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孔板流量計的主要特點:
優點:(1)適用于較大口徑管道的測量(目前口徑大于DN600的流量計只能使用孔板)。
(2) 無活動部件,經久耐用。
(3)應用歷史悠久,標準規定*全。
(4)制造相對容易,價格便宜。
為了提高孔板流量計在天然氣計量中的精度,分析和掌握計量裝置在使用過程中自身誤差的原因,是計量工作中必不可少的重要工作。
二、測量原理
流速會在節流處形成局部收縮,因此流速增加,靜壓降低,從而在節流前后產生壓差。流體流量越大,產生的壓差就越大,這樣就可以根據壓差來測量流量。這種測量方法基于流動連續性方程(質量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)。壓差的大小不僅與流量有關,還與許多其他因素有關。例如,當節流裝置的形式或管道中流體的物理性質(密度、粘度)不同時,在相同流量下產生的壓力差也不同。基于伯努利方程和流體流動的連續性方程。
三、誤差因素分析
1、基本錯誤
誤差由測量設備本身的精度決定。
因為孔板流量計測得的流量是根據差壓信號間接獲得的。從公式可以看出,影響測量精度的主要因素是α、F、ε的取值。需要保持α、F和ε的恒定值,以實現壓差與流量的恒定對應關系。但在實際生產中,α、F、ε都與一定的因素有關,特別是流量系數α。是影響因素復雜、變化范圍廣的重要因素。如果在測量過程中不能保證 α 是一個恒定值,那么測量誤差就會更大。
根據資料和實驗,流量系數α值與壓力點位置、孔口截面積與管道截面積比(m=d2/D2)、雷諾數、管壁粗糙度、孔口入口邊緣銳度有關.因此,標準孔板的選擇應滿足以下技術要求:
(1) 標準孔板技術要求
1)孔板關于孔直徑d的軸線對稱;
2)孔板的上游端面A應平行于下游端面B,并垂直于孔徑d的軸線;
3)孔板A、B側不應有明顯的損傷;
4)孔口直徑d的上游直角入口邊緣G應鋒利,無毛刺和劃痕。
5)孔板孔徑d的內圓柱面長度e應滿足:0.005D≤e≤0.02D;
6)孔板厚度應滿足:e≤F≤0.005D;
7) 孔板下游側孔板圓柱孔下游側的出口邊緣H和出口邊緣I應無毛刺、劃痕和可見損傷;
8)標準孔板在使用過程中會因天然氣的沖刷而變形,導致流量系數增大。大而產生測量誤差。因此,孔板的材質也是保證孔板可靠性和測量精度的一個因素。用于天然氣計量的孔板一般有:Cr17、1Cr18Ni9TiC等耐酸鋼。
整個流量計的精度還取決于差壓變送器和流量指示器的精度。但當其他參數的精度不高時,使用高精度差壓變送器則起不到太大作用。流量指示器的作用主要是監測運行參數的穩定性,其數據轉換精度一般沒有問題。因此,為了提高測量的準確性,應進行綜合估算,從而選擇*佳的技術和經濟方案。
2、附加誤差:流量計在安裝和使用過程中,不嚴格按照技術要求和設計提供的數據發現的誤差。這個誤差的大小無法估計。但是通過分析導致誤差的因素,可以減少誤差。孔板流量測量系統安裝使用時,必須滿足以下技術要求:
1)孔板安裝時,其開口中心與管道中心軸線同心,其端面與管道軸線垂直;
2)孔板,下游側泄壓孔軸線滿足孔板與下游端面距離為25.4±0.8mm的要求;
3)出鋼孔軸線應在孔板下游側面二維測管長度內筒軸線垂直,泄壓孔軸線與孔板兩端外傾角的夾角不大于3度。壓孔直徑不應大于0.08D;
4)孔板的安裝需要前后直管段。直管段的長度與孔板上游側局部阻力的形徑比β有關。
5) 差壓信號管路的安裝
差壓信號管道是指節流裝置與差壓變送器(或差壓表)之間的導壓管道。它是孔板流量計的薄弱環節。據統計,在孔板流量計的故障中,壓力誘發管道*為常見,如堵塞、腐蝕、泄漏、凍結、誤信號等,約占總故障率的70%。差壓信號管道的配置和安裝應引起高度重視。
(1)壓力口一般設置在法蘭上,測量管道水平或傾斜時壓力口的安裝方向如圖2所示。可防止測量液體時氣體進入導壓管或測量氣體時防止液滴或污物進入導壓管。當測量管垂直時,取壓口的位置在取壓位置的平面上,方向可任意選擇。
(2)導壓管的材質應根據被測介質的性質和參數確定。其內徑不小于6mm,長度*好在16mm以內。各種被測介質長度不同時的導壓管內徑推薦值見下表。導壓管應垂直或傾斜鋪設,傾斜度不小于1:12。對于高粘度流體,應增加傾斜度。當導壓管長度超過30mm時,應將導壓管分段傾斜,并在*高點和*低點安裝集氣器(或排氣閥)和除塵器(或排水閥)。正負壓導管應盡量靠近敷設,防止兩管溫差造成信號失真。嚴寒地區的導壓管應采取防凍措施,并采用電或蒸汽加熱和絕緣,防止過熱。導壓管內流體的汽化會引起誤報。壓力。
6、測量氣體溫度的溫度計*好安裝在孔板下游的直管外。計算氣量時,應將此時測得的氣流溫度換算成孔板上游側的氣流溫度。如果溫度計安裝在孔板上的上游側,則溫度計套管與孔板之間的直管段長度L應滿足以下要求:
當溫度當儀表套管直徑不大于0.03D(D為測量管內徑)時,L≥5D;
當溫度計套管直徑在0.03D~0.13D范圍內(D為測量管內徑)時,L≥20D; n 孔板節流裝置安裝在惡劣的工作場所。長期運行后,無論是管道還是節流裝置都會發生一些變化,如堵塞、結垢、磨損、腐蝕等。檢測部分依靠結構形狀和尺寸來保持信號的準確性,因此任何幾何形狀和尺寸的變化會帶來額外的誤差。問題是無法從信號中檢測到測量誤差的變化,因此需要定期檢查試件。檢測周期可根據測量介質的情況確定。
以上就是分析測量誤差的原因,目的是盡量消除或減少誤差。應根據產生誤差的原因對癥下藥,采取相應措施,提高天然氣流量測量的準確性。
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