1 孔板流量計的用途
孔板流量計被廣泛應用于化工、食品、煤炭、建筑、交通、輕 紡、農業、醫藥、環境保護等領域,是改進產品質量、節約能源、提 高管理水平和經濟效益的重要工具。 蒸汽的流量測量方法按工作原理劃分,可分為直接式質量流量計和間接式質量流量計,在工業企業中蒸汽的測量多采用間接式,其中節流式差壓流量計和渦街流量計是主流。這兩種流量計在測量中各有優缺點,如差壓流量計以孔板流量計為例,其范圍度廣,穩定性好;而渦街流量計的*性是孔板式流量計所不具備的,尤其是在蒸汽參數偏離設計值時,其測量誤差遠小于孔板式流量計的測量。
1.孔板式流量計
孔板流量計是差壓式流量計的一種,流體流經一個收縮截面,測量通過此截面的差壓。根據丹尼爾·伯努利在1738年的研究工作,流體經過孔板的速度和其壓力損失的平方根成比例關系。
1.1孔板流量計的測量原理
充滿管道的流體,當它們流經管道內的節流裝置時,流束將在節流裝置的節流件處形成局部收縮,從而使流速增加,靜壓力低,于是在節流件前后便產生了壓力降,即壓差,介質流動的流量越大,在節流件前后產生的壓差就越大,所以孔板流量計可以通過測量壓差來衡量流體流量的大小。這種測量方法是以能量守衡定律和流動連續性定律為基準的。
1.2孔板流量計的安裝條件
圖1 孔板流量計測量原理
所謂孔板流量計,就是在管道內部加裝一個中間開孔的圓 板,然后測量蒸汽在孔板前后的壓力差,經過計算換算出蒸汽的 流量。
因為蒸汽的流速在節流件處(孔板)形成局部收縮,靜壓力 降低,流速增加,于是在節流件前后便產生了壓差。
根據流動連續性方程(質量守恒定律)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系: M2∝ΔP。式中,M 為流量;ΔP 為差壓。
通過引壓管將差壓信號引入差壓變送器,差壓變送器將差 壓信號送入流量積算儀,積算儀將差壓信號換算成流量信號。同 時通過溫度和壓力傳感器測出蒸汽的溫度和壓力,積算儀根據 當時的溫度和壓力計算出補償后的流量。
制造一個孔板流量計需要以下參數:管道的口徑(管徑×壁 厚);孔板流量計測量的介質;被測介質的工作溫度;被測介質的 工作壓力(壓力、最小壓力、正常壓力);被測介質的工作流 量(流量、最小流量、正常流量);被測介質的黏度。
(1)標準孔板的中心線應當與管道中心線同軸。
(2)孔板流量計安裝時應配有一段測量管,至少保持DN、后5DN的等徑直管段,以提高測量精度。
(3)引壓管路的內徑與管路長度和介質臟污程度有關,通常在16米以內用內徑為8-12mm的管子。
(4)引壓管路應有牢固的支架托承,兩根取壓管路應盡可能互相靠近并遠離熱源或震動源,測量水蒸汽流量時,應用保溫材料一同包扎,必須時(如氣溫0℃以下)加伴熱管防止結冰。在測量臟污流量時, 應附設隔離器或沉降器。
(5)引壓管路內必須始終保持單相流體狀態。被測流體是液體時,引壓管路內全部是液相,不能有氣泡。為此應在引壓管路的點裝排水閥或在點裝排氣閥,在新裝或檢修差壓變送器時時應特別注意。
1.3孔板流量計的優缺點孔板流量計的優點:
(1)應用最多的孔板式流量計結構牢固,性能穩定可靠,使用壽命長;
(2)檢測件與變送器、顯示儀表分別由不同廠家生產,便于規模經濟生產。 孔板流量計的缺點:
a 測量精度偏低;
b 量程比小,一般僅為1:3~1:5; c 現場安裝要求高;
d 壓損大。
2孔板流量計的優點和缺點
孔板流量計優點:適用于較大口徑管道的計量(目 前口徑大于 DN 1000 mm 的流量計一般只能選用孔板)。經久耐用;
孔板流量計缺點 :對節流裝置、引壓管、冷凝罐安裝要求很高,安裝較為復雜。孔板流量計整體校驗比較困難, 目前只能對差壓傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器單獨進行校驗,整體的精度難于確保。
3 負誤差的分析及解決辦法
3.1 孔板安裝不正確
孔板的尖銳一側應該迎著流體流向為入口端,呈喇叭口形 的一側為出口端。如果裝反,顯示將會偏小許多。
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
如果孔板使用時間較長,特別是在被測介質夾雜固體顆粒 等雜物情況下,都會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,測量壓差就會變小,流量顯示就會 偏低。
解決辦法:對孔板進行重新加工,使開口達到要求;嚴重時 進行更換。
3.3 變送器零點漂移
如果使用時間較長,變送器的零點可能會發生漂移,如果是 負漂移,顯示的差壓將會減小,顯示的流量也會減小。
解決辦法:對變送器的零點進行校正。
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展,會使 計量結果造成較大誤差,如果上游在規定直管段內存在多個彎 頭,將使計量結果偏低。
解決辦法:改造蒸汽管道,使上下游直管段長度達到規定要 求。在節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,將會導致測量差壓 減小,測量結果就會偏低。