淺談差壓式流量計的設計計算及應用

隨著標準節流裝置和計算機的進一步發展，大量設計管理軟件的出現代替了繁重的人為迭代計算，避免了引入很多人為誤差， 推動了標準節流裝置的發展，但是也隨之帶來一些問題。 下面就實際檢定工作中發現的問題作一討論。

一、設計軟件計算錯誤

假定未經標定的節流裝置與已經經過充分試驗標定的節流裝置幾何相似和動力學相似， 亦即符合GB2624 -2006  《 節流元件標準規范及其應用 》（ 或ISO5167）標準的要求，則在標準規定的不確定度內 ，質量流量qm 與差壓的關系由式（1）確定

式中：C—流出系數；ε—可膨脹系數；β—

孔板的直徑比，β=d/D（D為管道內徑）；d—孔板的開孔直徑，m；ρ—流體密度，kg/m3； p—通過孔板的差壓，Pa。

在標準節流裝置的設計過程中，根據式（1）給出的計算關系，以及標準文件中給出的經驗公式，經過迭代法計算，得出標準孔板的相應設計參數，如開孔直徑等。

以某蒸汽用戶送檢的標準孔板為例，根據客戶提供的節流裝置設計計算書如表1所示。

在上述給定的工藝條件下，根據經驗公式及迭代法重新計算，得到設計參數結果，如表2所示。

比較表1和表2中的計算結果，觀察可知，由于表1中設計軟件得出的流體密度5.13302kg/m3 與實際計算中表2的流體密度4.5424kg/m3 相去甚遠， 則將表1中得出的流體密度值5.13302kg/m3 代入式（1）中計算，得到的d20 必然出現較大誤差。

本例中，顯然是由于設計軟件給出的流體密度錯誤，導致了***終結果的錯誤，使得制造的標準孔板不符合實際的工況要求。 而在未經驗證的情況下，用戶依據錯誤的設計計算書， 在本應安裝開孔直徑為d20=195.071mm孔板的條件下 ， 錯誤使用了開孔直徑為

d20=189.307mm的孔板。 將開孔直徑d20=189.307mm代

入式（1），經過重新計算，常用流量qmcom=56246.2kg/h，在用戶要求的常用流量點60000kg/h，誤差達到-6.26%，給貿易結算方造成巨大經濟損失。 在以往版本的標準文件GB2624-1981中，采用根據經驗公式及迭代法的人為設計計算方法，其弊端是計算量繁重，引入人為計算誤差較大，而現在改用*的軟件計算，在保證其正確性的基礎上，設計軟件能夠充分展現運算效率高的優點。 本例中，由于設計軟件未經過檢測，所產生的信息未能納入安全體系，直接造成流量測量的較大偏差。 針對目前市場上眾多的設計軟件，如果不能確

認設計軟件的正確性，不但不能體現設計軟件*于人為計算的特點， 反而會產生一些不必要的貿易糾紛。 因此，應將設計軟件納入檢測范圍，從源頭上保證設計的正確性。

二、復核設計計算書是檢定工作的重要一步

 在上述實例中，究其原因，是初步設計錯誤，導致了***終的流量測量誤差。 如果在標準孔板安裝使用前， 按照給定的工藝條件對設計計算書進行嚴格復核，那么上述計量事故可以避免。

在現行的JJG640-1994《差壓式流量計檢定規程》中，僅要求對孔板的隨機文件進行檢查， 并未對設計計算書的正確性復查作出明確規定。 如果略過檢查設計計算書是否正確這一步驟，在采用幾何檢驗法檢定標準孔板時，所測得的尺寸可能均在規程規定的誤差范圍內， 從而作出被檢孔板合格的結論，而從上面的例子中可以看出， 這樣的結論， 顯然可能與孔板實際的工作狀態截然相反，并不能滿足用戶的實際要求，給用戶的貿易交接量造成不可小視的影響。

所以， 復核設計計算書是安裝使用前的步。對于檢定人員而言，通過本例的分析，更應明確認識到設計計算書可能存在的問題，把復核設計計算書作為檢定工作的步。 同時，隨著更多的設計軟件應用于實際工作， 而目前尚未對此類軟件納入檢測范圍，檢定規程也應針對目前情況，把檢驗設計計算書的正確性明確納入檢定規程的條款中，以建立保證設計計算正確的***后一道防線。

三、配套流量積算儀在選型和設置上應注意的問題

目前，在實際應用中，很多差壓式流量計配套的流量積算儀，采取了把流出系數C和可膨脹系數ε視為定值的方法， 對于準確度等級為0.5及以下的流量積算儀，可以滿足計量要求。

 實際上， 流出系數C是實際流量與理論流量的比值，在一定的安裝條件下給定的節流裝置中，c值僅與雷諾數有關;可膨脹系數ε則是對流出系數在可壓縮性流體中密度變化的修正,c流出系數和可膨脹系數ε均為統計量,是隨著流量參數的改變而變化.由實驗數據可知,以設計工況為標準當壓力波動17%,溫度波動9%時，流出系數c***大變化為0.07%,可膨脹性系數***大變化為0.9%。這對于高精度的流量積算儀來說，計量準確度的影響不可忽視。因此，在更高準確度等級的使用場合，如使用0.1或0.2級的流量積算儀時，應該采用式（1）中的數學模型。對C、ε進行實時計算以減小由此帶來的誤差。

在實際使用中，應根據具體的準確度要求本著經濟合理的原則在0.2及以上等級要求的情況下時應選用能進行實時補償運算的流量積算儀，滿足用戶的計量要求，減少計量爭議。

四、小結

采用設計管理軟件設計標準節流裝置，減少了很多人為誤差，能有效提高工作效率，將是標準節流裝置設計應用的大勢所趨。設計軟件程序的正確性則直接決定了標準節流裝置能否得以正確應用。目前我國尚未出臺此類相關的檢測規范，因此，應盡快制定針對設計管理軟件的檢測規范，從根本上保證設計計算結果的正確性。

2.標準節流裝置是依據工況情況設計，在實際檢定工作中發現，如果工況條件與設計條件偏離較大，將產生不可忽視的影響。甚至造成難以避免的貿易糾紛。

3.在實際使用中，由于流體可能變化較大，應根據使用的準確度要求，在經濟合理的基礎上，考慮是否選用具有實時補償運算功能的流量積算儀。