先有智慧城市，再有智慧氣象。隨著科技力量的迅速發(fā)展，傳感器已經(jīng)和人們的生活緊密相關(guān)，大到物聯(lián)網(wǎng)、物流網(wǎng)、航天通訊等，小到感應(yīng)燈、手機(jī)語(yǔ)音等。西安華恒儀表制造有限公司帶您走進(jìn)傳感器的世界，為您解秘?zé)峁x表行業(yè)的傳感器知識(shí)--一體化孔板流量計(jì)的詳細(xì)分析。

　　一體化孔板流量計(jì)優(yōu)點(diǎn)是適用于較大口徑管道的計(jì)量；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝容易；無(wú)可動(dòng)部件，性能可靠，耐用；應(yīng)用歷史悠久，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定zui全；按標(biāo)準(zhǔn)制造的孔板不需要標(biāo)定；價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：壓損大時(shí)不適宜長(zhǎng)輸管線計(jì)量；量程比小；前后直管段要求長(zhǎng)，占地面積大；輸出信號(hào)為模擬信號(hào)，重復(fù)性不高；對(duì)整套流量計(jì)的精度影響因素多且錯(cuò)綜復(fù)雜，很難提高測(cè)量精度。

　　一、不確定度分析

　　節(jié)流式差壓流量計(jì)不確定度計(jì)算式：（1）

　　式中；Eqm-流量相對(duì)不確定度，%；EC，E，ED，Ed，E，Ep-分別為C，，D，d，，p的相對(duì)不確定度，%；-直徑比，無(wú)量綱。

　　1.SKLG型孔板流量計(jì)計(jì)算方程中描述流體流動(dòng)狀態(tài)真實(shí)性不確定度因素

　　多年來(lái)，我國(guó)的天然氣計(jì)量一直以體積流量為結(jié)算依據(jù)，即以一個(gè)大氣壓（101.325kPa）下，20℃時(shí)的天然氣的量，對(duì)應(yīng)的體積流量。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，天然氣標(biāo)準(zhǔn)體積流量計(jì)算公式為[2]（2）

　　式中：qsc-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下天然氣體積流量，m3/s；As-秒計(jì)量系數(shù)，無(wú)量綱，As=3.179410-6；C-流出系數(shù)，無(wú)量綱；E-漸近速度系數(shù)，無(wú)量綱；d-孔板開孔直徑，mm；FG-相對(duì)密度系數(shù)，無(wú)量綱；-可膨脹性系數(shù)，無(wú)量綱；F2-超壓縮因子，無(wú)量綱；FT-流動(dòng)溫度系數(shù)，無(wú)量綱；p1-孔板上游側(cè)取壓孔氣流靜壓，MPa；p-氣流流經(jīng)孔板時(shí)產(chǎn)生的差壓，Pa。

　　流出系數(shù)C為通過(guò)節(jié)流裝置的實(shí)際流量值與理論流量值之比。它是在上游直管段充分長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)條件下，并且孔板節(jié)流裝置在滿足規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)下進(jìn)行校準(zhǔn)標(biāo)定的，才具計(jì)量特性。（3）

　　式中：直徑比，=d/D；D值的單位為mm；當(dāng)間距符合法蘭取壓方式時(shí)，L1=L2=25.4/D；當(dāng)間距符合角接取壓方式時(shí)，L1=L2=0。

　　根據(jù)規(guī)范，孔板開孔直徑d、測(cè)量管內(nèi)徑JD、直徑比和管徑雷諾數(shù)ReD的極限值應(yīng)符合表1規(guī)定。

　　當(dāng)氣流流束在孔板前1D處完全充滿管道，且為紊流狀態(tài)時(shí)，流出系數(shù)C的百分誤差為：當(dāng)0.6時(shí)，為0.6%；當(dāng)0.67   0.75時(shí)，為%。

　　2.被測(cè)介質(zhì)實(shí)際物理性質(zhì)的不確定度因素

　　2.1多相、非牛頓流體[3]~[5]

　　標(biāo)準(zhǔn)中要求流經(jīng)流量計(jì)的流體必須是單相的牛頓流體。但是在油氣田開采中現(xiàn)場(chǎng)液體含有微粒雜質(zhì)或氣泡，氣體中有液滴或固體微粒是難以完全避免的，問(wèn)題的關(guān)鍵是這些分散相的含量多少會(huì)影響到基本特性?確定這個(gè)界限是很重要的，未來(lái)界限的試驗(yàn)研究是流量計(jì)研制的一個(gè)內(nèi)容。

　　美國(guó)科羅拉多工程試驗(yàn)站的試驗(yàn)研究結(jié)果表明：（1）用孔板流量計(jì)測(cè)量氣體流量，當(dāng)氣體中夾帶少量體時(shí)，流量測(cè)量不確定度偏高，測(cè)量的濕氣流量隨的增加而減少，在比為0.7時(shí)，測(cè)得的流量偏差為-1.7%；（2）當(dāng)少量液體時(shí)，在比為0.5時(shí)表明孔板性能較好，但是將夾帶在孔板上游脫出，以獲得zui佳的計(jì)量性能；（3）用舊的孔板流量計(jì)測(cè)量濕氣，流量計(jì)量值將降低3%。

　　2.2天然氣相對(duì)密度的影響

　　密度參數(shù)是天然氣測(cè)量中極為重要的物性參數(shù)，密度測(cè)量的不準(zhǔn)確度對(duì)整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的不準(zhǔn)確度有著很大影響。根據(jù)計(jì)量條件估算密度帶來(lái)的不確定度：當(dāng)儀表精度較低運(yùn)行在下限時(shí)，不確定度為0.818%；反之，不確定度則在0.793%，由此可見(jiàn)密度在流量測(cè)量中至關(guān)重要，所以為了準(zhǔn)確進(jìn)行天然氣計(jì)量，選用在線色譜儀進(jìn)行組分在線分析是十分必要的。

　　3.測(cè)量中重要設(shè)備（如孔板開孔直徑及直徑比）的不確定度

　　規(guī)范規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)孔板是由機(jī)械加工獲得的一塊圓形穿孔的薄板。它的節(jié)流孔圓筒形柱面與孔板上游端面垂直，其邊緣是尖銳的，孔板厚與孔板直徑比是比較小的。孔板在測(cè)量管內(nèi)的部分應(yīng)該是圓的并與測(cè)量管軸線同軸，孔板的兩端面應(yīng)始終是平整的和平行的

　　3.1孔板偏心

　　根據(jù)GB2624-81規(guī)定，孔板應(yīng)與節(jié)流裝置中的直管段對(duì)中。實(shí)驗(yàn)表明，孔板偏心引起的計(jì)量誤差一般在2%以內(nèi)，孔徑比值愈高，偏心率影響愈大，應(yīng)不用值高的孔板。

　　3.2孔板彎曲

　　由于安裝或維修不當(dāng)。使孔板發(fā)生彎曲或變形，導(dǎo)致流量測(cè)量誤差較大。在法蘭取壓的孔板上進(jìn)行測(cè)試，孔板彎曲產(chǎn)生的zui大誤差約為3.5%，見(jiàn)圖1。

　　3.3孔板邊緣尖銳度

　　孔板入口邊緣磨損變鈍不銳或受腐蝕發(fā)生缺口，或孔板管道內(nèi)部的焊縫或計(jì)量法蘭墊片，都將使實(shí)際流量系數(shù)增大和差壓降低，造成計(jì)算氣量偏小。

　　二、提高計(jì)量精度的措施

　　1.消除氣流中的脈動(dòng)流

　　管道中由于氣體的流速和壓力發(fā)生突然變化，造成脈動(dòng)流，它能引起差壓的波動(dòng)，而節(jié)流裝置的流量計(jì)算公式是以蘭孔板的穩(wěn)定流動(dòng)為基礎(chǔ)的，當(dāng)測(cè)量點(diǎn)有脈動(dòng)現(xiàn)象時(shí)，穩(wěn)定原理不能成立，從而影響測(cè)量精度，產(chǎn)生計(jì)量誤差。

　　脈流流量總不確定度等于按GB/T2624-93計(jì)算的測(cè)量誤差與脈動(dòng)附加不確定度的合成。（4）

　　式中：ET-脈動(dòng)附加不確定度，無(wú)量綱；-軸向時(shí)均速度，m/s；-速度脈動(dòng)分量均方根值，m/s。（公式應(yīng)用條件0.32）因此，為了保證天然氣計(jì)量精度，必須抑制脈動(dòng)流。常用的措施有：

　　（1）在滿足計(jì)量能力的條件下，應(yīng)選擇內(nèi)徑較小的測(cè)量管，提高差壓和孔徑比；（2）采用短引壓管線，減少管線中的阻力件，并使上下游管線長(zhǎng)度相等，減少系統(tǒng)中產(chǎn)生諧振和壓力脈動(dòng)振幅增加；（3）從管線中消除游離液體，管線中的積液引起的脈動(dòng)可采用自動(dòng)清管系統(tǒng)或低處安裝分液器來(lái)處理。

　　2.計(jì)量裝置的設(shè)計(jì)安裝應(yīng)符合規(guī)范

　　由于影響孔板流量計(jì)測(cè)量精度的根本原因是節(jié)流裝置的幾何形狀和流動(dòng)動(dòng)態(tài)是否偏離設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。因此在使用過(guò)程中必須定期做好系統(tǒng)的校檢、維護(hù)工作，對(duì)于實(shí)際使用中的壓力、溫度、流量等工況參數(shù)的變化，應(yīng)進(jìn)行及時(shí)修正。可采用全補(bǔ)償?shù)牧髁坑?jì)算機(jī)的積算方案，以減少計(jì)量誤差，確保計(jì)量精度。

　　3.避免人為計(jì)量誤差

　　加強(qiáng)計(jì)量管理，提高操作人員技術(shù)素質(zhì)，積極引進(jìn)吸收國(guó)外先進(jìn)的天然氣計(jì)量技術(shù)。

　　華恒儀表始終堅(jiān)信國(guó)產(chǎn)熱工儀表的傳感器技術(shù)會(huì)跟上世界的步伐，引領(lǐng)世界熱工儀表傳感器的走向。今天的一體化孔板流量計(jì)的詳細(xì)分析就到這里，更多內(nèi)容可以自行在本站查閱。