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技術頻道

三大因素影響流量儀表的精確度

  流量儀表在使用的過程中,會產(chǎn)生一些誤差。排除流量儀表原理與結構自身的原因,影響其精確度的外在因素主要歸結為以下三個方面:

  一、流體的物性

  在試驗中常用的介質(zhì)為水、空氣及油品。 而在現(xiàn)場應用中面臨的將是數(shù)以萬計的各種流體,其物性(如密度、黏度、電導體、導熱系 數(shù),聲速、成分……)均不同于在試驗中常用的介質(zhì),將或多或少地影響流量儀表的準確度。但這些流體的物性可以通過一些工程手冊查到,并給予修正以減輕其影響。這也是流量儀表智能化的一項重要內(nèi)容。

  二、流體的性狀

  在現(xiàn)場通過流量儀表的流體不可能如實驗室所用流體那么潔凈,它們可能會有沉淀物,有腐蝕性。使用一段時間后,還會在管邊檢測件上產(chǎn)生積垢、磨損、腐蝕。在管壁上的沉淀物將改變管道的壁厚及粗糙度。對標準孔板而言會改變β值,造成±3—10%的誤差;對渦輪、轉子、容積式流量計的運動件造成磨損、 腐蝕,輕則產(chǎn)生誤差,重則無法工作;對電磁流量計的電極、超聲流量計的換能器、熱式流量計的熱電阻的污染會降低其靈敏度,增大誤差;對差壓式流量計取壓孔的造成阻塞,等等。當然這個過程是緩慢的,但絕不能掉以輕心。而只要重視定期維修并形成制度也可以減輕(或消除)其影響。

  三、流動的特性

  在實驗室中,流量儀表應處于較為理想的流動狀態(tài)中,它應是:

  牛頓流體:在流程工業(yè)中,除食品工業(yè)多為牛頓流體。

  定常流:測量管段中流量不隨時間變化的一種流動狀態(tài),但有緩慢的變化是允許的,在工業(yè)中所說的脈動流(流量隨時間變化較快的一種流動狀態(tài))即非定常流。在工業(yè)現(xiàn)場中由于泵、壓氣機、鼓風機、某些調(diào)節(jié)器、閥門的振蕩都將產(chǎn)生脈動流,它將給流量儀表帶來較大的誤差。早在1956年Head就提出了這個問題,并提出了脈動系數(shù)Ip的概念,以界定脈動流對流量測量的影響,并認為當Ip小于0.03時就可以視為定常流;大于0.03就應給予重視。

  單相流體:流量儀表在單相或者多相流體的測量結果有很大的差異,本文只討論單相流量儀表的測量,流量儀表也僅是在單相流量實驗室進行校驗,而在現(xiàn)場應用中,將不可避免地會遇到多相流體的問題。

  在流程工程中,由于流體流經(jīng)各種阻力件,將不可避免地產(chǎn)生摩阻、分離,以及由于截面的變化、壓力的下降,使溶于液相中的氣相分離出來產(chǎn)生空穴,對于節(jié)流裝置來說由于孔板的流動變化較為劇烈產(chǎn)生空穴的機率將為文丘利管的8倍,道爾管的三倍,空穴的產(chǎn)生所產(chǎn)生測量誤差可高達20%,如果失控發(fā)展太大,將可能損壞儀表。

  對于氣固,及液固兩相流來說,對于流量儀表的測量也將帶來較大的誤差及危害,這些已在上節(jié)流體的性狀中有所表述,不再贅述。避免的方法,是盡可能地將流量儀表安裝在垂直的管道上方,以避開固相的沉積。

  充分發(fā)展紊流:眾所周知,管道中的流速分布影響了絕大部分原理(科氏、容積除外)流量儀表的準確度,所以ISOTC30規(guī)定流量儀表要保持較高的準確度必需安裝在充分發(fā)展紊流中,當然流量實驗室也應具有充分發(fā)展紊流,這樣校驗的流量系數(shù)才有意義。一般來說,只要具備了30D(D為管內(nèi) 徑)的直管段長度就可獲得充分發(fā)展紊流。

  但是在工程日益現(xiàn)代化、大型化的趨勢下,工程中管徑日益增大,工藝設計從節(jié)約場地出發(fā)從未考慮流量儀表維持較高準確度所必需的直管段長度,且現(xiàn)場的阻力件品種成千上萬,組合形形色色,管道中的流速分布十分復雜,在試驗室理想條件下所校驗的流量系數(shù),由于流場差異,不可能無誤地傳遞給現(xiàn)場的流量儀表,因此難以得到較高的準確度。

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