如何提高标准节流装置在计量中准确性

尽管这些年三联测控公司在节流装置的设计和研发中不断推出一些新型仪表,但标准节流装置中的标准孔板、标准喷嘴在我公司能源计量中仍然用得较多,约占70%左右。

　　标准孔板和标准喷嘴等节流装置有不少缺陷,诸如范围度窄,一般范围仅为3∶1~4∶1、压损大、测量的重复性、度在流量计中属于中等水平[1],由于众多的因素影响使其度难以提高等。

　　但是标准型的检测件通用的,并得到标准化组织的认可,特别是标准节流装置无需实流校准即可投用,在流量计中也是*的。如何在企业效益有困难的情况下尽量发挥现有计量装置的潜力,使计量更准确仍将是一个较长时期的重要课题。

　　1　使标准节流装置工作在有效测量范围内

　　1·1　从工艺上尽量使流量测量范围准确

　　由于标准节流装置测量范围度窄,一般范围度仅3∶1~4∶1;而超范围测量是造成测量误差的主要原因。要求用户在新上计量装置前必须尽可能将流量测量范围提准确,同时也要求设计人员多熟悉工艺,与工艺技术人员一道核实流量数据,尽量减少由于人为因素造成的失误。对流量测量范围度较大但不超过1∶10的可采用计算机对流出系数C、可膨胀系数ε等进行补正以保证其精度,对测量范围度大于1∶10的,可采用两种量程的差压变送器来拓宽其范围度。我公司高线厂加热炉煤气测量标准孔板采用计算机对流出系数C、可膨胀系数ε等进行补正,其范围度可拓宽到1∶8左右,取得较好效果。

　　1·2　要保证流出系数C在整个测量范围内为定值

　　对于在一定型式的节流装置和一定的截面比m值条件下,当雷诺数ReD值大于某一界限值ReK时,流出系数C将不再随雷诺数变化而是趋向固定值[3]。

　　在应用标准节流装置测量流量时,只有C值在所需测量的范围内（qmin~qmax）均保持常数的条件下,差压和流量之间才有恒定的对应关系。由于实际工况的变化有可能使C值在所需测量的范围之外,压差和流量之间也就可能有不恒定的对应关系。出现这种情况的可能性是在qmin附近,解决方法是在设计时zui小雷诺数ReDmin必须大于ReK。

　　根据GB2624-1993规定,流量系数的基本误差对光管、糙管中的角接取压标准孔板、标准喷嘴等都给出了公式,所以其基本误差可以估算出,除此之外,若孔板的几何形状,安装、流体与管道条件不符合国标要求时,必将造成附加误差。

　　1·3　管道直径应进行实测

　　企业*在设计节流装置时,基本上都采用工艺提供的公称名义管径值,其实公称名义管径值与实际管径值还是有误差的,特别是卷管,公称名义管径值与实际值有时差值还较大,造成计量误差增大,测量的度就难以达到设计要求。

　　设计孔板时采用的管道内径是指孔板前2D范围内的管道内径的平均值,此值是指在0D、D/2、1D和2D四个截面上测得的单测值的算术平均值。而在每个截面上应等角距分布测4个单测值,任意一个单测值与平均值之差应小于0·3%。符合这一要求时才允许安装节流孔板。国标给出的测量管内径D的基本相对误差按下式估算:

　　式中　为20℃时实测管径的基本误差;为测量工具的基本误差;为测量的偶然误差;为测量工具的偶然误差。D20一般采用卡尺或内径百分表测得,此时可取如设计时采用的是未经测量的公称值,则1·5）%,有的资料将其增大至±2%,可见安装孔板的管道若不经测量,*一项对流量测量结果产生的误差就够大了。

1·4　直管段长度不足

　　据有关资料介绍,孔板前后的zui小直管段长度不能满足标准要求时,如其中之一只有规定的一半,应对流量系数的误差增加±0·5%的附加误差;对β=0·6的孔板在一个90°弯头后,直管段长为10D时附加误差为-0·7%;为5D时可达-1·4%;对β=0·8孔板,在一个90°弯头后,直管段长20D时,附加误差-0·7%,10D时-1·5%,5D时达到-3·1%。即直管段长比规定值减少时,附加误差以-0·7%为基数,每当直管段长度减少一半,附加误差就大致增大一倍。就在标准ISO-5167公布后,英国的国家工程实验室对文丘里管具有零附加误差所需的上游zui短直管段进行了测试,其结果表明,当上游有一个90°弯头时,所需zui短的直管段长度要大于标准中规定的2倍。对于孔板和喷嘴也得出类似结论,零附加误差和0·5%附加误差的zui短直管段长度都应比标准规定的扩大一倍。所以在设计孔板时,必须尽可能使直管段长度增加,以消除因流出系数C改变而增加的附加误差。

　　1·5　随时监控计量仪表的使用范围

　　对因工艺变化造成流量测量范围变更的,要及时进行调整。如果因生产原因不能更换孔板也需要进行升降级处理,即根据实际使用的工况条件及原孔板的开孔直径,求得与实际工况相符合的新的zui大差压,如果流量设定为整数（方便生产单位人员观看）新差压一般不会是整数,因为zui后计算流量时很多单位都采用计算机计算,即使zui大流量不是整数也容易算。同时对原计算书进行核算,看其流出系数C和zui小流量有无问题。