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德國E+H孔板流量計的誤差分析及修正

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0 引言

        目前,在工業(yè)生產過程中,絕大部分流量測量都是采用標準節(jié)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zui高可達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(yè)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(xiàn)實意義。

      E+H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??装迨橇髁坑嫷墓?jié)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4~20mA標準信號,并以流量的形式顯示出來。

      1、 E+H孔板流量計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(guī)范、維護不及時或誤操作、工藝系統(tǒng)或工況改變這三個原因引起的。      

      1.1 孔板安裝不規(guī)范

      雖然標準節(jié)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(xiàn)以下幾項不規(guī)范甚至錯誤的情況,從而導致E+H孔板流量計測量誤差的產生。

      ①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(wěn)定,但由于工藝管道上常有拐彎、分叉、匯合等阻力件出現(xiàn),使流體由穩(wěn)定變?yōu)閿_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(jié)流裝置的安裝位置。

      ②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(fā)現(xiàn)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。

      ③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。

      ④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(xiàn)。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(xiàn)差錯,調換孔板即可恢復正常。

      1.2 導壓管路安裝不規(guī)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(guī)范會造成差壓變送器的正負壓側產生附加誤差,從而產生E+H孔板流量計測量誤差。

      根據一般技術規(guī)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(guī)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(guī)范

      差壓變送器安裝環(huán)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(guī)定選擇合適的位置來安裝變送器;若必須在特殊情況的環(huán)境下安裝,則應按照現(xiàn)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??装遄冃问沟每装瀹a生的差壓值出現(xiàn)偏差。消除的辦法是要定期拆卸檢查,發(fā)現(xiàn)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(xiàn)測量誤差。消除辦法是要定期拆卸檢查,發(fā)現(xiàn)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(fā)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(xiàn)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

      ①變送器零漂[7]

      差壓變送器經過長期的使用,零點會發(fā)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。

      ②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(xiàn),實際出現(xiàn)時,可能引起相當大的測量誤差,應引起我們極大的重視。

      ③工況發(fā)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。

      ④系統(tǒng)技術改造

      由于系統(tǒng)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(tài)發(fā)生改變,從而引起測量誤差。消除辦法是根據系統(tǒng)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(qū)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(guī)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(xiàn)的測量誤差,多是系統(tǒng)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。

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