孔板流量计的计算公式
根据sy/t6143-1996标准式(20)可得:
(1)
式中
qm—质量流量,kg/s;
d0—节流件开口直径,m;
c—流量系数;
ε—可膨胀性系数;
ρ—被测流体设计密度,kg/m3;
β—节流件孔径与直管内径比;
△p—设计条件下实测压差pa。
孔板流量计一般在流体雷诺为400~53×106的范围内使用。
(2)
式中
qm max—zui大设计质量流量,kg/s;
△pmax—zui大设计压差,pa;
(1)/(2)得:
(3)
(3)式为控制系统内计算流量的公式。
3 孔板流量计小流量情况下误差分析
设(3)式表示在真实差压下计算的流量为真实值,而实测压力△p1条件下流量的计算值为qm1。(以下各表达式类似,带标1的为测量值)由(3)得;
设△p1=△p+△p2
△p2为差压计误差;(为正误差,负误差相类似不推导,见图1)。
则测量流量与真实流量之间的误差△qm:
(4)
设:,即差压流量计在△p压差下的百分数,则0≤a≤1;
设:,则x为此差压表的zui大误差,则(4)可化为
(5)
式中
a为差压计的差压比,x为差压计的zui大误差。
以0.5级仪表为例,即x=0.5%,则可计算出在a在0~1范围内即差压在△p在0~△pmax中的误差。如下图1,正误差在上,负误差在下:
根据(5)可计算出不同精度等级的仪表在不同差压情况下的zui大误差。
单从公式而言,在压差低于25%时,流量误差已高出仪表本身误差,故孔板流量计的使用范围宜在压差高于设计压差25%即流量高于设计流量50%时使用。实际上,在re≤400的情况下,试验数据表明标准孔板法兰取压误差已达到百分之十几到二十几
3 计量误差产生原因及解决办法
由于孔板流量计量方法是建立在实验基础上的,在使用这种方法时,必须保持与实验时节流装置的几何相似和流体动力学相似。因此,在实验室可以得到很高的测量准确度,而在使用现场,实际条件往往偏离实验条件,产生较大误差。例如孔板的输出信号为模拟信号,重复性不高,对整套流量计的度影响因素多且错综复杂,另外范围度窄、压损大、现场安装条件要求高等,都使得孔板计量精度提高的难度很大,具体分析如下:
3.1 仪器本身产生的误差
(1)孔板入口直角锐利度。
(2)管径尺寸与计算不符。
(3)孔板厚度误差。
(4)节流件附件产生台阶、偏心。
(5)孔板上游端面平度。
(6)环室尺寸产生台阶、偏心。
(7)取压位置。
(8)焊接、焊缝突出。
(9)取压孔加工不规范或堵塞。
(10)节流件不同轴度。
3.2 安装误差
管线布置的偏离,管线布置的偏离造成的安装误差是普遍性的,其产生的主要原因是现场不能满足直管段要求的长度。
3.3 参数测量误差
(1)孔板弯曲(变形)。
(2)上游测量管沉积脏物。
(3)上游端面沉积脏物。
(4)孔板入口直角边缘变钝、破损。
(5)雷诺数范围不符合标准规定。
(6)管道粗糙度影响,管道粗糙度增加,管道粗糙度变化不定。
(7)压力表、温度表等仪表测量过程中及流量计算机中一些参数设定引入的误差。
天然气流量计量已经成为天然气工业生产发展的重要组成部分,在企业生产和经营管理中,流量计量是一项日常进行的重要的技术基础工作。流量计量既是天然气供需双方贸易结算的依据,又是生产部门采输和衡量天然气用气效率的主要技术指标。天然气的准确计量不但能实现公平的贸易结算,而且能为改进生产工艺,提高产品质量,降低产品生产成本,确保安全生产等提供依据,提高经济效益和社会效益。目前国内天然气输送贸易结算流量计有许多种,而标准孔板计量是zui广泛的采用的计量方式。如何识别、消除或减少孔板计量误差,提高孔板计量的准确度是我们计量工作的重点。