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    孔板流量計誤差分析*

    2018-04-25 02:10:19李豪杰裴建兵
    科技與創(chuàng)新 2018年8期
    關(guān)鍵詞:差壓孔板變化率

    李豪杰,劉 雁,裴建兵

    (中國核電工程有限公司,浙江 嘉興 314300)

    1 概述

    孔板流量計是壓差流量計的一種,是使用最廣泛、歷史最久的一種流量測量儀表,在核電廠有廣泛使用。在核電的調(diào)試過程中,不同工況下的流量跨度較大,連接孔板流量計的測量誤差,正確的使用孔板流量計對調(diào)試結(jié)果的影響較大。筆者分析了不同流量下孔板流量計的誤差,孔板流量計的使用有一定的指導作用。

    2 孔板流量計的工作原理

    孔板流量計就是在管道中放置一個比管道內(nèi)徑還小的孔板。在孔板前流體穩(wěn)定的向前流動,流體流過孔板時,由于孔徑變小,截面積收縮,使穩(wěn)定流動狀態(tài)被打破。在孔板附近收縮處,流體的流速會增加,這樣流體的靜壓力就會增加,在孔板前后會造成靜壓差。產(chǎn)生的靜壓差和流體的流量有關(guān),流量越大靜壓差也越大,通過測量靜壓差就可以來測量流體的流量。根據(jù)流體力學基本知識,流體經(jīng)過節(jié)流后,壓降與流速的平方成正比,即:

    差壓變送器輸出與ΔP成正比,即:

    式(3)中:U0為孔板流量計輸出;UI為孔板壓差輸出;t為0點輸出值。

    3 孔板流量計示數(shù)波動分析

    當孔板流量計顯示流量為150 m3/h左右時,此時儀表輸出U0約為6 mA,壓差傳感器輸出UI約為4.25 mA,孔板壓差約為3.12 kPa。

    同理,當孔板流量計顯示流量為300 m3/h左右時,此時儀表輸出U0約為8 mA,壓差傳感器輸出UI約為5 mA,孔板壓差約為12.5 kPa。

    如果差壓出現(xiàn)+0.5%的波動,流量的變化率為4%.

    如果差壓出現(xiàn)-0.5%的波動,流量的變化率為-4%.

    當孔板流量計顯示流量為400 m3/h左右時,儀表輸出U0約為9.33 mA,壓差傳感器輸出UI約為5.78 mA,孔板壓差約為22.22 kPa。

    如果差壓出現(xiàn)+0.5%的波動,流量的變化率為2.38%.如果差壓出現(xiàn)-0.5%的波動,流量的變化率為-2.13%.當孔板流量計顯示流量為600 m3/h左右時,儀表輸出U0約為12 mA,壓差傳感器輸出UI約為8 mA,孔板壓差約為50 kPa。

    如果差壓出現(xiàn)+0.5%的波動,流量變化率為0.5%.

    如果壓差出現(xiàn)-0.5%波動,流量變化率為-1%.

    當孔板流量計顯示流量為800 m3/h左右時,此時儀表輸出U0約為14.67 mA,壓差傳感器輸出UI約為11.11 mA,孔板壓差約為88.89 kPa。

    如果差壓出現(xiàn)+0.5%的波動,流量變化率為0.59%.

    如果壓差出現(xiàn)-0.5%波動,流量變化率為-0.53%.

    當孔板流量計顯示流量為1 000 m3/h左右時,儀表輸出U0約為17.33 mA,壓差傳感器輸出UI約為15.11 mA,孔板壓差約為138.89 kPa。

    如果差壓出現(xiàn)+0.5%的波動,流量變化率為0.35%.

    如果差壓出現(xiàn)-0.5%的波動,流量變化率為-0.4%.

    通過對6個流量點的計算可以發(fā)現(xiàn),在同等壓力波動下,150 m3/h時孔板式流量計顯示值誤差最大,可達到儀表量程的17.5%,如果流量繼續(xù)減小,則儀表顯示的誤差會更大。其次是600 m3/h,而1 000 m3/h時的誤差最小,如圖1所示,即在流量較小時,孔板壓差的波動對流量計的顯示影響較大,隨著流量的增大,孔板壓差波動對流量計顯示的影響減小。

    圖1 不同流量下壓差流量計的誤差趨勢

    4 結(jié)論

    當壓差式流量計流量很小時,流體細微的擾動(比如管道振動、泵出口壓力的微小波動)都會造成差壓流量計顯示劇烈變化,如流體流量為150 m3/h時,流體壓差有1 kPa的波動,流量計波動達到17.5%。流量逐漸增大,孔板壓差波動對壓差式流量計顯示的影響越小。

    參考文獻:

    [1]姚明源,王婕.壓差式流量計的誤差分析及處理[J].儀表技術(shù),2012(02):48-50.

    [2]田野,王岳,郭士歡,等.常見流量計的應(yīng)用[J].當代化工,2011(12):1294-1296.

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