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孔板流量計測量蒸汽產生誤差的原因分析及解決辦法

發布日期：2014-06-24 來源：太原市熱力公司東山分公司作者：李志紅瀏覽次數：

【導讀】：介紹了孔板流量計的用途、概念、原理、優點和缺點；從測量誤差偏大和偏小兩個方面進行了誤差分析并提出了解決辦法......

摘要：介紹了孔板流量計的用途、概念、原理、優點和缺點；從測量誤差偏大和偏小兩個方面進行了誤差分析并提出了解決辦法。

【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。在過程自動化儀表與裝置中，孔板流量計有兩大功用：作為過程自動化控制系統的檢測儀表和測量物料數量的總量表。

【2 孔板流量計的概念及原理】

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（非常大壓力、非常小壓力、正常壓力）；被測介質的工作流量（非常大流量、非常小流量、正常流量）；被測介質的黏度。

【3 孔板流量計的優點和缺點】

孔板流量計的優點：非常好，適用于較大口徑管道的計量（目前口徑大于DN 600 mm 的流量計一般只能選用孔板）；第二，經久耐用；第三，標定全面；第四，價格便宜。孔板流量計的缺點：非常好，對節流裝置、引壓管、冷凝罐安裝要求很高，安裝較為復雜。第二，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。

【4 實際使用情況】

現在熱電聯產的供熱形式已廣泛應用于大中供熱公司，主要的優點是有熱源有保證，而且價格低廉。我公司采用這種形式供熱已多年，從電廠到換熱站的蒸汽管道，在電廠出口處安裝了一個DN 600 mm 的孔板流量計，用于測量蒸汽的流量和用量。該流量計從開始使用到現在已將近20 年，在這期間，由于各種方面的原因，曾經出現過各種各樣偏大或偏小的誤差，我們采取了各種對應的措施。根據筆者的記錄，總結了一些經驗，僅供大家參考。

【5 負誤差的分析及解決辦法】

5.1 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。

5.2 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。

5.3 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。

5.4 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。

5.5 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。

解決辦法：如果三閥組中的高壓閥門漏氣，將該閥門進行緊固，必要時進行更換。如果三閥組中的平衡閥內漏，將該閥門進行緊固，必要時進行更換。

5.6 隔離液液位高度不等

引壓管中從冷凝罐到差壓變送器中的液位是為了將高溫介質與差壓變送器隔開，保護差壓變送器。如果低壓側液位高度低于高壓側液位高度，將導致測量差壓減小，測量流量就會減小。

解決辦法：檢查高低側冷凝罐的高度是否一致，如果不一致，進行校正。檢查冷凝罐的高度是否高于蒸汽管道，如果低于管道，將冷凝罐的高度抬高。

【6 正誤差的分析及解決辦法】

6.1 流通截面積的變化

在現場使用中，孔板表面可能會黏結上一層污垢或雜質，導致流通截面積變小，測量差壓就會增大，從而測量流量增大。

解決辦法：檢查孔板周圍是否干凈，對其進行清洗。

6.2 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，如果是正漂移，顯示的差壓將會增大，顯示的流量也會增大。

解決辦法：對變送器的零點進行校正。

6.3 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單個彎頭或平面雙彎頭，將使計量結果偏高。

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。

6.4 孔板厚度不符合規定

標準中規定孔板厚度應介于孔板開孔厚度e 與0.05D 之間。如果超出這個范圍，將使氣體流過孔板的阻力損失增大，使計量值比實際值偏高。

解決辦法：檢查孔板厚度，如果超出這個范圍，進行更換。

6.5 差壓變送器的三閥組漏氣

如果三閥組中的低壓閥漏氣，將會導致測量差壓增大，測量結果就會增大。

解決辦法：如果三閥組中的低壓閥門漏氣，將該閥門進行緊固，必要時進行更換。

6.6 隔離液液位高度不等

引壓管中從冷凝罐到差壓變送器中的液位是為了將高溫介質與差壓變送器隔開，保護差壓變送器。如果低壓側液位高度高于高壓側液位高度，將導致測量差壓增大，測量流量就會增大。

解決辦法：檢查高低側冷凝罐的高度是否一致，如果不一致，進行校正。檢查冷凝罐的高度是否高于蒸汽管道，如果低于管道，將冷凝罐的高度抬高。

【7 結論】

總的來說，孔板流量計的測量誤差主要是由以下3 方面的原因引起的：安裝不規范、維護不及時或誤操作、工藝系統或工況改變。在孔板流量計的使用過程中，如果發生誤差，可以從這3方面進行分析，然后尋找解決的辦法。

（1）針對安裝不規范的問題，在安裝孔板流量計前，一定要把蒸汽的情況（設計溫度、設計壓力等）、管道的情況、引壓元件的情況、傳感器的情況了解清楚，根據孔板流量計安裝規范，制定準確的安裝方案。在安裝孔板流量計時，要嚴格按照安裝方案進行施工。在安裝孔板流量計后，要經常對各個安裝部件進行檢查，確保測量的精度。

（2）針對維護不及時或誤操作的問題，對孔板流量計的部件，尤其是取源部件，要經常進行位置精度檢查，保證差壓傳感器所顯示的差壓是孔板測得的真實差壓。在平時對流量計進行操作時，要嚴格按照操作規程來做，避免誤操作，給表計帶來損壞。

（3）針對工藝系統或工況改變的情況，在使用過程中，要及時對二次儀表的參數進行修改，避免因換算錯誤給測量帶來誤差。

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