提高差压式流量测量系统的准确性

【摘要】流体的流量是工业生产中一项重要的参数，差压式流量测量作为流量测量最广泛使用的一种方法，其准确测量对工业监视与自动控制有重要意义。文章简要分析了差压式流量测量系统的工作原理，对如何提高该测量系统的准确性进行了深入的研究。

【关键词】差压；流量；测量；准确性

流体（水、蒸汽、燃料油等）的流量直接反映设备效率、负荷高低等运行情况，因此连续监视流体的流量对于设备的安全、经济运行有着重要意义。差压式流量测量系统能将信号远距离传输，便于运行集中监视，也能供自动控制系统使用。因此保证差压式流量测量系统的准确性是保证机组安全、经济运行的重要基础之一。

差压式流量测量系统是基于流体流动的节流原理。在流体管道内，当流体流过孔板、喷嘴等节流件时，产生局部收缩，部分位能转化为动能，收缩截面处流体的平均流速增加，静压力减小，在节流件前后产生静压差。流体的流量愈大，这个静压差也愈大，两者之间成一一对应的关系，测出节流件前后的压差p，就可间接地测出流体的流量。节流件前后的压差p与流量q的关系是q = k*（p）1/2（k——与被测流体性质、参数及节流件有关的参数）。

差压式流量测量系统主要由标准节流装置、差压信号管路、管路上的一次阀、二次阀、平衡阀、差压变送器和显示仪表组成。要想使差压流量测量系统能准确测量，应保证标准节流装置正确安装、仪表管路及阀门正常投用、差压变送器正常工作及显示仪表正常工作。

一、保证标准节流装置的正确安装

标准节流装置能否正确安装，决定能否得到正确的差压p信号，从而影响能否准确显示流量的大小。标准节流装置的安装应符合以下条件：（1）节流件开孔应与管道中心同心，在两个互相垂直的对角线方向上，测量环室边缘与法兰边缘距离之差不应大于1mm。（2）节流装置端面应与管道轴线垂直。（3）节流装置只能安装在直管段内，其前方最小直管段长度根据管道的局部阻力、有无截门等情况而不同，其值可从专门的图表中查得；而其后部的直管段长度一般应大于5d（d为管道内径）。（4）节流装置前的管道内径应在靠近节流装置和距节流装置2d的两个截面上分别进行四次测量，其算术平均值与设计值之差为：当m≤0.3（m为开孔面积）时，不超过3%；当0.3＜m≤0.5时，不超过1%；当m＞0.5时，不超过0.5%。每次单独测量的结果与上述四次测量的平均值比较：当m≥0.3时，偏差不超过±0.5%；当m＜0.3时，偏差不超过±2%。（5）由于节流件取压口装设在夹紧环或环室上，因此在安装节流件时，如被测介质为液体时应考虑到防止气体进入导压管，如被测介质为气体时应考虑到防止不和脏物进入导压管。（6）若安装节流装置的管道处于水平或倾斜位置，则取压口位置的选择如下：当被测介质为液体时，取压口应在管道下方；当被测介质为气体时，取压口应在管道上方。如安装节流装置的管道处于垂直位置时，则取压口位置可任意选择。（7）对于测量蒸汽流量的节流装置，在节流件取压口装设有冷凝器，其作用是使节流件与差压计之间导压管中的被测蒸汽冷凝，并使正负压导管中的冷凝液面有相等的恒定高度。为此，节流件取压口位置的选择，对于水平或倾斜管道，应在管道中心以上。对于垂直管道，则取压口位置可以任意选择，而下面的冷凝器应向上移，以使正负压的冷凝液面处于相同的高度。（8）对于新安装的管道，节流件必须在管道冲洁净后才能进行安装。冲洗时可用与节流件夹紧环或相同厚度的临进垫圈代替。（9）在节流装置前后长度为2d20的一段管道内壁上，不得有任何凹坑和肉眼可见的突出物，如旱缝，温度计套管等。（10）当节流装置前后装有温度计套管时，二者之间必须有一定的距离，其大小可根据温度计套管直径d决：当d≤0.04d时，距离应大于5d；当0.13d≤d≤0.18d时，距离应大于30d。

二、保证仪表管路及阀门正常投用

仪表管路安装应符合以下条件：（1）仪表导管管路应能抗腐蚀，一般采用钢管或铜管，其内径应在12mm～15mm之间。（2）管路总长度一般不超过50m和不小于3m。若被测介质温度高于100℃时，则长度不应小于6m。（3）应根据被测介质的压力采用耐压强度足够的仪表管。一般汽水取样多用无缝钢管，测量风量等微压介质时可用优质瓦斯管。导管敷设完毕后，应作严密性试验或耐压试验

。（4）仪表管路的装设应保持垂直，或与水平之间有不小于1%～10%的倾斜角度，整个仪表管路应向同一方向倾斜；应根据具体情况在表管最高处装设排气门，或在最低处装设放水门。（5）敷设仪表管路时，每隔1～2m应有固定卡子。多根仪表管束一起敷设时，应排列整齐。敷设易燃易爆介质的表管时，应注意隔热和防火。（6）仪表管穿越楼板、平台铁板时，应加装护管或留有富裕的孔口，并定期进行磨损检查。（7）管路拐弯处应均匀弯曲和不得变扁，弯曲半径不得小于管子外径的8～10倍。（8）两根导管应并排敷设并处于同一环境温度中。（9）导压管路应油漆，并有注明用途、名称的标牌，必要时可刷色标。（10）差压计装在节流装置的上方或下方时，管道

敷设有特殊要求，安装前可参看有关技术资料。

在系统使用中，为保证差压信号能准确送到变送器的正、负压室 ，应使一次阀门、二次阀门开启，平衡门关闭，同时所有仪表管路及阀门都不能有漏、有堵。

三、保证差压变送器正常工作

差压变送器用来将差压信号转化成相应的电流信号，它能否准确转换直接影响到流量测量的准确性。为保证差压变送器能正常工作，应定期对其进行检定。具体检定项目及须达到的要求如下：（1）仪表外观。表体整洁、铭牌完好，零部件完好无损。（2）基本误差。差压变送器的误差不能超过其允许基本误差。（3）回程误差。差压变送器的回程误差不得超过允许基本误差的绝对值。（4）密封性。差压变送器在承受额定工作压力时，不得有泄漏及损坏现象。（5）静压误差。当差压变送器无测量信号时，应能承受向正、负压室同时施加的额定工作压力。工作压力自零增大到额定工作压力值和从额定工作压力下降到零时，静压误差不得超过规程中的误差。（6）恒流性能。当负载电阻在差压变送器允许范围内变化时，其输出电流的变化不应超过允许基本误差的绝对值。（7）电源电压在190~240v范围内变化时，变送器输出电流的变化不应超过允许基本误差的绝对值。（8）电源中断再现性。当差压变送器切断电源1分钟后，重新通电时，输出电流变化不应超过允许基本误差的绝对值之半。（9）绝缘性。差压变送器的绝缘电阻应符合下列规定：输出端子对机壳不小于20mω，电源端子对机壳不小于50mω，电源端子对输出端子不小于50mω。（10）稳定度。差压变送器的稳定度不应超过允许基本误差的绝对值。（11）超负荷。差压变送器应能承受量程的125%的超负荷试验，试验后仍符合全部技术要求。（12）小信号切除性能。在切除过程中，差压变送器的输出值不允许有缓慢变化及停滞现象。

四、保证显示仪表正常工作

对于不同流体的流量，要求配用不同类型的流量显示仪表。对于不可压缩的液体流量，其流量q = k*（p）1/2，其中系数k基本不会随介质压力温度的变化而变化，故配用的流量显示仪表只须有开方功能即可。而在实际运行过程中，蒸汽的压力、温度是经常波动的，从而导致被测介质密度改变，此时流量q与差压p就不是简单的开方关系，而是还含有密度等参数的影响。此时，若要测量该蒸汽的流量，要求系统应加装该蒸汽的温度、压力变送器，对其进行蒸汽密度的自动校正。此时配用的流量显示仪表应具有温度、压力的补偿功能。对于流量显示仪表也应按规定进行定期校验，使其达到技术要求。