孔板流量計(jì)在計(jì)量燃料乙醇蒸汽時準(zhǔn)確度的分析

燃料乙醇是一種工業(yè)生產(chǎn)中較為常見的工業(yè)原料，雖然流量計(jì)的品種層出不窮，對于燃料乙醇蒸汽的測量實(shí)踐中普遍地都在使用孔板流量計(jì)，在測量燃料乙醇蒸汽時需要滿足的工況條件包括如下幾個要點(diǎn)：使用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置時，GB/T2624.2-2006流體的性質(zhì)和狀態(tài)必須滿足下列條件；
　　 （1）流體必須充滿管道和節(jié)流裝置，并連續(xù)地流經(jīng)管道。
　?。?）流體必須是牛頓流體，即在物理上和熱力學(xué)上是均勻的、單相的。
　　 （3）流體流經(jīng)節(jié)流件時不發(fā)生相變。
　　 （4）流體流量不隨時間變化或變化非常緩慢。
　　 （5）流體在流經(jīng)節(jié)流件以前，流速平行于管道軸線的無旋流。
　一般情況下，我們可以根據(jù)實(shí)時的工況條件提供的參數(shù)結(jié)合測量的數(shù)據(jù)便可得到實(shí)時的流體流量，這個計(jì)算過程可以通過流量積算儀很容易地得到。相關(guān)的流量方程如下：
qv＝qm /ρ
　　 qm――質(zhì)量流量，kg/s；
　　 qv――體積流量，m3/s；
　　 C――流出系數(shù)；
　　ε――可膨脹性系數(shù)；
　　β――直徑比，β=d／D；
　　d――工作條件下節(jié)流件的孔徑，m
　　D――工作條件下上游管道內(nèi)徑，m；
　　△p――差壓，Pa；
　　ρ1――上游流體密度，kg／m3。
　　由上式可見，孔板流量計(jì)運(yùn)行過程中對計(jì)量精度影響最大的兩個測量量是差壓和密度，密度隨蒸汽溫度壓力的變化而變化。
　　

　一、直管段影響差壓信號的因素正常有如下三點(diǎn)：
　1、直管段長度對差壓信號的影響
　　直管段的作用就是對管道內(nèi)流動介質(zhì)進(jìn)行整流，使流體在流經(jīng)節(jié)流件以前，流速平行于管道軸線的無旋流。當(dāng)管道有閥門、彎頭等阻力件時流動狀態(tài)會發(fā)生改變，如產(chǎn)生旋渦等，此時流體流經(jīng)節(jié)流件時產(chǎn)生的差壓信號不能準(zhǔn)確反映流量大小。當(dāng)直管段長度不夠時很難起到整流作用。一般來說，差壓流量計(jì)的設(shè)計(jì)、安裝均參照國家規(guī)范和具體的安裝規(guī)定進(jìn)行的，但在許多情況下，現(xiàn)場條件及工藝情況往往不能滿足安裝要求，儀表安裝位置往往遷就工藝管線走向而縮短上、下游直管段，加上施工時采用工藝管道拼湊直管段，其結(jié)果使上、下游直管段與儀表要求的條件相差甚遠(yuǎn)，測量不確定度增大，測量精度大大降低。
2、前直管段內(nèi)徑、園度、平滑度、與孔板垂直度和安裝條件對差壓信號的影響
　　直管段整流不僅與直管段長度有關(guān)，還與直管段園度、平滑度、與孔板垂直度有關(guān)，如果直管段園度、平滑度、與孔板垂直度達(dá)不到要求，不僅起不到整流作用，還會引起流態(tài)發(fā)生變化從而引起差壓信號不能準(zhǔn)確測量。因直管段都是借用現(xiàn)場的管道，對前后直管段的內(nèi)徑D、園度、平滑度都沒有實(shí)測，至于直管段是否腐蝕、變形、結(jié)垢一概不知。另外，孔板流量計(jì)對安裝要求嚴(yán)格，需要專業(yè)的安裝隊(duì)伍，但現(xiàn)在的安裝隊(duì)伍經(jīng)過層層轉(zhuǎn)包，大檢修時間很緊，加上施工人員素質(zhì)、疏忽等原因，很難保證安裝質(zhì)量。例如為了不讓焊滴在管道內(nèi)突起引起流態(tài)發(fā)生變化，夾持件與管道焊接要求先用氬弧焊打底，再電焊焊接。據(jù)了解，施工中很少有施工隊(duì)這樣做。更不會有時間去考慮節(jié)流元件的前端面與管道軸線垂直度不超過±1º，從而保證節(jié)流元件的中心管線與管道軸線重合的技術(shù)要求。以上這些情況都會對介質(zhì)流動狀態(tài)產(chǎn)生影響，從而影響差壓信號的準(zhǔn)確測量。
3、孔板反裝對差壓信號的影響
　　孔板方向裝反是很容易犯的錯誤，并且不易發(fā)現(xiàn)?？装逖b反雖然也有差壓信號，但此時差壓信號不能準(zhǔn)確反映實(shí)際流量。例如我們安裝現(xiàn)場一臺測汽表，運(yùn)行一年計(jì)量值一直與工藝估算量相差達(dá)15％左右，原因很難查清，在一次檢修中才發(fā)現(xiàn)孔板方向裝反。造成孔板方向裝反主要原因是施工人員對介質(zhì)流向不十分清楚或安裝疏忽等。使用過程中很難想到計(jì)量不準(zhǔn)是因?yàn)榭装宸较蜓b反造成的。
　　
二、溫度壓力變化因素對蒸汽密度的影響情況：
　　在實(shí)際生產(chǎn)中，隨著生產(chǎn)工藝調(diào)整和蒸汽長距離輸送，蒸汽溫度、壓力波動較大，蒸汽密度隨著變化。理論公式中差壓和密度都是動態(tài)值，但儀表中流量計(jì)算公式中的密度值都是設(shè)計(jì)固定值，公式中密度值并不是蒸汽實(shí)際密度值，不隨蒸汽溫度壓力的變化而變化。所以，需要對蒸汽流量進(jìn)行溫度壓力補(bǔ)償。
　　
三、為了取得準(zhǔn)確的測量結(jié)果，在日常生產(chǎn)中注意的環(huán)節(jié)有如下幾點(diǎn)：
　　1、加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)，提高質(zhì)量意識
　　流量儀表不同于其它一般管道設(shè)備，特別是孔板流量計(jì)對安裝條件有著更為特殊的要求，在生產(chǎn)中往往由于對計(jì)量表原理、性能、影響因素認(rèn)識不足，對安裝要求、使用要求重視不夠，造成使用過程中出現(xiàn)這樣那樣問題。因此必須加強(qiáng)對安裝、維護(hù)、使用人員的流量儀表知識方面的培訓(xùn)，提高誤差意識，盡量避免或減少因施工安裝原因給孔板計(jì)量準(zhǔn)確度帶來影響。
2、孔板前加裝整流器
　　由于前直管段對計(jì)量準(zhǔn)確度影響很大，而且不容易滿足要求，因此加裝整流器不僅是一個很好的辦法，既解決了整套購買計(jì)量設(shè)備成本較高的問題，又解決差壓信號不準(zhǔn)問題。
3、借用現(xiàn)有設(shè)備引入溫壓補(bǔ)償
　　直接對蒸汽密度進(jìn)行測量目前還沒有這樣高準(zhǔn)確的計(jì)量設(shè)備，在利用孔板流量計(jì)對蒸汽進(jìn)行計(jì)量雖然不能對密度進(jìn)行直接測量，但可通過溫壓補(bǔ)償?shù)霓k法對蒸汽密度進(jìn)行修正，使其接近實(shí)際密度，從而提高蒸汽計(jì)量準(zhǔn)確度。生產(chǎn)中除了裝置外圍孔板流量計(jì)附近沒有壓力和溫度表外，裝置內(nèi)孔板流量計(jì)附近基本上都有壓力表和溫度表，把現(xiàn)有的溫度壓力信號借用過來組態(tài)到孔板流量計(jì)計(jì)算公式中對密度進(jìn)行補(bǔ)償修正，既節(jié)約了資金又提高了孔板流量計(jì)計(jì)量精度。
　　
由上可知孔板流量計(jì)在使用過程中對于外部條件要求較高，往往要全部達(dá)到理想的狀態(tài)很難，其計(jì)量精度往往會由此受到干擾。所以這就要求我們在設(shè)計(jì)、安裝、使用過程中要充分考慮各種影響因素，盡量避免這些影響因素的發(fā)生，最大程度地提高孔板流量計(jì)在蒸汽計(jì)量中的準(zhǔn)確度。