天然气孔板计量中存在的问题及对策

2013-10-16 10:23:59来源: 21ic
孔板流量计的主要特点是结构简单牢固、易于复制、性能稳定可靠、价格低廉。最大优点是标准化,只要按照国际标准(ISO5167),国家标准(GB/T21446-2008)设计、制作、安装,依据国家检定规程(JJG640)进行本体几何尺寸和二次仪表检定,就可以不经实流标定而直接投入使用。使用标准孔板流量计可以无需实流校准,通过测量孔板前后差压,来确定流体流量,并可估算测量误差,是目前所有流量计中唯一达此标准的,至今尚无任何其它流量计可与之相比。但没有误差的测量是没有的,而且由于孔板流量计的测量方法是建立在实验的基础上,是经国际上长期大量深入细致研究及实践经验总结得出,所以只有与实验时的节流装置几何相似、流体动力学相似,才可得到预期的测量准确度。

本文从实用的角度出发,针对生产实际中孔板流量计在天然气测量中可能产生的主要误差来源进行分析并提出处理方法。

一、孔板设计及参数设置方面

1.标准孔板流量计设计限值

孔板的孔径是根据最大流量、常用流量、最小流量按国家标准GB/T21446-2008给出的公式求得。表中列出的各项参数的适用范围是相互联系又是相互制约的,其中最基本的是量程比。量程比是指在一定准确度要求下流量最大值与流量最小值之比。

最大流量主要是受差压测量和音速限制。标准孔板的流量与差压的平方根成正比例关系,但当流量增加到一定程度时,流量与孔板前后产生的差压的平方根不再成正比例关系,即流量方程式不再成立。当流量继续增加,在孔板开孔处的流速达到音速时,孔板下游的压力P2与上游压力P1之比约为0.75,之后无论改变何种参数,流量都不会增加,也就是说工况体积流量恒定,此时称为临界流即P2/P1≥0.75。

最小流量主要受三方面制约:①机械加工的限制。当d20<12.5mm,D20<50mm时孔板节流装置按标准规定的几何相似加工制作很困难,尤其是孔板入口锐利度rk/d≤0.0004更是难以加工制作;②流体运动状态限制。雷诺数取下限时对应流体的最小流量。当小于此流量时,流体由紊流变为层流,流体的动力学状态与标准规定的相差很大,此时的流出系数C不再适合标准给出的计算公式计算。③差压变送器准确度要求限制。由于孔板节流装置差压信号经开方后与流量成正比关系,如当流量为最大流量的1/10时,此时产生的差压仅为差压变送器量程的1/100,这时差压测量的相对误差可能比差压变送器的引用误差大100倍,如精度等级为0.5级,量程为1000Pa的差压变送器,当差压为满量程的1/100时即10Pa时,允许有5Pa的误差,但此时的相对误差高达50%,所以此时根本谈不上差压的准确测量。

实际工作中常用的解决方法是:

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(1)量程宜小不宜大。标准孔板流量计最佳量程比小于4:1,采用温度、压力补偿技术最大可达到8:1,当超过此范围时已不适用孔板流量计,此时应选用量程比大的流量计。实际工作中,直燃机、锅炉等设备往往有大、中、小及多级火运行,设计时一方面要保证最大用气量的需要,另一方面还要满足最小流量下的准确度要求,所以最好一台设备用一块孔板流量计计量;

(2)差压宜大不宜小。最好选择使用宽量程智能差压变送器;

(3)在满足计量能力条件下缩小管径,提高流速,从而使节流件在较高雷诺数下使用;

(4)将直径比取小些,尽量控制在0.3-0.5之间为宜,这样可以使差压上限取大些;

(5)采用多管并联形式计量。
[1] [2]

关键字:孔板流量计  设计限值  准确度

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/1016/article_7981.html
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