孔板流量計取壓的影響

摘　要　為了了解表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓兩種取壓方式對孔板流量計檢定結果的影響，比較了不同口徑、不同生產廠家的孔板流量計在兩種取壓方式下的流量計相對誤差，分析了不同流量點下的誤差關系。結果表明：①孔板流量計型號一定的情況下，用表體取壓孔取壓方式檢定流量計時流量計的線性度較好，用管道取壓孔取壓方式檢定流量計時流量計的線性度較差；②流量測點相同的情況下，表體取壓孔取壓檢定方式的流量計誤差較小，管道取壓孔取壓檢定方式的流量計誤差較大；③兩種取壓方式引起的誤差隨著流量的增大而逐漸增大，在流量為２　９００ｍ３／ｈ時兩者相差近６．２％，遠遠超出了流量計的準確度等級，因此，在孔板流量計的檢定過程中，應避免在流量計表體取壓孔以外的地方取壓進行檢定。同時還提出了避免孔板流量計取壓孔堵塞的改進措施：改進流量計結構、安裝過濾裝置、涂抹潤滑油和設置取壓無效報警。
隨著我國天然氣工業的發展，孔板流量計作為一種高精度的氣體流量計量儀表，被越來越廣泛地應用于天然氣計量［１］。在孔板流量計的使用過程中，為了保證其計量的準確性和可靠性，必須按照檢定規程對其進行檢定（檢定周期一般為２年）［２］，檢定時要從表體取壓孔取壓進行補償計算。但在實際生產計量中往往由于所計量的天然氣成分不純，通常會夾雜一些雜質（如油污、沙礫等），容易造成流量計取壓孔的堵塞和腐蝕，致使檢定過程中取壓工作無法正常進行，因此，有的檢定員就直接從管道取壓孔取壓或不取壓，這到底對流量計的檢定結果有沒有影響？筆者利用試驗的方法，比較了在流量計表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓兩種取壓方式下的孔板流量計檢定試驗
數據，確定了流量計在兩種取壓方式下的計量誤差，為孔板流量計的檢定工作提供了參考。
１　流量計工作原理及數據處理
１．１　孔板流量計的工作原理
　　圖１為孔板流量計的結構圖。當流體通過由螺旋形葉片組成的旋渦發生器后，流體被迫繞著發生器劇烈旋轉，形成旋渦。當流體進入擴散段時，旋渦流受到回流的作用，開始作二次旋轉，形成陀螺式的渦流進動現象［３－４］。該進動頻率與流量大小成正比，不受流體的物理性質及密度的影響。檢測元件測得流體二次旋轉進動頻率，通過計算就可得到流量值，且所測流量值能在較寬的范圍內獲得良好的線性度。流量計算式為［５］：

孔板流量計檢定過程中使用的取壓孔在表體的下部或側部。為了弄清楚取壓方式對流量計檢定準確度的影響，分別在流量計表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓兩種取壓方式下進行了流量計檢定試驗。
１．２　試驗數據處理
　　試驗采用的標準裝置為負壓法臨界流音速噴嘴法氣體流量標準裝置，其準確度等級為０．３級，可以滿足一般準確度等級為１．５級的天然氣流量計的檢定要求，檢定依據為ＪＪＧ　１９８—１９９４速度式流量計檢定規程。試驗以不同廠家、不同口徑的孔板流量計為例，對采用表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓方式下不同流量點的流量計誤差進行比較。
　　以使用廣泛的ＬＵＹＢⅡ３１—ＤＮ１００Ｂ孔板流量計為例，系統運行時間為６０ｓ，標準裝置的滯止平均溫度為２８．９℃，空間平均濕度為３０％，流量計的平均
溫度為２８．３℃，在表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓的流量計檢定試驗數據分別如表１、２所示。

由表１、２得到ＬＵＹＢⅡ３１—ＤＮ１００Ｂ孔板流量計在兩種取壓方式下的流量計相對誤差曲線如圖２所示。
　　以某公司生產的ＴＤＳ２００ＢＴ孔板流量計為例，系統運行時間為６０ｓ，標準裝置的滯止平均溫度為２９．７℃，空間平均濕度為４２％，流量計的平均溫度為２９．３℃，在表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓的流量計檢定試驗數據分別如表３、４所示。兩種取壓方式下的流量計相對誤差曲線如圖３所示。

表１～４中的儀表系數計算方法參見ＪＪＧ　１９８—１９９４速度式流量計檢定規程。流量計相對誤差的計算公式為［５］：

式中Ｅ為流量計相對誤差，％；Ｋｉ為檢定過程中計算得出的儀表系數，ｍ－３；Ｋ０為原始狀態的儀表系數，ｍ－３。

２　取壓方式的影響分析
　　從以上數據表和曲線圖中可以看出：孔板流量計型號一定的情況下，用表體取壓孔取壓方式檢定流量計時流量計的線性度較好，用管道取壓孔取壓方式檢定流量計時流量計的線性度較差；流量測點相同的情況下，表體取壓孔取壓檢定方式的流量計誤差較小，管道取壓孔取壓檢定方式的流量計誤差較大；兩種取壓方式引起的誤差隨著流量的增大而逐漸增大，在流量為２　９００ｍ３／ｈ時兩者相差近６．２％，遠遠超出了流量計的準確度等級。所以，在孔板流量計的檢定過程中，應避免在流量計表體取壓孔以外的地方取壓進行檢定。
３　孔板流量計使用改進措施
　　綜上所述，孔板流量計在檢定過程中，管道取壓孔取壓方式對流量計檢定結果的影響較大。為了保證孔板流量計檢定工作的準確性、科學性和公正性，避免由于流量計表體取壓孔堵塞而導致檢定員在管道取壓孔取壓對流量計進行檢定，提出以下改進措施。
　　１）建議孔板流量計生產廠家在不影響流量計性能的前提下，適當改進流量計的結構，比如可以提高取壓孔的位置，避免其被雜物堵塞。
　　２）用戶在使用現場可在孔板流量計前端安裝過濾裝置，將雜物濾除掉。
　　３）孔板流量計出廠時將取壓孔外部螺絲涂抹潤滑油，同時將取壓孔內部用橡皮塞堵上，防止雜物堵塞和取壓孔生銹。
　　４）孔板流量計檢定過程中，如果點流量變化較大，而流量計壓力變化不明顯時，檢定系統應設置取壓無效報警，以提示檢定人員采取相應補救措施。