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孔板流量計測量蒸汽

文章日期:2019-07-21|閱讀數:



1 孔板流量計的用途

      孔板流量計被廣泛應用于化工、食品、煤炭、建筑、交通、輕  紡、農業、醫藥、環境保護等領域,是改進產品質量、節約能源、提  高管理水平和經濟效益的重要工具。
      蒸汽的流量測量方法按工作原理劃分,可分為直接式質量流量計和間接式質量流量計,在工業企業中蒸汽的測量多采用間接式,其中節流式差壓流量計和渦街流量計是主流。這兩種流量計在測量中各有優缺點,如差壓流量計以孔板流量計為例,其范圍度廣,穩定性好;而渦街流量計的優越性是孔板式流量計所不具備的,尤其是在蒸汽參數偏離設計值時,其測量誤差遠小于孔板式流量計的測量。

1.孔板式流量計
孔板流量計是差壓式流量計的一種,流體流經一個收縮截面,測量通過此截面的差壓。根據丹尼爾·伯努利在1738年的研究工作,流體經過孔板的速度和其壓力損失的平方根成比例關系。
1.1孔板流量計的測量原理
充滿管道的流體,當它們流經管道內的節流裝置時,流束將在節流裝置的節流件處形成局部收縮,從而使流速增加,靜壓力低,于是在節流件前后便產生了壓力降,即壓差,介質流動的流量越大,在節流件前后產生的壓差就越大,所以孔板流量計可以通過測量壓差來衡量流體流量的大小。這種測量方法是以能量守衡定律和流動連續性定律為基準的。
 
1.2孔板流量計的安裝條件
圖1 孔板流量計測量原理
孔板流量計工作原理


所謂孔板流量計,就是在管道內部加裝一個中間開孔的圓  板,然后測量蒸汽在孔板前后的壓力差,經過計算換算出蒸汽的  流量。
因為蒸汽的流速在節流件處(孔板)形成局部收縮,靜壓力 降低,流速增加,于是在節流件前后便產生了壓差。
根據流動連續性方程(質量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律),流量的大小與差壓的大小存在一定的比例關系: M2∝ΔP。式中,M 為流量;ΔP 為差壓。
通過引壓管將差壓信號引入差壓變送器,差壓變送器將差  壓信號送入流量積算儀,積算儀將差壓信號換算成流量信號。同   時通過溫度和壓力傳感器測出蒸汽的溫度和壓力,積算儀根據  當時的溫度和壓力計算出補償后的流量。
 

制造一個孔板流量計需要以下參數:管道的口徑(管徑×壁   厚);孔板流量計測量的介質;被測介質的工作溫度;被測介質的   工作壓力(最大壓力、最小壓力、正常壓力);被測介質的工作流   量(最大流量、最小流量、正常流量);被測介質的黏度。

(1)標準孔板的中心線應當與管道中心線同軸。
(2)孔板流量計安裝時應配有一段測量管,至少保持前10DN、后5DN的等徑直管段,以提高測量精度。
(3)引壓管路的內徑與管路長度和介質臟污程度有關,通常在16米以內用內徑為8-12mm的管子。
(4)引壓管路應有牢固的支架托承,兩根取壓管路應盡可能互相靠近并遠離熱源或震動源,測量水蒸汽流量時,應用保溫材料一同包扎,必須時(如氣溫0℃以下)加伴熱管防止結冰。在測量臟污流量時, 應附設隔離器或沉降器。
 
(5)引壓管路內必須始終保持單相流體狀態。被測流體是液體時,引壓管路內全部是液相,絕對不能有氣泡。為此應在引壓管路的最低點裝排水閥或在最高點裝排氣閥,在新裝或檢修差壓變送器時時應特別注意。
1.3孔板流量計的優缺點孔板流量計的優點:
(1)應用最多的孔板式流量計結構牢固,性能穩定可靠,使用壽命長;
(2)檢測件與變送器、顯示儀表分別由不同廠家生產,便于規模經濟生產。  孔板流量計的缺點:
a 測量精度偏低;
b 量程比小,一般僅為1:3~1:5; c 現場安裝要求高;
d 壓損大。
 

2孔板流量計的優點和缺點

孔板流量計優點:適用于較大口徑管道的計量(目 前口徑大于 DN 1000 mm 的流量計一般只能選用孔板)。經久耐用;
孔板流量計缺點 :對節流裝置、引壓管、冷凝罐安裝要求很高,安裝較為復雜??装辶髁坑嬚w校驗比較困難,   目前只能對差壓傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器單獨進行校驗,整體的精度難于確保。
 

3 負誤差的分析及解決辦法

3.1 孔板安裝不正確
孔板的尖銳一側應該迎著流體流向為入口端,呈喇叭口形  的一側為出口端。如果裝反,顯示將會偏小許多。
解決辦法:檢查孔板安裝方向,正確安裝孔板。
3.2 孔板入口邊緣磨損
如果孔板使用時間較長,特別是在被測介質夾雜固體顆粒  等雜物情況下,都會造成孔板的幾何形狀和尺寸的變化,如果造   成開孔變大或開孔邊緣變鈍,測量壓差就會變小,流量顯示就會  偏低。
解決辦法:對孔板進行重新加工,使開口達到要求;嚴重時 進行更換。
3.3 變送器零點漂移
如果使用時間較長,變送器的零點可能會發生漂移,如果是  負漂移,顯示的差壓將會減小,顯示的流量也會減小。
解決辦法:對變送器的零點進行校正。
3.4 上下游直管段長度不夠
上下游直管段長度如果不夠,氣體將得不到充分發展,會使  計量結果造成較大誤差,如果上游在規定直管段內存在多個彎  頭,將使計量結果偏低。
解決辦法:改造蒸汽管道,使上下游直管段長度達到規定要  求。在節流裝置之前加裝整流器。
3.5 差壓變送器的三閥組漏氣
如果三閥組中的高壓閥或平衡閥漏氣,將會導致測量差壓  減小,測量結果就會偏低。
解決辦法:如果三閥組中的高壓閥門漏氣,將該閥門進行緊  固,必要時進行更換。如果三閥組中的平衡閥內漏,將該閥門進  行緊固,必要時進行更換。
3.6 隔離液液位高度不等
引壓管中從冷凝罐到差壓變送器中的液位是為了將高溫介  質與差壓變送器隔開,保護差壓變送器。如果低壓側液位高度低  于高壓側液位高度,將導致測量差壓減小,測量流量就會減小。
解決辦法:檢查高低側冷凝罐的高度是否一致,如果不一  致,進行校正。檢查冷凝罐的高度是否高于蒸汽管道,如果低于  管道,將冷凝罐的高度抬高。

4 正誤差的分析及解決辦法

4.1 流通截面積的變化
在現場使用中,孔板表面可能會黏結上一層污垢或雜質,導  致流通截面積變小,測量差壓就會增大,從而測量流量增大。
解決辦法:檢查孔板周圍是否干凈,對其進行清洗。
4.2 變送器零點漂移
如果使用時間較長,變送器的零點可能會發生漂移,如果是  正漂移,顯示的差壓將會增大,顯示的流量也會增大。
解決辦法:對變送器的零點進行校正。
4.3 上下游直管段長度不夠
上下游直管段長度如果不夠,氣體將得不到充分發展,會使  計量結果造成較大誤差,如果上游在規定直管段內存在單個彎  頭或平面雙彎頭,將使計量結果偏高。
解決辦法:改造蒸汽管道,使上下游直管段長度達到規定要  求。在節流裝置之前加裝整流器。
4.4 孔板厚度不符合規定
標準中規定孔板厚度應介于孔板開孔厚度e 與 0.05D 之間。如果超出這個范圍,將使氣體流過孔板的阻力損失增大,使計量值比實際值偏高。
解決辦法:檢查孔板厚度,如果超出這個范圍,進行更換。
4.5 差壓變送器的三閥組漏氣
如果三閥組中的低壓閥漏氣,將會導致測量差壓增大,測量  結果就會增大。
解決辦法:如果三閥組中的低壓閥門漏氣,將該閥門進行緊  固,必要時進行更換。
4.6 隔離液液位高度不等
引壓管中從冷凝罐到差壓變送器中的液位是為了將高溫介  質與差壓變送器隔開,保護差壓變送器。如果低壓側液位高度高
于高壓側液位高度,將導致測量差壓增大,測量流量就會增大。解決辦法:檢查高低側冷凝罐的高度是否一致,如果不一
致,進行校正。檢查冷凝罐的高度是否高于蒸汽管道,如果低于  管道,將冷凝罐的高度抬高。

5 結論

孔板流量計的測量誤差主要是由以下 3 方面的原因引起的:安裝不規范、維護不及時或誤操作、工藝系統或工  況改變。在孔板流量計的使用過程中,如果發生誤差,可以從這 3 方面進行分析,然后尋找解決的辦法。
(1) 針對安裝不規范的問題,在安裝孔板流量計前,一定要把蒸汽的情況(設計溫度、設計壓力等)、管道的情況、引壓元  件的情況、傳感器的情況了解清楚,根據孔板流量計安裝規范, 制定準確的安裝方案。在安裝孔板流量計時,要嚴格按照安裝方  案進行施工。在安裝孔板流量計后,要經常對各個安裝部件進行  檢查,確保測量的精度。
(2) 針對維護不及時或誤操作的問題,對孔板流量計的部件,尤其是取源部件,要經常進行位置精度檢查,保證差壓傳感器所顯示的差壓是孔板測得的真實差壓。在平時對流量計進行操作時, 要嚴格按照操作規程來做,避免誤操作,給表計帶來損壞。
(3) 針對工藝系統或工況改變的情況,在使用過程中,要及時對二次儀表的參數進行修改,避免因換算錯誤給測量帶來誤差。



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