孔板流量計在計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，雖然流量計的品種層出不窮，對于燃料乙醇蒸汽的測量實踐中普遍地都在使用孔板流量計，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：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)便可得到實時的流體流量，這個計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，孔板流量計運行過程中對計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：
　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，差壓流量計的設(shè)計、安裝均參照國家規(guī)范和具體的安裝規(guī)定進行的，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，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，孔板流量計對安裝要求嚴(yán)格，需要專業(yè)的安裝隊伍，但現(xiàn)在的安裝隊伍經(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)確反映實際流量。例如我們安裝現(xiàn)場一臺測汽表，運行一年計量值一直與工藝估算量相差達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量不準(zhǔn)是因為孔板方向裝反造成的。
　　
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，但儀表中流量計算公式中的密度值都是設(shè)計固定值，公式中密度值并不是蒸汽實際密度值，不隨蒸汽溫度壓力的變化而變化。所以，需要對蒸汽流量進行溫度壓力補償。
　　
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：
　　1、加強技術(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。因此必須加強對安裝、維護、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)備引入溫壓補償
　　直接對蒸汽密度進行測量目前還沒有這樣高準(zhǔn)確的計量設(shè)備，在利用孔板流量計對蒸汽進行計量雖然不能對密度進行直接測量，但可通過溫壓補償?shù)霓k法對蒸汽密度進行修正，使其接近實際密度，從而提高蒸汽計量準(zhǔn)確度。生產(chǎn)中除了裝置外圍孔板流量計附近沒有壓力和溫度表外，裝置內(nèi)孔板流量計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)到孔板流量計計算公式中對密度進行補償修正，既節(jié)約了資金又提高了孔板流量計計量精度。
　　
由上可知孔板流量計在使用過程中對于外部條件要求較高，往往要全部達到理想的狀態(tài)很難，其計量精度往往會由此受到干擾。所以這就要求我們在設(shè)計、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在蒸汽計量中的準(zhǔn)確度。