孔板流量計的誤差分析及修正

孔板流量計的誤差分析及修正
  摘.. 要: 孔板流量計是一種廣泛應用于化學工業的流量測量儀表。它在安裝、使用和維護等方面存在很多的不足, 從而容易產生流量測量的誤差。通過對孔板流量計的研究, 得出引起流量測量誤差的各種原因及相關消除方法; 并通過補償和技術改造等措施對測量誤差進行了修正, 從而保證了流量測量的準確性和實效性。這對于孔板流量計的準確計量具有一定的指導作用。
  關鍵詞: 流量計.. 測量誤差.. 精度.. 孔板.. 計量.. 差壓變送器
  0.. 引言
   目前, 在工業生產過程中, 絕大部分流量測量都是采用標準節流裝置孔板與差壓變送器配套使用的[ 1- 2]。盡管智能差壓變送器的精度可達0. 075級[3], 但由于各種原因, 其測量誤差往往很大, 將它作為工業計量儀表進行使用時, 這一問題顯得尤為突出。因此, 查找測量誤差產生的原因和克服辦法, 具有很重要的現實意義。孔板流量計主要由孔板、導壓管路和差壓變送器三部分構成。孔板是流量計的節流元件, 它將介質流量轉換成差壓。差壓大小再經導壓管路傳遞至差壓變送器膜盒的正負壓室, 正負壓室的隔離膜片通過硅油填充液將差壓傳遞給測量膜片, 使得測量膜片左右偏移。測量膜片作為電容式差壓變送器差動電容的一個電極, 與兩固定電極組成差動電容器。測量膜片的左右偏移改變了差動電容的大小, 將差動電容加到差壓變送器的電路中, 再經放大變換成4~ 20 mA 標準信號, 并以流量的形式顯示出來。
  1.. 測量誤差產生的原因及消除辦法
   簡單地說, 測量誤差主要是由安裝不規范、維護不及時或誤操作、工藝系統或工況改變這三個原因引起的。
  1. 1.. 孔板安裝不規范
  雖然標準節流裝置孔板的設計計算是通過大量實驗總結出來的[ 5], 不需要實際標定就可直接投入使用, 但在安裝過程中有可能出現以下幾項不規范甚至錯誤的情況, 從而導致測量誤差的產生。
   孔板前后直管段不符合要求: 孔板前后直管段的作用就是為了保證管道內流體的流動穩定, 但由于工藝管道上常有拐彎、分叉、匯合等阻力件出現, 使流體由穩定變為擾動, 從而導致測量誤差。消除辦法就是按照前后直管道要求, 合理設計節流裝置的安裝位置。
  孔板片上下游面受損或孔板法蘭墊片凸出管道內: 在運輸孔板或施工人員安裝孔板過程中, 容易造成上下游面受損或法蘭墊片凸出管道內, 從而導致測量誤差。消除辦法就是提高施工人員的技術素質和責任心。施工人員在安裝孔板前應仔細檢查孔板片, 若發現孔板片上下游面受損, 應及時更換; 在安裝孔板過程中應避免損壞孔板片; 安裝法蘭墊片時, 要使法蘭墊片中心線和管道中心線一致。
   標準孔板上下游面反裝: 安裝前, 應正確辨認管道內介質流向及孔板方向, 否則將導致測量值偏低。這是因為施工人員的粗心所致, 消除辦法就是在安裝孔板時, 使孔板上標有.. + ..的面處在流向的上游側。..不同孔板裝錯位置: 這種情況一般在試車階段特別容易出現。在試車階段, 各工藝管道需要多次吹掃, 頻繁拆裝孔板。若孔板尺寸一樣, 稍不注意就會出現差錯, 調換孔板即可恢復正常。
   1. 2.. 導壓管路安裝不規范
   導壓管路的主要作用是用來傳遞孔板產生的差壓。導壓管路安裝不規范會造成差壓變送器的正負壓側產生附加誤差, 從而產生測量誤差。
   根據一般技術規定, 導壓管路的敷設長度應在3~ 50m之間。導壓管路太短, 流量測量波動大; 太長, 則產生測量滯后。在測量液體流量時, 敷設導壓管路應保證水平管線有1..12的坡度, 使得管道內充滿液體, 以免產生測量誤差。消除辦法就是按照技術規定和設計施工。在測量蒸汽流量時, 導壓管路中正負壓側冷凝液罐的取壓端不等高。這種情況會產生附加靜壓誤差。消除辦法為正確安裝冷凝罐, 以保證取壓端等高。在設計導壓管路的取壓方式時, 根據測量介質為液體、氣體或蒸汽的不同, 一定要按照有關原則進行設計。除了要注意取壓口的方向之外, 還應根據實際情況增加集氣器、沉降器或冷凝器[ 6]。
  1. 3.. 差壓變送器安裝不規范
   差壓變送器安裝環境太差, 如震動大、塵土大或者有強腐蝕性的介質。消除辦法就是按照有關技術規定選擇合適的位置來安裝變送器; 若必須在特殊情況的環境下安裝, 則應按照現場實際情況增加防護措施, 如增加防護箱或者固定支架。
  1. 4.. 孔板變形或結垢
  孔板在試車吹掃過程中未及時取下, 被管道中雜物沖擊變形; 孔板長期受工藝介質腐蝕和沖刷造成一定程度的變形。孔板變形使得孔板產生的差壓值出現偏差。消除的辦法是要定期拆卸檢查, 發現變形應及時更換。孔板在測量蒸汽、易固化的介質時, 孔板內表面會結垢, 使得孔板開孔尺寸變小, 孔板產生的差壓值變大, 出現測量誤差。消除辦法是要定期拆卸檢查, 發現結垢應及時清洗。
  1. 5.. 導壓管路堵塞或泄漏
   測量粘稠易結晶的介質時, 常因伴熱等原因造成導壓管、截止閥堵塞, 使得輸入給差壓變送器的差壓值發生變化, 產生測量誤差。消除辦法是按時巡檢, 進行排污清洗或用手壓泵疏通。測量高壓或腐蝕性介質時, 常常會出現導壓管或接頭泄漏, 造成壓力損失、產生差壓偏差。消除辦法是按時巡檢, 堵塞漏洞。
  1. 6.. 其他原因
  變送器零漂[ 7]
  差壓變送器經過長期的使用, 零點會發生一定程度的漂移, 從而產生偏差。通常是對變送器進行校驗來消除。
  誤操作
   對于設計有隔離罐或冷凝罐的流量測量, 由于差壓變送器的三閥組(正壓閥、負壓閥和平衡閥構成三閥組)操作不當, 會造成介質流失, 從而產生附加誤差。消除辦法是在操作三閥組時, 在平衡閥開啟的情況下嚴格避免正、負壓閥同時打開的狀況。這種問題一般情況下不會出現, 實際出現時, 可能引起相當大的測量誤差, 應引起我們極大的重視。
  工況發生改變
   實際工藝介質與設計時的介質在溫度、壓力、密度、粘度等參數方面存在不一致, 這樣經補償后所得的流量與實際流量產生差別。消除辦法是認真核實設計資料及相關參數, 并按照實際情況進行修訂, 保證測量的準確性。
  系統技術改造
  由于系統改造, 造成流量值超出原設計上限, 或者造成管道內介質的狀態發生改變, 從而引起測量誤差。消除辦法是根據系統改造后的實際情況, 重新修改工藝補償參數, 以滿足工藝測量精度要求。
  2.. 結束語
   通過以上所述, 使我們能夠快速地找出孔板流量計測量誤差產生的原因并將其消除。產生測量誤差的原因很多, 實際工作中應區別對待。對于剛施工投用的流量計, 其測量誤差產生的原因多是安裝不規范或錯誤安裝所致; 對于長期投用的流量計, 測量誤差產生的原因多是維護不及時或誤操作; 對于技改后出現的測量誤差, 多是系統或者工藝方面的原因。從應用角度來講, 上述經驗是非常有效的。
  參考文獻
  [ 1 ] 杜炳華. 現代化工檢測儀表[M ] . 南京: 東南大學出版社, 1993: 34- 50.
  [ 2 ] 朱炳興, 王森. 儀表工試題集[M ]. 北京: 化學工業出版社, 2002: 44- 68.
  [ 3 ] 杜維, 樂嘉華. 化工檢測技術及顯示儀表[M ] . 杭州: 浙江大學出版社, 2005: 38- 62.
  [ 4 ] 解懷仁, 楊彬彥. 石油化工儀表控制系統[M ] . 北京: 中國石化出版社, 2004: 50- 68.
  [ 5 ] 厲玉鳴. 化工儀表及自動化[M ] . 北京: 化學工業出版社, 2002: 44- 50.
  [ 6 ] 蔡夕忠. 化工儀表[M ] . 北京: 化學工業出版社, 2004: 52- 62.
  [ 7 ] 吳天送. 化工測量儀表[M ] . 北京: 化學工業出版社, 1998: 42- 49.