(wèn)題
孔板是一塊中間有圓孔的落板, 其結(jié)構(gòu)形狀再簡(jiǎn)單不過(guò)了, 現(xiàn)在任何一臺(tái)車床, 任何一位加工師傅都可輕而易舉地進(jìn)行加工, 現(xiàn)行節(jié)流裝置設(shè)計(jì)的使用方式為對(duì)號(hào)入座式, 其加工質(zhì)量計(jì)量部門難以進(jìn)行有效的檢驗(yàn)和監(jiān)督, 因此國(guó)內(nèi)孔板加工制造的質(zhì)量令人擔(dān)憂, 說(shuō)它達(dá)到粗制濫造的地步也不為過(guò)。作者不禁回憶起幾十年前的一件事, 20世紀(jì)70年代上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所為了規(guī)范孔板的加工制造, 選擇國(guó)內(nèi)當(dāng)時(shí)最的6家節(jié)流裝置生產(chǎn)廠, 請(qǐng)各廠派一位的加工師傅到上海, 在上海自動(dòng)化儀表一廠同一車床上加工一塊同規(guī)格( DN100)的標(biāo)準(zhǔn)孔板, 然后把6塊孔板拿到水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上進(jìn)行流出系數(shù)的測(cè)試, 其結(jié)果令大家大吃一驚, 6塊孔板的流出系數(shù)互相偏差竟超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的不確定范圍。此事證明孔板加工大有學(xué)問(wèn), 并不簡(jiǎn)單。據(jù)后來(lái)研討說(shuō)明加工質(zhì)量與刀具、進(jìn)刀量和潤(rùn)滑劑等都有關(guān), 當(dāng)然主要決定于加工師傅的技術(shù)水平。目前有一種說(shuō)法, 孔板入口邊緣銳利度磨損、精度喪失、性能不穩(wěn)定。加工再好有什么用? 孔板入口邊緣鈍化是孔板的本質(zhì)缺陷, 從20世紀(jì)30年代孔板結(jié)構(gòu)形式標(biāo)準(zhǔn)化后, 國(guó)際流量界非常重視這個(gè)問(wèn)題, 進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究, 在長(zhǎng)期不屈不擾的努力下, 已取得豐碩成果, 可以說(shuō)已基本上可以解決此問(wèn)題, 現(xiàn)在的問(wèn)題是使用者沒(méi)有采取必要的措施進(jìn)行周期檢定, 甚至未利用有關(guān)資料進(jìn)行估算補(bǔ)償。這里還要補(bǔ)充一句, 當(dāng)管徑DN .. 250 mm 時(shí), 鈍化的影響可以忽略不計(jì)?？装迦肟谶吘夆g化的修正是基于孔板結(jié)構(gòu)形狀及技術(shù)要求*符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定這個(gè)前提條件的, 如果孔板本身加工就不規(guī)范, 修正就無(wú)從談起。節(jié)流件加工是否符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定還會(huì)影響到后續(xù)的安裝使用問(wèn)題, 例如節(jié)流件偏心, 環(huán)室有臺(tái)階和取壓口位置和質(zhì)量等許多是依靠公差配合來(lái)達(dá)到要求, 無(wú)法進(jìn)行測(cè)量檢驗(yàn), 因此制造這一環(huán)節(jié)非常重要, 發(fā)生了偏差是難以補(bǔ)償?shù)摹?br> 1. 2. 2.. 安裝使用的問(wèn)題
安裝使用的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)定是ISO5167的核心內(nèi)容之一, 新標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)近十余年高質(zhì)量的試驗(yàn)研究對(duì)舊標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容進(jìn)行修訂, 尤其現(xiàn)場(chǎng)使用中的一些措施是舊標(biāo)準(zhǔn)所欠缺的, 因此貫徹標(biāo)準(zhǔn)中這方面的規(guī)定是保證測(cè)量高質(zhì)量的基礎(chǔ)。
以下我們列舉國(guó)內(nèi)一些常見(jiàn)的偏離標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定節(jié)流裝置上游側(cè)管道內(nèi)徑D 必須實(shí)測(cè), 其偏差不大于0. 3%, 但是在設(shè)計(jì)及使用時(shí)采用公稱通徑作為內(nèi)徑值是很普遍的。孔板入口邊緣鈍化使流出系數(shù)偏移, 應(yīng)進(jìn)行估值修正, 這是孔板周期檢定的一項(xiàng)必須要做的工作, 修正方法有精確的, 亦有粗略的, 要視具體對(duì)象而定, 已有各種方法滿足不同層次的需要, 可是這個(gè)工作到底有多少使用者在進(jìn)行? 飽和水蒸汽為汽水兩相流, 當(dāng)干度較低時(shí)(水分含量大, 在供汽末端是常發(fā)生的) , 超出標(biāo)準(zhǔn)允許的工作條件, 應(yīng)該采取一些措施來(lái)補(bǔ)救, 如采用自動(dòng)疏水器分離水分, 否則計(jì)量將產(chǎn)生較大的誤差, 在設(shè)計(jì)階段亦可采用氣液兩相流的流量計(jì)算式進(jìn)行設(shè)計(jì), 使設(shè)計(jì)更接近實(shí)際流動(dòng)模型以提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確度。目前這些問(wèn)題仍然不被設(shè)計(jì)者及使用者重視, 飽和水蒸汽流量測(cè)量誤差大是普遍存在的問(wèn)題, 這是不足為怪的。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置上游側(cè)管道內(nèi)壁粗糙度有規(guī)定, 它是影響節(jié)流裝置出系數(shù)的一個(gè)重要因素, 在長(zhǎng)期使用時(shí), 管道內(nèi)壁侵蝕、積垢會(huì)改變其粗糙度, 應(yīng)該由定期維護(hù)來(lái)解決, 此項(xiàng)工作有多少使用者進(jìn)行過(guò)? 現(xiàn)場(chǎng)管道條件常出現(xiàn)直管段長(zhǎng)度不足, 這是一個(gè)普遍的問(wèn)題, 應(yīng)該指出, 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的直管長(zhǎng)度要求分為二檔, 短的要比長(zhǎng)的增加0. 5%附加不確定度, 而短的、長(zhǎng)的相差約為一倍之多, 對(duì)精度要求不高的對(duì)象縮短直管段長(zhǎng)度而增加測(cè)量誤差是一種解決矛盾的辦法。
總之, 在現(xiàn)場(chǎng)偏離標(biāo)準(zhǔn)并非個(gè)別現(xiàn)象, 使用者應(yīng)該掌握如何進(jìn)行修正或估算的辦法, 節(jié)流式差壓流量計(jì)積累這方面資料非常豐富, 它是此類流量計(jì)實(shí)力較為雄厚的標(biāo)志, 亦是流量計(jì)能夠廣泛使用的重要原因。
1. 2. 3.. 選型使用的問(wèn)題
為適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)流量測(cè)量的復(fù)雜情況, 已經(jīng)發(fā)展了種類繁多的流量計(jì)品種, 針對(duì)具體的使用對(duì)象選擇合適的流量計(jì)是關(guān)系到應(yīng)用能否成功的關(guān)鍵一環(huán), 所有流量計(jì)都應(yīng)該用其所長(zhǎng)避其所短才能充分發(fā)揮其特點(diǎn), 前面我們談到國(guó)內(nèi)孔板流量計(jì)正在經(jīng)歷一場(chǎng)信任危
機(jī), 似乎對(duì)孔板流量計(jì)選型不當(dāng)有很大關(guān)系。早在20世紀(jì)70年代當(dāng)時(shí)孔板流量計(jì)大量采用在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中, 大有..包打天下之嫌.., 當(dāng)時(shí)容積式和浮子式僅少量使用于中小流量場(chǎng)合, 而新型流量計(jì)如渦輪、電磁、超聲、渦街等尚處于初期發(fā)展階段, 現(xiàn)實(shí)情況迫使孔板流量計(jì)到處使用實(shí)屬無(wú)奈之舉?，F(xiàn)在情況已有根本改變, 如果再不考慮孔板流量計(jì)哪些場(chǎng)合可用哪些場(chǎng)合不宜用, 再一味責(zé)怪它似不太公平。這里我們舉一個(gè)實(shí)例, 鋼鐵工業(yè)大口徑煤氣流量測(cè)量, 長(zhǎng)期以來(lái)一直采用標(biāo)準(zhǔn)孔板或圓缺孔板的差壓流量計(jì), 現(xiàn)場(chǎng)工作條件為阻流件類型復(fù)雜、直管段長(zhǎng)度短、介質(zhì)臟污腐蝕易堵塞等, 皆是孔板流量計(jì)之短, 使用效果差是必然的。近年選用一種插入式流量計(jì).. .. .. 測(cè)管式流量計(jì)后情況有了好轉(zhuǎn), 說(shuō)明選型的正確與否非常重要。
在節(jié)能降耗日益緊迫的今天, 孔板流量計(jì)的高壓損缺引起強(qiáng)烈關(guān)注, 國(guó)內(nèi)已有人建議其使用口徑不宜超過(guò)DN200, 因?yàn)榇罂趶降哪芎氖且还P大數(shù)目, 采用其它低壓損流量計(jì)代替是明智之舉。
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