孔板流量計的計算公式
根據SY/T6143-1996標準式(20)可得:
(1)
式中
qm—質量流量,kg/s;
d0—節流件開口直徑,m;
c—流量系數;
ε—可膨脹性系數;
ρ—被測流體設計密度,kg/m3;
β—節流件孔徑與直管內徑比;
△P—設計條件下實測壓差Pa。
孔板流量計一般在流體雷諾為400~53×106的范圍內使用。
(2)
式中
qm max—zui大設計質量流量,kg/s;
△Pmax—zui大設計壓差,Pa;
(1)/(2)得:
(3)
(3)式為控制系統內計算流量的公式。
3 孔板流量計小流量情況下誤差分析
設(3)式表示在真實差壓下計算的流量為真實值,而實測壓力△P1條件下流量的計算值為qm1。(以下各表達式類似,帶標1的為測量值)由(3)得;
設△P1=△P+△P2
△P2為差壓計誤差;(為正誤差,負誤差相類似不推導,見圖1)。
則測量流量與真實流量之間的誤差△qm:
(4)
設:,即差壓流量計在△P壓差下的百分數,則0≤a≤1;
設:,則x為此差壓表的zui大誤差,則(4)可化為
(5)
式中
a為差壓計的差壓比,x為差壓計的zui大誤差。
以0.5級儀表為例,即x=0.5%,則可計算出在a在0~1范圍內即差壓在△P在0~△Pmax中的誤差。如下圖1,正誤差在上,負誤差在下:
根據(5)可計算出不同精度等級的儀表在不同差壓情況下的zui大誤差。
單從公式而言,在壓差低于25%時,流量誤差已高出儀表本身誤差,故孔板流量計的使用范圍宜在壓差高于設計壓差25%即流量高于設計流量50%時使用。實際上,在Re≤400的情況下,試驗數據表明標準孔板法蘭取壓誤差已達到百分之十幾到二十幾
3 計量誤差產生原因及解決辦法
由于孔板流量計量方法是建立在實驗基礎上的,在使用這種方法時,必須保持與實驗時節流裝置的幾何相似和流體動力學相似。因此,在實驗室可以得到很高的測量準確度,而在使用現場,實際條件往往偏離實驗條件,產生較大誤差。例如孔板的輸出信號為模擬信號,重復性不高,對整套流量計的度影響因素多且錯綜復雜,另外范圍度窄、壓損大、現場安裝條件要求高等,都使得孔板計量精度提高的難度很大,具體分析如下:
3.1 儀器本身產生的誤差
(1)孔板入口直角銳利度。
(2)管徑尺寸與計算不符。
(3)孔板厚度誤差。
(4)節流件附件產生臺階、偏心。
(5)孔板上游端面平度。
(6)環室尺寸產生臺階、偏心。
(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。
3.2 安裝誤差
管線布置的偏離,管線布置的偏離造成的安裝誤差是普遍性的,其產生的主要原因是現場不能滿足直管段要求的長度。
3.3 參數測量誤差
(1)孔板彎曲(變形)。
(2)上游測量管沉積臟物。
(3)上游端面沉積臟物。
(4)孔板入口直角邊緣變鈍、破損。
(5)雷諾數范圍不符合標準規定。
(6)管道粗糙度影響,管道粗糙度增加,管道粗糙度變化不定。
(7)壓力表、溫度表等儀表測量過程中及流量計算機中一些參數設定引入的誤差。
天然氣流量計量已經成為天然氣工業生產發展的重要組成部分,在企業生產和經營管理中,流量計量是一項日常進行的重要的技術基礎工作。流量計量既是天然氣供需雙方貿易結算的依據,又是生產部門采輸和衡量天然氣用氣效率的主要技術指標。天然氣的準確計量不但能實現公平的貿易結算,而且能為改進生產工藝,提高產品質量,降低產品生產成本,確保安全生產等提供依據,提高經濟效益和社會效益。目前國內天然氣輸送貿易結算流量計有許多種,而標準孔板計量是zui廣泛的采用的計量方式。如何識別、消除或減少孔板計量誤差,提高孔板計量的準確度是我們計量工作的重點。
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