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天然氣孔板計量中存在的問(wèn)題及對策
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時(shí)間：2013-10-16
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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孔板流量計的主要特點(diǎn)是結構簡(jiǎn)單牢固、易于復制、性能穩定可靠、價(jià)格低廉。最大優(yōu)點(diǎn)是標準化，只要按照國際標準（ISO5167），國家標準（GB/T21446-2008）設計、制作、安裝，依據國家檢定規程（JJG640）進(jìn)行本體幾何尺寸和二次儀表檢定，就可以不經(jīng)實(shí)流標定而直接投入使用。使用標準孔板流量計可以無(wú)需實(shí)流校準，通過(guò)測量孔板前后差壓，來(lái)確定流體流量，并可估算測量誤差，是目前所有流量計中唯一達此標準的，至今尚無(wú)任何其它流量計可與之相比。但沒(méi)有誤差的測量是沒(méi)有的，而且由于孔板流量計的測量方法是建立在實(shí)驗的基礎上，是經(jīng)國際上長(cháng)期大量深入細致研究及實(shí)踐經(jīng)驗總結得出，所以只有與實(shí)驗時(shí)的節流裝置幾何相似、流體動(dòng)力學(xué)相似，才可得到預期的測量準確度。
本文從實(shí)用的角度出發(fā)，針對生產(chǎn)實(shí)際中孔板流量計在天然氣測量中可能產(chǎn)生的主要誤差來(lái)源進(jìn)行分析并提出處理方法。
一、孔板設計及參數設置方面
1.標準孔板流量計設計限值
孔板的孔徑是根據最大流量、常用流量、最小流量按國家標準GB/T21446-2008給出的公式求得。表中列出的各項參數的適用范圍是相互聯(lián)系又是相互制約的，其中最基本的是量程比。量程比是指在一定準確度要求下流量最大值與流量最小值之比。
最大流量主要是受差壓測量和音速限制。標準孔板的流量與差壓的平方根成正比例關(guān)系，但當流量增加到一定程度時(shí)，流量與孔板前后產(chǎn)生的差壓的平方根不再成正比例關(guān)系，即流量方程式不再成立。當流量繼續增加，在孔板開(kāi)孔處的流速達到音速時(shí)，孔板下游的壓力P2與上游壓力P1之比約為0.75，之后無(wú)論改變何種參數，流量都不會(huì )增加，也就是說(shuō)工況體積流量恒定，此時(shí)稱(chēng)為臨界流即P2/P1≥0.75。
最小流量主要受三方面制約：①機械加工的限制。當d2012.5mm，D2050mm時(shí)孔板節流裝置按標準規定的幾何相似加工制作很困難，尤其是孔板入口銳利度rk/d≤0.0004更是難以加工制作；②流體運動(dòng)狀態(tài)限制。雷諾數取下限時(shí)對應流體的最小流量。當小于此流量時(shí)，流體由紊流變?yōu)閷恿?，流體的動(dòng)力學(xué)狀態(tài)與標準規定的相差很大，此時(shí)的流出系數C不再適合標準給出的計算公式計算。③差壓變送器準確度要求限制。由于孔板節流裝置差壓信號經(jīng)開(kāi)方后與流量成正比關(guān)系，如當流量為最大流量的1/10時(shí)，此時(shí)產(chǎn)生的差壓僅為差壓變送器量程的1/100，這時(shí)差壓測量的相對誤差可能比差壓變送器的引用誤差大100倍，如精度等級為0.5級，量程為1000Pa的差壓變送器，當差壓為滿(mǎn)量程的1/100時(shí)即10Pa時(shí)，允許有5Pa的誤差，但此時(shí)的相對誤差高達50%，所以此時(shí)根本談不上差壓的準確測量。
實(shí)際工作中常用的解決方法是： 
（1）量程宜小不宜大。標準孔板流量計最佳量程比小于4：1，采用溫度、壓力補償技術(shù)最大可達到8：1，當超過(guò)此范圍時(shí)已不適用孔板流量計，此時(shí)應選用量程比大的流量計。實(shí)際工作中，直燃機、鍋爐等設備往往有大、中、小及多級火運行，設計時(shí)一方面要保證最大用氣量的需要，另一方面還要滿(mǎn)足最小流量下的準確度要求，所以最好一臺設備用一塊孔板流量計計量；
（2）差壓宜大不宜小。最好選擇使用寬量程智能差壓變送器；
（3）在滿(mǎn)足計量能力條件下縮小管徑，提高流速，從而使節流件在較高雷諾數下使用；
（4）將直徑比取小些，盡量控制在0.3-0.5之間為宜，這樣可以使差壓上限取大些；
（5）采用多管并聯(lián)形式計量。
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