[摘要]差壓式孔闆(pan)流量計 廣泛用于(yu)貿易結算，通過各(ge)種因素對差壓式(shi)孔闆☂️流🈲量計計量(liang)結果的影響，減少(shao)計量誤差的方法(fǎ)。從 差壓式流量計(ji) 的計算公式入手(shǒu)，确定影響因素，通(tōng)過實際案例确定(dìng)影👉響因素❄️對實際(ji)計量結果的誤差(cha)，最終得出以📞下結(jié)論:①在差壓爲0.1倍最(zui)大值時，熱膨脹系(xi)數和流出系數造(zào)成的相對誤差最(zuì)大，爲🌈1.84%。②在壓力爲0.8MPa、溫(wēn)度爲250℃的變工況狀(zhuang)态下，孔闆直徑平(ping)均線膨脹系🙇🏻數造(zao)成的相對誤差最(zui)大，爲0.85%。③由于查表法(fǎ)相對誤差較小且(qie)使♋用方便，因此密(mì)度選取方式一般(bān)采用查表法。
0引言(yan)
　　差壓式孔闆流量(liàng)計分爲差壓裝置(zhi)、 差壓變送器 和流(liu)量積算儀三大部(bu)分，工作原理是當(dāng)介質流過差壓☂️件(jiàn)，在左右兩側産生(sheng)壓差，根據伯努利(li)方程和流動連續(xu)性方程，可計算🌈出(chū)介質的瞬時流量(liang)。差壓✌️式孔闆💚流量(liàng)計相關技術較爲(wèi)成熟，并且使用方(fang)便、拆裝便捷🐅、有相(xiàng)關的檢定規程、易(yì)于檢定，因此廣泛(fan)應用于蒸汽、液體(ti)及天然氣等介質(zhi)的貿易結算。一般(bān)情況下，計量數據(ju)較大，計量結果的(de)些許偏差就會造(zao)成損✂️失，因此如何(he)增❗加差壓式孔闆(pan)流量計的計🐕量正(zhèng)确性重要。首先對(duì)差壓式孔闆流🌂量(liang)計中各種影響因(yīn)素進行分析，其次(cì)根據其檢定規程(cheng)✂️中的⭐計算公式入(ru)手，确定影響因素(sù)有熱膨脹系數、流(liú)出系數、孔闆直徑(jìng)平均線膨脹系數(shù)、密度等參數，再次(cì)根據理論公式及(jí)大量工♉程經驗⁉️确(que)定各個影響因♉素(su)之間的㊙️關系，最後(hòu)通過實際案例确(què)🔞定影響因素對實(shi)際計量結果的誤(wù)差，并找到了影響(xiang)計量結果❌的其他(ta)因素。通過各種因(yin)素對差壓式孔闆(pan)流量計計量結果(guǒ)的影響，更好地理(li)解孔闆流量計的(de)特性㊙️，通過與實際(ji)🙇‍♀️計量經驗結合，保(bǎo)障孔闆流量計計(jì)量✨結果的正确性(xing)。
1.模型
　　差壓式孔闆(pǎn)流量計的流量計(jì)算公式如~下:
 
　　公式(shi)(1)中:qm爲瞬時質量流(liu)量，單位爲kg/s;C爲流出(chū)系數，無量綱;β爲直(zhí)徑比🈲，β=d/D;D爲管道内徑(jìng)，單位爲mm;ε爲可膨脹(zhang)系數;d爲開孔直徑(jìng)，單位爲mm;△p爲差壓，單(dan)位爲kPa;ρ爲節流件正(zheng)端取壓口平面上(shang)的流體密度，單位(wèi)爲kg/m3.
在實踐過程中(zhōng)，差壓式孔闆流量(liang)計流量測量簡化(huà)的📞基本公式如下(xia):
 
2檢定規程步驟
　　《差(cha)壓式流量計檢定(ding)規程》中使用幾何(hé)檢測法對孔闆的(de)6個參數進行檢定(ding)。
　　A面平面度:将孔闆(pan)的A面朝上并放置(zhi)在平闆上，找到⭐A面(miàn)與平闆垂直的最(zuì)長距離，用量塊或(huo)塞尺測量，該距離(li)💁即A面📧的平面度。
　　A面(miàn)及e面的表面粗糙(cāo)度:以樣塊的表面(miàn)粗糙度爲标✨準，借(jie)🥵助放⭐大鏡顯微鏡(jing)等工具判斷A面與(yǔ)e面的粗糙度,或使(shǐ)用❗輪廓法觸針式(shi)🐆表面粗糙度測量(liang)儀測量A面及e面的(de)粗糙度。
　　邊緣G、H、I:可借(jie)助放大鏡檢查G、H、I，并(bing)使用模壓法或反(fǎn)射光法測量入口(kǒu)🌈邊緣圓弧的半徑(jìng)。
　　厚度E及長度e:用量(liang)具分别在離内圓(yuan)外和外圓内大約(yue)10mm的位置上均勻測(ce)3個值，其中E爲這3個(ge)值的平均值，最大(dà)值減去最小值爲(wèi)E的最大偏差。e則是(shi)在長度處☔均勻分(fen)🌂布的位置上取3個(ge)值，其中e爲這3個值(zhí)的平均值，最大值(zhí)減去最小值爲e的(de)最🙇‍♀️大偏差。
　　節流孔(kong)直徑d:選擇遊标卡(ka)尺、内徑千分尺、帶(dài)表卡尺、孔徑測量(liang)儀、内測千分尺測(ce)量節流孔直徑，共(gòng)選取4個角度大緻(zhi)相同的🏃‍♀️位置進行(háng)測量，d爲這4個值的(de)平均值，并按照公(gōng)式計算出直徑🚶‍♀️相(xiàng)對誤💞差及節流孔(kǒng)直徑的重複性。
　　斜(xie)角:将B面放在平闆(pǎn)上，用角度規或樣(yàng)闆角等儀器，在任(ren)一☀️直徑方向測量(liang)2個斜角值，斜角爲(wèi)這2個值的平均值(zhí)。
　　《流量積算儀檢定(ding)規程》中規定檢定(ding)點應選取流量量(liàng)程❤️對應的輸入信(xìn)号的下限、0.25倍、0.5倍、0.75倍(bei)、1倍，如果流量積算(suan)⭐儀具☂️有壓力和溫(wēn)度這兩個參數的(de)補償功能，則檢定(ding)點的選取應在設(she)計狀态下，并且需(xū)在設計範圍内壓(ya)力不變的情況下(xià)，溫度任取兩點進(jìn)行檢定;同時，在溫(wēn)度不變的情況下(xia)，壓力任❌取兩點，進(jìn)行🔞檢定。
3影響因素(sù)
　　已知熱膨脹系數(shù)ε、流出系數C、節流孔(kong)直徑d、直徑比β，根據(jù)公式🌂(1)即可求出最(zuì)大差壓對應的瞬(shun)時流量。現将一台(tai)差壓式孔闆流量(liàng)計放入工作環境(jing)中，己知工作介質(zhi)爲過熱蒸汽，設☀️計(ji)狀态爲壓力0.8MPa、溫度(dù)200℃，相關參數分别爲(wèi)内徑d=34.51mm、β=0.388098，在△pmax=60kPa下，Ɛ=0.98157、C=0.60248。根據公(gong)式(1)，求得qmax，其中密度(du)是根💯據IAPWS-IF97公式所得(de)。變工況狀态下溫(wen)度爲200℃時，壓力分别(bié)爲🌐0.7MPa、0.6MPa，另一變工況狀(zhuàng)态下壓力爲0.8MPa時☀️，溫(wen)度分别爲220℃、250℃。
3.1熱膨脹(zhàng)系數與流出系數(shù)的影響
　　熱膨脹系(xì)數是給定一次裝(zhuāng)置的給定直徑比(bi)，差壓式孔🛀🏻闆流量(liang)計的熱膨脹系數(shù)隻取決于壓力比(bǐ)和等熵指數，計算(suan)公式如下:
 
　　流出系(xi)數是裝置的實際(jì)流量與理論流量(liang)之間關🎯系的系數(shù)，隻與雷諾數有關(guan)，随着雷諾數變大(dà)，流出系數會越來(lai)越小，随着雷諾數(shu)變小，流出系數會(huì)越來越大🛀，計算公(gōng)☂️式如公:式(4)所示。對(dui)于不💯同的裝置，如(rú)果其幾何相似且(qie)雷諾數相同，那麽(me)流出系數就相同(tóng)。
C=0.5961+0.0261β2+0.216β8(4)
　　将該例中所有狀(zhuàng)态下的熱膨脹系(xì)數和流出系數看(kàn)做㊙️定值，均與設定(dìng)狀态下最大流量(liang)對應的數值相同(tóng)，瞬時流量結果如(ru)表1中的經驗值。從(cóng)表1可以看出，在差(cha)壓爲0.1倍最大值時(shi)，相對誤差最大，絕(jué)對值爲1.84%，随着差壓(yā)取值逐漸接近最(zuì)大值，相對誤差越(yuè)來越‼️小。
3.2孔闆直徑(jìng)平均線膨脹系數(shù)的影響
　　若流動狀(zhuàng)态下測量管道的(de)溫度與确定直徑(jing)時的💃溫📞度(該♻️溫度(du)稱之爲參比端或(huò)校準溫度)有較大(dà)差🔆異，在用公式計(ji)算孔闆直徑、直徑(jing)比和流量時，應将(jiāng)管道的膨脹或者(zhe)收縮🌈考慮在内，具(ju)體公式如下:
 
　　公式(shì)中，d爲流動狀态下(xià)一次裝置的直徑(jìng);d0爲參比溫度下一(yī)💜次裝置的直徑;λD爲(wei)一次裝置材料的(de)平均線🧑🏾‍🤝‍🧑🏼膨脹系數(shù);T爲流動狀态下一(yī)次裝置的溫度;T0爲(wei)參比🌈溫度或校準(zhǔn)溫🐆度。
　　孔闆直徑的(de)材質爲不鏽鋼，λ=0.000017。如(rú)果不考慮孔闆直(zhi)徑🈲受溫度的影🤞響(xiang)，瞬時流量結果如(ru)表2中的經驗值所(suo)示，從表2中可以看(kan)出，相對✍️誤差在最(zuì)後一-個檢定點，即(ji)壓力爲0.8MPa、溫度爲250℃時(shi)的相對誤差最大(da)，絕對值爲0.85%，從公式(shi)(5)中也可以看出，此(ci)時T-T0值最大，因此造(zào)成了較大的偏差(chà)，而在溫度沒有變(biàn)化的情況下📧，相對(dui)誤差沒有随着差(chà)壓及壓力值發生(sheng)變化，因此可以得(de)出孔闆直徑平均(jun1)線膨脹系數隻與(yu)被測😘介質的溫度(dù)相關。
3.3密度取值方(fang)法的影響
　　蒸氣密(mi)度可通過公式法(fǎ)、狀态方程法、查表(biǎo)法3種方法獲取回(huí)。其🆚中，公式法使用(yong)的公式;狀态方程(chéng)法使用的是理😘想(xiang)氣體方程PV=nRT,應注意(yì)狀态方程法适用(yòng)範圍較窄⭐;查表法(fa)是使用《國際單🈲位(wei)制的水和水蒸氣(qi)的性質》中的數據(jù)，并進行線性插值(zhí)從而得出蒸汽🤩的(de)密度，這個方法比(bǐ)公式法及狀态方(fāng)程法方便，但會産(chan)生一定.的偏差。表(biǎo)3中，标準值的密度(du)取值方法采取公(gong)式法，經驗👨‍❤️‍👨值的密(mi)🥰度通過查表所得(de)，從結果看出，每個(gè)檢定點的相對誤(wù)差都較小，最大相(xiàng)對誤📧差的絕對值(zhi)沒有超過0.1%，
 
 
　　因此平(píng)常做差壓式孔闆(pǎn)流量計的檢定時(shí)，爲求方便，密度的(de)求💃🏻取方式可采取(qu)查表法。
3.4其他因素(sù)對計量結果的影(yǐng)響
　　除了上述幾個(ge)因素，還有其他因(yīn)素會對差壓式孔(kǒng)🐆闆流量計的計量(liang)結果産生影響。
　　例(li)如，流量量程與流(liu)量計的不匹配會(hui)使差壓式孔闆流(liu)量💃計的計量結果(guǒ)偏離标準值，尤其(qí)是當流量較小時(shi)，使用大🔞量程孔闆(pǎn)流量計會造成誤(wu)差，同時流量積算(suan)儀會🈚進行小🐕信号(hào)切除四]。因此，應根(gen)據流體介質的實(shi)際情況🐕選擇孔闆(pan)尺寸、材質等各個(gè)方㊙️面都合适的差(cha)壓式孔闆流量計(jì)。
　　差壓式孔闆流量(liàng)計的安裝也是産(chan)生誤差的原因之(zhī)一，主要影響因素(su)有孔闆入口直角(jiao)銳利度的變🛀化、孔(kong)闆厚度存.在誤⭕差(chà)、管徑尺寸不符、節(jiē)流件附件等沒有(yǒu)放在中軸線、取壓(ya)的位置、孔闆彎曲(qǔ)、取壓孔堵塞或加(jiā)💚工不規範、孔闆上(shang)有髒物沉積、管線(xiàn)布置的偏離、管道(dao)粗糙度的影響等(deng)。這些因素都将造(zào)成💃流量系數發生(shēng)改變從而與商家(jia)給定的值不符，産(chan)生誤差。孔闆的正(zhèng)确安裝方法是将(jiāng)🌈其銳面迎着流體(ti)的方向，若安裝相(xiàng)反，則會使流量的(de)示值偏低。上🔴述誤(wù)差均由人爲原因(yin)⛹🏻‍♀️造成，是可以控制(zhi)的，也是在安裝過(guo)程中要着重注意(yi)的。對于後期的維(wei)護工作，相關人員(yuán)應該制訂詳細🏃‍♀️的(de)♉方案并嚴格執行(hang)，盡可能延長孔闆(pan)流量計的使用壽(shòu)命🏃🏻，提高計量的正(zhèng)确性，減小計🌈量偏(pian)差。
　　各個部件之間(jiān)因密封不嚴謹而(er)産生洩露，從而引(yin)起介質通⚽過💯孔闆(pan)時差壓變送器産(chan)生誤差，導緻瞬時(shí)流量變小，若在下(xià)遊産🐅生洩露，則會(huì)導緻瞬時流量變(bian)大。
　　當使用條件偏(piān)離設計條件時，也(yě)會造成結果的偏(pian)差💛。城市蒸🌈汽、燃氣(qì)會出現波峰波谷(gǔ)的情況，突然變化(huà)的流速💰和壓力造(zào)成脈動流的形成(chéng)，從而影響差壓式(shi)孔闆流量❗計的差(chà)壓、壓力及溫度信(xin)号的準确♋傳遞。
　　計(jì)量裝置的上遊有(yǒu)很多管道配件，如(rú)彎頭、漸擴管漸縮(suo)管等，這⛹🏻‍♀️些配件稱(chēng)爲阻流件。當介質(zhi)通過阻流件後會(huì)産生不規則流動(dòng)等現象，這些不規(guī)則的流動會使差(cha)壓式孔闆流量計(ji)的流出系數偏離(li)标準值。
　　被測介質(zhi)的實際物理性質(zhi)測量存在不确定(ding)性，如天然🈚氣🐅在運(yùn)輸的過程中爲保(bǎo)障其穩定性會加(jiā)入其他🍉物質，這些(xiē)⁉️物質🔱的加入會導(dǎo)緻被測的天然氣(qì)與标準狀況不同(tóng)，使壓縮因子和密(mì)度等參數偏離标(biao)準值，從而導緻瞬(shun)時流量誤差的産(chan)生💯。
4結束語
　　從檢定(dìng)規程中的計算公(gōng)式入手，确定了影(ying)響差壓式孔闆流(liu)量⁉️計檢定偏差的(de)因素有熱膨脹系(xì)數、流出系數、孔闆(pǎn)直徑及♻️密度，最後(hòu)通過介質爲過熱(rè)蒸汽的實際案例(lì)确定影💋響.因素對(duì)實際檢定結果造(zao)成的偏差。得出如(ru)下結論:①在差壓爲(wei)0.1倍最大值時，熱膨(peng)脹系數和流出系(xi)數造❄️成的相對誤(wù)🐅差最大，爲1.84%，随📧着差(chà)壓取值逐漸接近(jìn)最大值，相對誤差(chà)越來越小。②在變工(gong)況狀态下，即壓力(li)爲0.8MPa、溫度爲250℃時，孔闆(pǎn)直徑平🐕均線膨脹(zhàng)系數造成的相對(duì)誤差最大，爲0.85%。③密度(dù)的取🈚值方法有3種(zhong)，其中公式⁉️法造成(cheng)的誤差最小，但計(ji)算量較大，使用查(cha)表法時每個檢定(ding)點的相🛀對誤差較(jiao)小，最大相對誤差(chà)也沒有超過0.1%，因此(ci)平常做差壓式孔(kong)闆流量計的檢定(dìng)時，爲方便，密度求(qiu)取方式可采取查(cha)表法。④其他影響因(yin)素還有流量量程(cheng)㊙️與流量計的不匹(pi)配、孔闆流量計的(de)安裝方式、各個部(bù)件之間産生縫隙(xì)而導緻的介質洩(xie)露、脈動流的産生(shēng)及阻🆚流件對介質(zhì)⁉️流動的影響、被測(ce)介質的實📱際物理(li)性質測量存在不(bú)确定性。
　　也有很多(duō)不足之處，例如隻(zhī)列舉了介質爲過(guo)熱蒸😍汽的實際案(àn)例，而并未涉及介(jiè)質爲液體、飽和蒸(zheng)汽、天然氣的情況(kuàng)，尤其當介質爲天(tian)然氣時，密度的計(ji)算及其他影響因(yin)素之間的關💛系更(geng)加複雜，需要有🍉了(le)大量數據後才能(néng)進一步分析。

文章(zhang)來源于網絡,如有(yǒu)侵權聯系即删除(chu)！