使用差壓流量計時信號傳送引入的誤差

在差壓式流量計的標準規范中，對引壓管的敷設和儀表的安裝一般只簡單地提到一句，即差壓信號不應有傳送失真。實際上要真正做到差壓信號的不失真傳送是非常不容易的。有事實為證：在裝置剛剛停車，或有條件將裝有差壓式流量計一次裝置的管道上閥門關閉時，并且確認流過流量計的流量已降到零，從具體流量計讀數來看，真正示值零的并不多。其中零點漂移的主要原因多半為差壓傳送過程中的失真。

差壓信號的傳送失真使得差壓變送器上接收倒的差壓信號與節流裝置所產生的差壓信號不相等，從而引起附加誤差。

差壓信號傳送失真包括穩態值失真和動態失真。在穩定流條件下只存在穩態值失真，在脈動流條件下，既可能存在穩態值失真又會有動態失真。本節主要討論穩態值失真。穩態值失真可能引起的部位和原因有導壓管引向不合理，切斷閥設置不當，冷凝器高度不相等，隔離液液位高度不相等，正負壓引壓管坡度不合理，管內介質密度不相等，三閥組積液等。

（1）導壓管引向不合理和切斷閥設置不當引起的誤差   差壓式蒸汽流量計中導壓管引向不合理和切斷閥設置不當引入的誤差已在第9.3節中作出討論。

均速管差壓流量計用來測量有可能析出冷凝液的低壓氣體流量時，水平設置的針型切斷閥可能導致凝液積于閥內堵塞氣路的情況已在第3.2.2節作了分析。

（2）冷凝器高度不相等引起的誤差   正負壓管上兩只冷凝器結構應對稱，安裝高度應相等，從而有可能使得兩只冷凝器內液位高度相等，因為液位高度相差1mm就會引入10Pa的差壓失真。但在使用現場不僅兩只冷凝器安裝高度不相等的情況常有所見，甚至有的將冷凝器倒置，根本沒有起到冷凝器的作用。

彎管流量計的正負取壓口一個開在彎管在外圈，另一個開在彎管的內圈，在管徑較大時，很容易引起高度不相等，由于彎管流量計的差壓信號本來就很小，所以差壓信號傳送失真從差壓的數值來說雖不太大，但引起的流量測量相對誤差卻是可觀的。

（3）隔離液液位高度不相等引起的誤差   引壓管線中帶隔離器是為了利用隔離液腐蝕性介質同差壓變送器隔離，隔離液剛剛充罐時，通過三閥組的平衡閥能使兩只隔離容器中的隔離液液位高度相等，但運行一段時間后由于隔離液泄漏或在運行時誤開平衡閥，導致隔離液液位高度不相等，從而引入附加差壓。其值可用式（9.3）計算。

           1－節流裝置；2－閥門；3－隔離容器注液口；4－溢流口；

           5－三閥組；6－差壓變送器

                                        （9.3）

式中    ——附加差壓，Pa；

        ——正壓管中隔離液液位高度,m；

          ——負壓管中隔離液液位高度,m；

            ——被測介質密度，kg/m³；

            ——隔離液密度，kg/m³；

            ——重力加速度，m/s²。

（4）引壓管線引起的傳送失真  保證引壓管線合理的坡度是為了使管內可能出現的氣泡較快地升到氣體收集器內或母管內，使管內可能出現的凝液較快地下沉到沉降器、排污閥或母管內。

 引壓管線的內徑和被測流體的性質與總長度有關，如表9.3所示，引壓管線應垂直或傾斜敷設，其坡度應不少于1∶12，對黏度較高的流體，其坡度還應增大，當引壓管線的傳送距離大于30m時，應分段傾斜，并在點和點分別安裝氣體收集器（或排氣閥）和沉降器(或排污閥)。

                        表9.3 差壓信號管路內徑和長度^[4]

  為了避免正負壓信號管內介質溫度不一致，導致密度出現差異，引起傳送失真，正負壓管線應盡量靠近敷設，尤其是引壓管線中的介質為液體時。引壓管線中的液體有些會因環境溫度太低而凝固、結晶或結冰，因此需要伴熱保溫。

   伴熱保溫用電熱帶、蒸汽及熱水作熱源，此項工作很多人都認為太簡單了，只要做了就行，不會有什么嚴重后果。其實從現場的情況看并非如此，主要問題如下。

   ①不對稱加熱。為了使正、負壓管內液體溫度盡量相等，提供熱源的電熱帶、熱水管或伴熱蒸汽管應敷設在兩根引壓管線之間，盡量保持等距離，但有的安裝人員為了貪方便，卻將正負壓管保持數十厘米距離，而將伴熱管同信號管中的一根靠得很近，以致兩根信號管中的液體溫差很大。

   ②將信號管和伴熱管分別做絕熱保溫，導致伴熱管的熱量傳不到信號管上，喪失伴熱作用。

   ③用通有蒸汽的紫銅管直接繞在信號管上，可能導致介質部分汽化，管中密度變得很低，出現虛假差壓。

下面舉一個實例說明正、負引壓管線中液體溫度保持一致的重要性。

有一臺差壓式蒸汽流量計，正端引壓管內液溫30℃，密度 ＝995.7 kg/m³，負端引壓管內液溫40℃，密度 kg/m³，引壓管高度差 為6 （見圖9.8），此時正負壓引壓管內介質溫差引入的附加差壓為

式中   ——重力加速度。

如果儀表的差壓上限為20 ,在流量為70％FS時，此項傳送失真引起的流量示值誤差約為2％R。

（5）三閥組可能引入的傳送失真    三閥組的通徑很小，在測量干燥氣體、蒸汽和液體時，一般不會有大問題，但在測量有可能析出凝液的低壓氣體時，往往會因一滴冷凝液堵在水平放置的三閥組流路中，引起很大誤差。解決此問題的簡單方法是改變差壓變送器的安裝方向，將三閥組的流路從水平改為垂直，并將差壓變送器安裝在高處，如本書3.2.1節中的圖3.14和第3.2.2節中的圖3.21所示。