孔板流量計計量不準(zhǔn)確的原因

標(biāo)準(zhǔn)孔板是由機械加工獲得的一塊圓形穿孔的薄板。它的節(jié)流孔圓筒形柱面與孔板上游端面垂直，其邊緣是尖銳的，孔板厚與孔板直徑比是比較小的。孔板在測量管內(nèi)的部分應(yīng)該是圓的并與測量管軸線同軸，孔板的兩端面應(yīng)始終是平整的和平行的。

1 孔板偏心

根據(jù)GB2624-81規(guī)定，孔板應(yīng)與節(jié)流裝置中的直管段對中。實驗表明，孔板偏心引起的計量誤差一般在2%以內(nèi)，孔徑比β值愈高，偏心率影響愈大，應(yīng)不用值高的孔板。

2 孔板彎曲

由于安裝或維修不當(dāng)。使孔板發(fā)生彎曲或變形， 導(dǎo)致流量測量誤差較大。在法蘭取壓的孔板上進(jìn)行測試，孔板彎曲產(chǎn)生的最大誤差約為3.5%。

3 孔板邊緣尖銳度

孔板入口邊緣磨損變鈍不銳或受腐蝕發(fā)生缺口，或孔板管道內(nèi)部的焊縫或計量法蘭墊片，都將使實際流量系數(shù)增大和差壓降低，造成計算氣量偏小。

提高計量精度的措施：

1.消除氣流中的脈動流

管道中由于氣體的流速和壓力發(fā)生突然變化，造成脈動流，它能引起差壓的波動，而節(jié)流裝置的流量計算公式是以蘭孔板的穩(wěn)定流動為基礎(chǔ)的，當(dāng)測量點有脈動現(xiàn)象時，穩(wěn)定原理不能成立，從而影響測量精度，產(chǎn)生計量誤差。

脈流流量總不確定度等于按GB/T2624-93計算的測量誤差與脈動附加不確定度的合成。

式中：ET-脈動附加不確定度，無量綱； -軸向時均速度，m/s； -速度脈動分量均方根值，m/s。(公式應(yīng)用條件 ≤0.32)

因此，為了保證天然氣計量精度，必須抑制脈動流。常用的措施有：

(1)在滿足計量能力的條件下，應(yīng)選擇內(nèi)徑較小的測量管，提高差壓和孔徑比；

(2)采用短引壓管線，減少管線中的阻力件，并使上下游管線長度相等，減少系統(tǒng)中產(chǎn)生諧振和壓力脈動振幅增加；

(3)從管線中消除游離液體，管線中的積液引起的脈動可采用自動清管系統(tǒng)或低處安裝分液器來處理。

2.計量裝置的設(shè)計安裝應(yīng)符臺SY/T 6143-1996

由于影響孔板流量計測量精度的根本原因是節(jié)流裝置的幾何形狀和流動動態(tài)是否偏離設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。因此在使用過程中必須定期做好系統(tǒng)的校檢、維護(hù)工作，對于實際使用中的壓力、溫度、流量等工況參數(shù)的變化，應(yīng)進(jìn)行及時修正?？刹捎萌a償?shù)牧髁坑嬎銠C的積算方案，以減少計量誤差，確保計量精度。

3.避免人為計量誤差

加強計量管理，提高操作人員技術(shù)素質(zhì)，積極引進(jìn)吸收國外先進(jìn)的天然氣計量技術(shù)。標(biāo)準(zhǔn)孔板是由機械加工獲得的一塊圓形穿孔的薄板。它的節(jié)流孔圓筒形柱面與孔板上游端面垂直，其邊緣是尖銳的，孔板厚與孔板直徑比是比較小的。

影響天然氣孔板流量裝置準(zhǔn)確性的因素

20世紀(jì)初，孔板流量計就已用于天然氣計量，其特點是結(jié)構(gòu)易于復(fù)制、簡單牢固、性能穩(wěn)定可靠、使用期限長、價格相對較低?？装辶髁垦b置主要包括3個部分：節(jié)流裝置、壓力/差壓變送裝置（一次儀表）、運算顯示裝置（二次儀表）。

根據(jù)智能孔板流量裝置的3個組成部分，下面分別其中可能存在的影響計量準(zhǔn)確性的因素。

一、節(jié)流裝置中存在的影響因素

在孔板流量計中救了裝置的安裝至關(guān)重要，目前，由于高級孔板閥和標(biāo)準(zhǔn)計量管的推廣使用，使得節(jié)流裝置的加工準(zhǔn)確度、安裝準(zhǔn)確度都有了大幅度提高，正規(guī)廠家能達(dá)到1級以上。但是，在節(jié)流裝置的安裝中仍需注意以下問題：

1、引壓管到變送器的安裝方式應(yīng)采用水平安裝，以減少因引壓管中積水帶來的附加誤差。

2、加強節(jié)流裝置的排污，以減少游離水、固體粉末在孔板處的擁堵，減少因此造成對壓力的影響。

3、加強孔板的清洗檢查，定期更換孔板，以減少因孔板被沖蝕造成的銳度、粗糙度超標(biāo)帶來的附加誤差。

二、天然氣計量裝置參數(shù)的影響

目前，廣泛使用的智能孔板流量裝置采用計算機運算，大大提高了運算準(zhǔn)確度。此時參數(shù)的準(zhǔn)確性、及時性就成為影響孔板計量裝置準(zhǔn)確度的重要因素。孔板計量中的壓力、差壓、溫度等參數(shù)都是實時在線獲取的，這些參數(shù)的準(zhǔn)確性取決于一次儀表的準(zhǔn)確度。

三、天然氣計量裝置校核周期的影響

根據(jù)檢定規(guī)程的要求，孔板計量裝置的檢定周期為1年。工業(yè)天然氣計量裝置一部分布在野外，氣候、環(huán)境條件復(fù)雜，裝置的穩(wěn)定性檢查就顯得尤為重要。為了進(jìn)一步提高孔板計量裝置的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性，有必要加強計量裝置的期間校核。

孔板流量計安裝不規(guī)范引起的誤差

目前，孔板流量計在工業(yè)生產(chǎn)過程中，絕大部分流量測量都是采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置孔板與差壓配套使用的。盡管只能差壓變送器的精度最高可達(dá)0.075級，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(jìn)行使用時，這一問題顯得尤為突出。因此測量誤差產(chǎn)生的原因和克服方法，具有很重要的現(xiàn)實意義。

雖然標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置孔板的設(shè)計計算時通過大量實驗總結(jié)出來的，不需要實際標(biāo)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(dǎo)致測量誤差的產(chǎn)生。

1、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(nèi)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)，使流體穩(wěn)定變?yōu)閿_動，從而導(dǎo)致測量誤差。消除方法是按照前后管道要求，合理設(shè)計節(jié)流裝置的安裝位置。

2、孔板上下游面受損或孔板法蘭墊片凸出管道內(nèi)：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(nèi)，從而導(dǎo)致測量誤差。消除方法是提高施工人員的技術(shù)素質(zhì)和責(zé)任心。施工人員在安裝孔板前應(yīng)仔細(xì)檢查孔板片，若發(fā)現(xiàn)孔板上下游面受損，應(yīng)及時更換；在安裝孔板過程中應(yīng)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。

3、孔板上下游面反裝：安裝前，應(yīng)正確辨認(rèn)管道內(nèi)介質(zhì)流向及孔板方向，否則將導(dǎo)致測量值偏低。這是因為施工人員的粗心所致，消除方法就是在安裝孔板時，使孔板上標(biāo)有“+”的面處在流向的上游側(cè)。

4、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(diào)換孔板即可恢復(fù)正常。

安裝孔板流量計導(dǎo)壓管的注意事項

孔板流量計節(jié)流裝置與差壓變送器配套使用，可測量液體、蒸汽、氣體的流量，孔板流量計廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、輕工等部門。   

孔板流量計針對不同的介質(zhì)，取壓管的取壓方向是相對不同的?，F(xiàn)場應(yīng)用主要分為一體式和分體式安裝，但是差壓取壓導(dǎo)壓管在安裝的時候還是有一定規(guī)定的。孔板流量計與其他差壓式的流量計也都是一樣。下面就給大家介紹下安裝孔板流量計取壓管時應(yīng)該注意的地方：

1、介質(zhì)為蒸汽時：

應(yīng)使導(dǎo)壓管內(nèi)充滿冷凝液，因此在取壓點的出口處要裝設(shè)凝液罐，其它安裝同液體。

2、介質(zhì)為氣體時：   

差壓變送器應(yīng)裝在節(jié)流裝置的上面, 防止導(dǎo)壓管內(nèi)積聚液滴，取壓點應(yīng)在工藝管道的上半部引出
7 ~* ^: ]. o# o) ?: q* C# [( p3、介質(zhì)為液體時：   

差壓變送器應(yīng)裝在節(jié)流裝置下面，取壓點應(yīng)在工藝管道的中心線以下引出（下傾45°左右），導(dǎo)壓管最好垂直安裝，否則也應(yīng)有一定斜度。當(dāng)差壓變送器放在節(jié)流裝置之上時，要裝置貯氣罐
& s& m2 g/ Y5 k0 a, G    4、介質(zhì)具有腐蝕性時：   

可在節(jié)流裝置和差壓變送器之間裝設(shè)隔離罐，內(nèi)放不與介質(zhì)有互溶的隔離液來傳遞壓力，或采用噴吹法等。

孔板流量計孔徑比對天然氣輸差的影響

孔板流量計又稱差壓式流量計，是由一次檢測件和二次裝置（差壓變送器和流量顯示儀）組成。廣泛應(yīng)用于氣體、蒸汽和液體的流量測量。具有結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，性能穩(wěn)定，使用可靠等特點。

根據(jù)誤差理論，標(biāo)準(zhǔn)孔板配二次儀表組成的流量計量系統(tǒng)的誤差由隨機誤差、已定系統(tǒng)誤差、未定系統(tǒng)誤差三部分組成。由于天然氣的原始計量結(jié)果是取多次測量的平均值，根據(jù)誤差理論可知，在測量次數(shù)足夠多的情況下，可以忽略測量產(chǎn)生的隨機誤差。對于已定系統(tǒng)誤差，一般在測量中力求對已定系統(tǒng)誤差作修正處理，所以理論分析討論計量裝置的誤差實際上只考慮儀表本身帶來的未定系統(tǒng)誤差。未定系統(tǒng)誤差的大小可以用流量測量的不確定度來計算。一般而言，孔徑比值越高，不確定度也就越大，因此應(yīng)避免采用孔徑比大的孔板。另外，孔板彎曲或變形、孔板流量計的孔板銳邊、截面及流線的變化、管道內(nèi)的腐蝕物、管道內(nèi)壁的相對粗糙度都會對輸差構(gòu)成一定的影響。

孔板變形對流量測量的影響

(1)孔板變形的原因 孔板變形的事件發(fā)生得并不多。標(biāo)準(zhǔn)孔板變形常常表現(xiàn)為A面（迎流面）下凹，B面突出，嚴(yán)重時就像脫了底的鐵鍋。

發(fā)生變形的孔板往往口徑較大，流體溫度高，例如過熱蒸汽，孔板厚度相對較薄的環(huán)室取壓的節(jié)流裝置。由于加工制造時孔板和環(huán)室溫度低，接近室溫，而在實際使用時溫度高，因此它們的幾何尺寸都發(fā)生了顯著的變化。由于環(huán)室的材質(zhì)一般為碳鋼，線膨脹系數(shù)一般以11×10－6℃－1計，而孔板的材質(zhì)為不銹鋼，線膨脹系數(shù)一般以16×10－6℃－1計，所以膨脹系數(shù)的差值為5×10－6℃－1。當(dāng)節(jié)流裝置投入使用后，與高溫流體接觸，孔板和環(huán)室都相應(yīng)膨脹，其中孔板外徑膨脹的增量要比環(huán)室相應(yīng)部位內(nèi)徑膨脹的增量大，所以，加工制造時必須通過計算留有足夠的膨脹間隙。

變形孔板拆開檢查時往往發(fā)現(xiàn)上述間隙并不小，將孔板與環(huán)室按最高工作溫度計算，仍然有一定的間隙，既然如此，為什么還會出現(xiàn)變形呢？

有一點是可以肯定的，即孔板變形是由于受熱膨脹后，孔板外徑與環(huán)室之間的間隙消失，孔板繼續(xù)膨脹時由于無法向外徑方向擴(kuò)大，于是在孔板兩邊差壓的作用下，產(chǎn)生出口側(cè)凸出的變形。

對發(fā)生孔板變形的現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查時，常常會發(fā)現(xiàn)相關(guān)聯(lián)的線索。

①同正負(fù)環(huán)室結(jié)合處泄漏有關(guān)。無法用旋緊螺栓的方法消除泄漏，于是拆下節(jié)流裝置更換密封墊片，然后發(fā)現(xiàn)孔板變形。

②同天氣有關(guān)。節(jié)流裝置本來無泄漏現(xiàn)象，由于天氣暴冷，西北風(fēng)勁吹，引起正負(fù)環(huán)室結(jié)合處泄漏。

③同節(jié)流裝置處絕熱保溫不佳有關(guān)。保溫良好的節(jié)流裝置未出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。

將上述相關(guān)線索聯(lián)系起來可對孔板變形原因作出推理分析。節(jié)流裝置設(shè)計計算時，孔板外徑與環(huán)室配合處的間隙留得足夠大是假定孔板和環(huán)室溫度相同，但實際上不可能相同，孔板被環(huán)室包圍著，而且有高溫流體為其提供熱量，所以溫度高，得到充分膨脹。而環(huán)室內(nèi)圓與流體接觸，但外圓與大氣接觸，加上“保溫不佳”、“天氣暴冷”、“西北風(fēng)勁吹”等因素，使其溫度下降得很低，從而導(dǎo)致預(yù)留的間隙不夠用，引起孔板變形。

孔板變形與正負(fù)環(huán)室處泄漏相關(guān)聯(lián)，如果不是因為密封墊片損壞造成泄漏，就是因為孔板變形后導(dǎo)致正負(fù)環(huán)室之間的間隙增大，密封墊片與環(huán)室之間出現(xiàn)縫隙。

（2）孔板變形的解決方法 在找到了孔板變形的根本原因之后，預(yù)防孔板變形就有了簡單而有效的方法，即設(shè)計計算時，考慮到環(huán)室的溫度可能比孔板低得多的實際情況，合理計算間隙。計算時環(huán)室外圓處溫度不應(yīng)高于100℃。

對于已經(jīng)變形而檢定不合格的孔板只能報廢。

（3）孔板變形引起的流量測量誤差估算 孔板變形對流量測量示值的影響，現(xiàn)在還沒有標(biāo)準(zhǔn)，也無實驗數(shù)據(jù)，但是影響方向是顯而易見的。

孔板變形的程度差異較大，嚴(yán)重變形時，其形狀與噴嘴有些相似，從節(jié)流裝置的標(biāo)準(zhǔn)知，標(biāo)準(zhǔn)孔板的流出系數(shù)約0.6多一些，而噴嘴的流出系數(shù)約為0.99，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行分析，孔板變形后其實際流出系數(shù)相應(yīng)增大，流量示值相應(yīng)偏低。嚴(yán)重變形時，如果假定其流出系數(shù)與噴嘴接近，則流量示值將要降低到應(yīng)有示值的60％左右。因此有理由說孔板變形后流量示值可能會比應(yīng)有示值低0～40％R。

孔板流量計采用防凍斷絕器時的應(yīng)用

現(xiàn)在的孔板流量計采用了特有的防凍斷絕器，在測量蒸汽時，不需伴熱、保溫及冷凝器，使結(jié)構(gòu)大為簡化，便于現(xiàn)場安裝。不但節(jié)省了大量的能源，而且流量計庇護(hù)量大大減少。而傳統(tǒng)孔板流量計在測量蒸汽時，為了使導(dǎo)壓管中的蒸汽冷凝，并使正負(fù)導(dǎo)壓管中的冷凝液面有相等的高度，且保持恒定，在正負(fù)導(dǎo)壓管線中都各裝有一個冷凝器。同時為了保證差壓變送器在冰冷的環(huán)境中正常事變，還須配有伴熱保溫裝置，其結(jié)構(gòu)龐大復(fù)雜，而且浪費能源。

充滿孔板流量計管道的流體，當(dāng)它們流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流裝置時，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(xù)性定律為基準(zhǔn)的。

孔板流量計又稱為差壓式流量計，是由一次檢測件和二次安裝構(gòu)成，普遍使用于氣體、蒸汽和液體的流量測量。具有構(gòu)造簡略，維修便利，功能不變，運用牢靠等特點。在管道內(nèi)部裝上孔板節(jié)省件，因為節(jié)省件的孔徑小于管道內(nèi)徑，當(dāng)流體流經(jīng)節(jié)省件時，流束截面忽然縮短，流速加速。節(jié)省件后端流體的靜壓力降低，于是在節(jié)省件前后發(fā)生靜壓力差，該靜壓力差與流體過的流體流量之間有確定的數(shù)值關(guān)系、契合。用差壓變送器 (或差壓計)測量節(jié)省件前后的差壓，完成對流量的測量。節(jié)省安裝的裝置和合用于下列管段和管件有關(guān)：節(jié)省件上游側(cè)第一阻力件、第二阻力件，節(jié)省件下右側(cè)第一阻力件，從節(jié)省件上游第二阻力件到下流第一阻力件之間的管段以及差壓訊號管路等。

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