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孔板流量計的檢測原理、誤差分析及檢定

作者: 來源: 發布時間:2017-10-09 10:18:54

 摘 要:孔板流量計是日常生活中較為廣泛使用的計量儀器。使用的過程中,流體的工作狀態變動、孔板安裝不正確、孔板入口邊緣被磨損以及孔板表面的結垢和流通截面積的變化等因素會影響計量精度,因此及時的進行儀器的檢定極有必要。

 
        孔板流量計是目前工業測量中zui為常用的一種氣液體流量的計量儀器, 其原理是通過流體流經管道時的阻力與流體流量存在一定的關系, 利用這個關系即可獲得流體的流量。孔板流量計根據具體用途可以分為很多小類, 其中在工業計量中應用極為廣泛的是節流式流量計。本文以孔板流量計為研究對象首先將對其檢測原理做一說明, 然后對檢測誤差和檢定手段進行討論。
 
1 孔板流量的原理和組成
1.1 工作原理
        當流經管道的流體充滿管道的時候, 流體的會在儀器節流件位置發生局部收縮。致使局部流量增大, 而同時此處的靜壓力減小, 因而流體在節流件位置會產生一個壓力差, 壓力差會隨著流量的增大而增大, 憑借壓力差便可以度量流體的流量大小。
 
1.2 流量方程的計算
        在孔板流量計節流部件形狀和尺寸一定的情況下,流體在流經流量計的阻力件前后所產生的差壓與流量存在一定的數學函數關系。
如下列公式可知:根據連續性方程和伯努利方程, 結合體積流量方程(1 )和質量流量方程(2):
體積流量方程(1 ) 和質量流量方程(2)
        用實際獲取的壓力差△p替換p1-p2的差值,使用流出系數C 對公式4 進行校正, 可以得到符合實際的流量公式(3、4) :
實際的流量公式
2 孔板流量計的誤差分析
2.1 儀器本身產生的誤差
        (1)環室尺寸產生臺階、偏心;(2)節流件附件產生臺階、偏心;(3)孔板厚度誤差;(4)管徑尺寸與計算不符;(5)孔板上游端面平度;(6)孔板人口直角銳利度;(7)取壓位置;(8)焊接、焊縫突出;(9)取壓孔加工不規范或堵塞;(10)節流件不同軸度。
 
2.2 安裝誤差
        管線在布設時出現偏差, 這種偏差所造成的流量計的安裝誤差是廣泛存在的, 究其原因是布設管線難以滿足流量計所需的直管段要求的長度。
 
2.3 流量計的內部器材變化
        可歸納為以下6 種情況: ( 1 ) 流量計入口邊緣破損或變鈍;(2)測量管中存在臟污阻塞;(3)流量計管端面臟物阻塞;(4)流量計孔板變形;(5)測量常數與標準規定不相符合;(6)流量計管道內部粗糙度增加, 且變化不定 。上述因素直接對孔板流量計的計量準確度產生影響。
 
3 選擇合適的檢定方法
        對于孔板流量測量儀表的檢定工作而言, 目前常采用實流檢定與干式檢定等主要方法。在實際的檢定工作中,應該根據待檢定流量儀表的具體情況來進行選擇, 比如儀表的不確定性、流量計是使用類型與用途、檢定環境和條件、檢定費用的預算等方面 。具體的講,一般實流檢定方法常用于檢定液體流量的儀表( 例如原油與水計量儀表) , 而干式檢定方式則常用于檢定氣體計量的流量儀表( 例如天然氣計量中所使用的孔板流量計) , 目前還有在線實流檢定或離線檢定等應用于極少數臨界流噴嘴的檢定。
 
        采用組合測量方法對流量儀表進行干式檢定, 是根據各有關參數的測量結果及其不確定度, 按照誤差處理方法合成出儀表的流量測量總不確定度的, 是以一定的置信度間接確定流量儀表的不確定度范圍的, 它不能給出具體誤差值。它通常是以大量豐富的試驗數據和標準化的技術要求為前提,保持了計量的試驗性和一致性的特點。以孔板流量計為例,其流出系數公式是建立在極其豐富和充分的試驗數據基礎之上的,標準上給出的流出系數的誤差范圍:不大于0.6%。

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