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如何判定差压流量计的误差


文章日期:2019-08-18|阅读数:


如何判定差压流量计的误差?简单地说,产生测量误差的原因主要有三个: 安装不规范或错误安装、维护不及时或误操作、工艺系统或工况改变。
 
如何判定差压流量计的误差
一、如何判定差压流量计的误差
 
1.节流装置安装不规范
 
节流装置的安装是否满足要求,是保证几何相似和动力学相似的重要条件,直接关系到差压式流量计计量准确度的高低。虽然标准节流装置是通过大量实验总结出来的,不需要实际标定就可直接投产使用,但在安装过程中很有可能出现以下几项不规范甚至错误安装的情况,从而导致测量误差的产生。
 
(1) 节流装置前后直管段不符合要求
 
节流装置前后直管段的作用就是为了保证管道内流体的流动稳定,但由于工艺管道上常有拐弯、分叉、汇合、阀门等阻力件出现,使流束由稳定变为扰动,从而导致测量误差的产生。消除办法就是根据现场实际情况并按照前后直管道要求,合理设计节流装置安装位置,而后施工。
 
(2) 节流装置上下游面受损
 
由于节流装置在运输过程中或由于施工人员安装粗心造成其上下游面受损,从而导致测量误差。消除办法就是提高施工人员的技术素质和责任心,在安装前应仔细检查,发现节流装置上下游面受损,应及时更换; 并且在安装过程时应精心施工,避免损害节流装置。
 
(3) 节流装置上下游面装反
 
安装过程中应正确辨认管道内介质流向及节流装置方向,若方向不一致则将导致测量值偏低。这主要是因为施工人员的粗心所致,消除办法同上。
 
(4)不同节流装置装反位置
 
这种情况一般在试车阶段特别容易出现,在试车阶段,几乎所有工艺管道需要多次吹扫,可能频繁拆装节流装置; 若节流装置大小尺寸一样,稍不注意就会弄错。某公司制氢装置 fe - 800 与 fe - 801 就曾出现过装反情况,刚投用时误差都很大,经查变送器和导压管道都正常,后来利用停车机会将节流孔板拆下处理时发现两节流装置序号和编号反了,调换后均指示正常。消除办法也同上两项中所讲。
 
(5)节流件本体未按照要求安装
 
节流件在安装过程中有很多标准,如应垂直于管道轴线,其偏差不能超过1°; 节流件应与管道、夹持件( 采用时) 同轴等。只有按照节流件的安装要求才能保证使用时的测量精度,如果出现偏差则测量不准。消除办法也同上。
 
(6) 垫片的错误使用
 
无论是环室与法兰还是环室与孔板之间的垫片,其内径尺寸最好小于管道内径 2 ~3 mm,以防垫片突入管道而影响介质流动状态。消除办法是使用合适尺寸的垫片,并保证安装的中心对正。
 
2.导压管路安装不规范
 
安装导压管路的主要目的是用来传递压力,不规范安装会造成正负压侧产生附加误差,从而产生测量误差。通常有以下几个原因。
 
(1) 导压管路太短或太长
 
根据一般技术规定,导压管道应在 3 ~50 m 之间,太短时测量波动大,太长则测量滞后; 且在测量液体时应保证水平管线应有 1∶ 12 的坡度,保证管道内充满液体,以免产生测量误差。但在横平竖直美观的安装条件下往往会与该规定相冲突。消除办法就是保证按照技术规定和设计来施工。
 
(2)在测量蒸汽流量时,冷凝液罐的取压端不同高
 
这种情况也会产生测量的额外附加误差。消除办法为正确安装冷凝罐,保证取压端等高。
 
(3)伴热不均匀或离热源太近,导致导压管内介质汽化或密度变化
 
在北方,冬季里有些导压管需要保温,若出现上述情况,则会由于导压管内介质汽化或密度变化,正负侧导压管传递压力不一致从而产生测量的附加误差。某公司制氢装置就出现过这种情况,流量计 ft -204 在未送伴热时一直指示正常,但在冬季送上伴热后,指示经常出现负值,在查找问题时发现伴热管道离正导压管太近,导致正压侧冷凝液有汽化现象。消除办法就是正确安装伴热,合理选择导压管环境位置。
 
3.差压变送器安装不规范
 
差压变送器安装环境太差,如振动大、尘土大或者有强腐蚀性介质。消除办法就是按照有关技术规定选择合适的位置来安装变送器,若属特殊情况必须在此环境安装,则应按照现场实际情况增加防护措施,譬如增加防护箱或者固定支架。
 
4.维护不及时或误操作
 
为了保证流量计的长周期稳定运行,精确进行各种计量,这就要求相关仪表人员平时精心维护。否则由于维护不及时或误操作,都会引起测量误差的产生。
 
(1)节流装置长期受工艺介质腐蚀和磨损导致变形消除办法是要定期拆卸检查,发现变形应及时更换。
 
(2)节流装置内表面结垢,导致流通面积改变消除办法是要定期拆卸检查,发现结垢应及时清洗或更换。
 
(3)导压管堵或漏,三阀组堵或漏消除办法: 按时巡检,发现问题要及时处理,漏则用工具紧固,堵则排污清洗,用手压泵或其他工具疏通,保证压力的正常传递。
 
(4) 隔离液或冷凝液由于误操作流失,从而产生附加误差具体的消除办法是: 对于运行中的三阀组要严格按照以下两个原则: 第一,不能让导压管内的隔离液或冷凝液由于误操作而流失; 第二,不能使测量膜盒单向受压或受热。
 
(6)变送器的零点漂移消除办法是要定期校验变送器的零点和量程。
 
5.工艺系统或工况改变
 
这种问题一般情况下不会出现,但在实际出现时,则可能引起相当大的测量误差。例如:
 
(1)工艺实际介质与设计时的介质在温度、压力、密度、粘度等参数不一致,这样经补偿后所得的流量与实际流量产生误差。消除办法是认真核实设计资料及相关参数,并按照实际情况进行修订,保证测量的准确性。
 
(2) 由于系统改造,造成流量值超出原设计上限,或者造成管道内介质的状态发生改变,从而引起测量误差。消除办法: 根据系统改造后的实际情况,重新修改工艺补偿参数,满足工艺测量精度要求。

二、差压式流量计的标定及其误差分析
 
差压式流量计广泛应用于工业生产的流量计量中,在流量计量中发挥着重要作用。流量计在出厂前需要进行标定,以确定其测量精度是否符合标准。本文以长径喷嘴流量计为例,通过标定实验及实验数据分析,介绍了差压式流量计标定流程及测量原理,并结合科学合理的误差分析方法,得出了可靠的流出系数,确定了该流量计在实际测量中的可靠性。
 
1 差压式流量计标定流程
 
差压式流量计标定流程如图1所示。启动离心泵之前,先打开放水阀I和放水阀II,将标准罐II放空后闭合放水阀II,并完全打开流量调节阀I和流量调节阀II,将换向器开关转向标准罐I;启动离心泵,标定介质—水在密闭的管道内流经流量调节阀I、被标定的长径喷嘴流量计、流量调节阀II,流向标准罐I进入地下水池循环;待水流速度稳定后,扳动换向器的控制开关,通过电动气阀迅速切换换向器,使水流向标准罐II,水流向标准罐II的同时实验开始;当水位达到标准容积的高度后,快速切换换向器,使水流经标准罐I进入地下水池,并打开放水阀II,将标准罐II内的水放空,一次标定实验结束。重复数次以获得更多的实验数据。全部的标定实验结束后,打开放水阀II,将标准罐II内的水放空。
 
在进行标定实验的过程中,智能差压变送器所测得的压差信号被传送到控制柜内的PLC模块,转换为计算机程序自动控制的信号,从而获得标定实验数据。在进行标定实验时,循环使用地下水池内的水,水资源得到合理使用,不存在浪费问题。
 
2 标定系统的精度分析
 
本标定系统通过体积法对流量计进行标定。影响标定精度的因素比较多,主要因素包括温度、标准罐体积的计量方法、换向器的切换速度、水流的稳定性、标定时计时和计数的精度等。
 
(1)对流量计进行标定的时间比较短,因此在室温条件下温度对标定系统和标定介质的影响很小,可以忽略。
 
(2)利用液位控制柜计量标准罐的体积。当标准罐的液位达到设定值时,液位控制柜会产生信号,使换向器迅速切换,可达到精确计量标准罐体积的目的。
 
(3)换向器在标准罐体积的计量中起很重要的作用,本标定系统的换向器采用电动气阀自动控制,换向时间小于200ms,正反行程差小于20ms,换向不影响对标准罐体积进行计量。
 
(4)为了防止标准罐口的水下流时产生过大的浪花,使罐内液面波动过大,影响标准罐内流体的液位,该标定系统在罐口处安装了高度为800mm的减波网,可保证水流的稳定性。
 
(5)在进行标定实验的过程中,采用计算机程序精确进行计时和计数,每隔0.1s计算机自动计时一次,得出标准罐灌满水所用的时间,即可求出单位时间的体积流量。
 
对影响流量计标定的因素采取上述措施,本标定系统可提高并确保该标定系统的精度。
 
三、差压式流量计的常见故障
 
常见的故障分为引压管路和阀门部分故障、差压变送器故障两大类。
 
1.引压管路和阀门部分故障
 
引压管路和阀门部分故障主要包括有引压管路堵塞、引压管路结冰和阀门连接处泄露等。常见的引压管堵塞分为负引压管堵塞和正引压管堵塞。当负引压管堵塞,流量增加而负引压管又堵塞时,流量计示值会升高,但增加量变小。当流量降低而负引压管又堵塞时,流量计示值下降。管道中流量不变(保持原流量),则其流量计示值不变。当正引压管堵塞。当流量增加时,流体管道中的静压力亦相应增加,设其增加值为 P0,同时,因流速增加而静压降低,设其值为 P1。若 P0=P1,则流量计示值不变;若 P0>P1,则流量计示值增加;若 P0<P1,则流量计示值降低。当流量降低时,流体管道中的静压力亦相应降低,设其降低值为 P1,同时,因流速降低而静压升高,设其值为 P0。若 P0=P1,则流量计示值不变;若 P0>P1,则流量计示值下降;若 P0<P1,则流量值升高。管道中流量不变(保持原流量),则其流量计示值不变。引压管路结冰和引压管路堵塞现象较为接近,但其处理方式不同。
 
阀门连接处泄漏亦可以分为两类负压侧泄漏和正压侧泄漏。负压侧阀门连接处泄漏,当流量 F 增加,而负引压管泄漏时,则流量值会增加。当流量下降时,负引压管静压增高为 P0,负引压管泄漏为P1。若 P0=P1,则流量计示值不变;若 P0>P1,则流量计示值升高;若 P0<P1,则流量计示值下降。正压侧阀门连接处泄漏,当流量增加时,负引压管静压下降为 P0,正引压管泄漏为 P1。若 P0=P1,则流量计示值不变;若 P0>P1,则流量计示值升高;若 P0<P1,则流量计示值下降。
 
2.差压变送器故障
 
差压变送器故障主要包括零点漂移,膜片变型或损坏和电子元件故障等。差压变送器的故障主要表现为,在流量稳定的情况下产生测量的波动,或发生阶跃性的测量值跳变。


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