孔板流量計的誤差分析及修正
孔板流量計的誤差分析及修正
摘.. 要: 孔板流量計是一種廣泛應用于化學工業(yè)的流量測量儀表。它在安裝、使用和維護等方面存在很多的不足, 從而容易產(chǎn)生流量測量的誤差。通過對孔板流量計的研究, 得出引起流量測量誤差的各種原因及相關消除方法; 并通過補償和技術改造等措施對測量誤差進行了修正, 從而保證了流量測量的準確性和實效性。這對于孔板流量計的準確計量具有一定的指導作用。
關鍵詞: 流量計.. 測量誤差.. 精度.. 孔板.. 計量.. 差壓變送器
0.. 引言
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準節(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可達0. 075級[3], 但由于各種原因, 其測量誤差往往很大, 將它作為工業(yè)計量儀表進行使用時, 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)實意義?？装辶髁坑嬛饕煽装?、導壓管路和差壓變送器三部分構成。孔板是流量計的節(jié)流元件, 它將介質流量轉換成差壓。差壓大小再經(jīng)導壓管路傳遞至差壓變送器膜盒的正負壓室, 正負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電容的一個電極, 與兩固定電極組成差動電容器。測量膜片的左右偏移改變了差動電容的大小, 將差動電容加到差壓變送器的電路中, 再經(jīng)放大變換成4~ 20 mA 標準信號, 并以流量的形式顯示出來。
1.. 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、維護不及時或誤操作、工藝系統(tǒng)或工況改變這三個原因引起的。
1. 1.. 孔板安裝不規(guī)范
雖然標準節(jié)流裝置孔板的設計計算是通過大量實驗總結出來的[ 5], 不需要實際標定就可直接投入使用, 但在安裝過程中有可能出現(xiàn)以下幾項不規(guī)范甚至錯誤的情況, 從而導致測量誤差的產(chǎn)生。
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流體的流動穩(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, 從而導致測量誤差。消除辦法就是按照前后直管道要求, 合理設計節(jié)流裝置的安裝位置。
孔板片上下游面受損或孔板法蘭墊片凸出管道內: 在運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, 從而導致測量誤差。消除辦法就是提高施工人員的技術素質和責任心。施工人員在安裝孔板前應仔細檢查孔板片, 若發(fā)現(xiàn)孔板片上下游面受損, 應及時更換; 在安裝孔板過程中應避免損壞孔板片; 安裝法蘭墊片時, 要使法蘭墊片中心線和管道中心線一致。
標準孔板上下游面反裝: 安裝前, 應正確辨認管道內介質流向及孔板方向, 否則將導致測量值偏低。這是因為施工人員的粗心所致, 消除辦法就是在安裝孔板時, 使孔板上標有.. + ..的面處在流向的上游側。..不同孔板裝錯位置: 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, 稍不注意就會出現(xiàn)差錯, 調換孔板即可恢復正常。
1. 2.. 導壓管路安裝不規(guī)范
導壓管路的主要作用是用來傳遞孔板產(chǎn)生的差壓。導壓管路安裝不規(guī)范會造成差壓變送器的正負壓側產(chǎn)生附加誤差, 從而產(chǎn)生測量誤差。
根據(jù)一般技術規(guī)定, 導壓管路的敷設長度應在3~ 50m之間。導壓管路太短, 流量測量波動大; 太長, 則產(chǎn)生測量滯后。在測量液體流量時, 敷設導壓管路應保證水平管線有1..12的坡度, 使得管道內充滿液體, 以免產(chǎn)生測量誤差。消除辦法就是按照技術規(guī)定和設計施工。在測量蒸汽流量時, 導壓管路中正負壓側冷凝液罐的取壓端不等高。這種情況會產(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。在設計導壓管路的取壓方式時, 根據(jù)測量介質為液體、氣體或蒸汽的不同, 一定要按照有關原則進行設計。除了要注意取壓口的方向之外, 還應根據(jù)實際情況增加集氣器、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, 如震動大、塵土大或者有強腐蝕性的介質。消除辦法就是按照有關技術規(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, 則應按照現(xiàn)場實際情況增加防護措施, 如增加防護箱或者固定支架。
1. 4.. 孔板變形或結垢
孔板在試車吹掃過程中未及時取下, 被管道中雜物沖擊變形; 孔板長期受工藝介質腐蝕和沖刷造成一定程度的變形。孔板變形使得孔板產(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)變形應及時更換?？装逶跍y量蒸汽、易固化的介質時, 孔板內表面會結垢, 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)結垢應及時清洗。
1. 5.. 導壓管路堵塞或泄漏
測量粘稠易結晶的介質時, 常因伴熱等原因造成導壓管、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。消除辦法是按時巡檢, 進行排污清洗或用手壓泵疏通。測量高壓或腐蝕性介質時, 常常會出現(xiàn)導壓管或接頭泄漏, 造成壓力損失、產(chǎn)生差壓偏差。消除辦法是按時巡檢, 堵塞漏洞。
1. 6.. 其他原因
變送器零漂[ 7]
差壓變送器經(jīng)過長期的使用, 零點會發(fā)生一定程度的漂移, 從而產(chǎn)生偏差。通常是對變送器進行校驗來消除。
誤操作
對于設計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、負壓閥和平衡閥構成三閥組)操作不當, 會造成介質流失, 從而產(chǎn)生附加誤差。消除辦法是在操作三閥組時, 在平衡閥開啟的情況下嚴格避免正、負壓閥同時打開的狀況。這種問題一般情況下不會出現(xiàn), 實際出現(xiàn)時, 可能引起相當大的測量誤差, 應引起我們極大的重視。
工況發(fā)生改變
實際工藝介質與設計時的介質在溫度、壓力、密度、粘度等參數(shù)方面存在不一致, 這樣經(jīng)補償后所得的流量與實際流量產(chǎn)生差別。消除辦法是認真核實設計資料及相關參數(shù), 并按照實際情況進行修訂, 保證測量的準確性。
系統(tǒng)技術改造
由于系統(tǒng)改造, 造成流量值超出原設計上限, 或者造成管道內介質的狀態(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)改造后的實際情況, 重新修改工藝補償參數(shù), 以滿足工藝測量精度要求。
2.. 結束語
通過以上所述, 使我們能夠快速地找出孔板流量計測量誤差產(chǎn)生的原因并將其消除。產(chǎn)生測量誤差的原因很多, 實際工作中應區(qū)別對待。對于剛施工投用的流量計, 其測量誤差產(chǎn)生的原因多是安裝不規(guī)范或錯誤安裝所致; 對于長期投用的流量計, 測量誤差產(chǎn)生的原因多是維護不及時或誤操作; 對于技改后出現(xiàn)的測量誤差, 多是系統(tǒng)或者工藝方面的原因。從應用角度來講, 上述經(jīng)驗是非常有效的。
參考文獻
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[ 4 ] 解懷仁, 楊彬彥. 石油化工儀表控制系統(tǒng)[M ] . 北京: 中國石化出版社, 2004: 50- 68.
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