孔板流量计在计量燃料乙醇蒸汽时准确度的分析

燃料乙醇是一种工业生产中较为常见的工业原料，虽然流量计的品种层出不穷，对于燃料乙醇蒸汽的测量实践中普遍地都在使用孔板流量计，在测量燃料乙醇蒸汽时需要满足的工况条件包括如下几个要点：使用标准节流装置时，GB/T2624.2-2006流体的性质和状态必须满足下列条件； 
　　 （1）流体必须充满管道和节流装置，并连续地流经管道。 
　　（2）流体必须是牛顿流体，即在物理上和热力学上是均匀的、单相的。 
　　 （3）流体流经节流件时不发生相变。 
　　 （4）流体流量不随时间变化或变化非常缓慢。 
　　 （5）流体在流经节流件以前，流速平行于管道轴线的无旋流。
　一般情况下，我们可以根据实时的工况条件提供的参数结合测量的数据便可得到实时的流体流量，这个计算过程可以通过流量积算仪很容易地得到。相关的流量方程如下：
qv＝qm /ρ 
　　 qm――质量流量，kg/s； 
　　 qv――体积流量，m3/s； 
　　 C――流出系数； 
　　ε――可膨胀性系数； 
　　β――直径比，β=d／D； 
　　d――工作条件下节流件的孔径，m 
　　D――工作条件下上游管道内径，m； 
　　△p――差压，Pa； 
　　ρ1――上游流体密度，kg／m3。 
　　由上式可见，孔板流量计运行过程中对计量精度影响最大的两个测量量是差压和密度，密度随蒸汽温度压力的变化而变化。 
　　 

　一、直管段影响差压信号的因素正常有如下三点：
　1、直管段长度对差压信号的影响 
　　直管段的作用就是对管道内流动介质进行整流，使流体在流经节流件以前，流速平行于管道轴线的无旋流。当管道有阀门、弯头等阻力件时流动状态会发生改变，如产生旋涡等，此时流体流经节流件时产生的差压信号不能准确反映流量大小。当直管段长度不够时很难起到整流作用。一般来说，差压流量计的设计、安装均参照国家规范和具体的安装规定进行的，但在许多情况下，现场条件及工艺情况往往不能满足安装要求，仪表安装位置往往迁就工艺管线走向而缩短上、下游直管段，加上施工时采用工艺管道拼凑直管段，其结果使上、下游直管段与仪表要求的条件相差甚远，测量不确定度增大，测量精度大大降低。 
2、前直管段内径、园度、平滑度、与孔板垂直度和安装条件对差压信号的影响 
　　直管段整流不仅与直管段长度有关，还与直管段园度、平滑度、与孔板垂直度有关，如果直管段园度、平滑度、与孔板垂直度达不到要求，不仅起不到整流作用，还会引起流态发生变化从而引起差压信号不能准确测量。因直管段都是借用现场的管道，对前后直管段的内径D、园度、平滑度都没有实测，至于直管段是否腐蚀、变形、结垢一概不知。另外，孔板流量计对安装要求严格，需要专业的安装队伍，但现在的安装队伍经过层层转包，大检修时间很紧，加上施工人员素质、疏忽等原因，很难保证安装质量。例如为了不让焊滴在管道内突起引起流态发生变化，夹持件与管道焊接要求先用氩弧焊打底，再电焊焊接。据了解，施工中很少有施工队这样做。更不会有时间去考虑节流元件的前端面与管道轴线垂直度不超过±1º，从而保证节流元件的中心管线与管道轴线重合的技术要求。以上这些情况都会对介质流动状态产生影响，从而影响差压信号 的准确测量。 
3、孔板反装对差压信号的影响 
　　孔板方向装反是很容易犯的错误，并且不易发现。孔板装反虽然也有差压信号，但此时差压信号不能准确反映实际流量。例如我们安装现场一台测汽表，运行一年计量值一直与工艺估算量相差达15％左右，原因很难查清，在一次检修中才发现孔板方向装反。造成孔板方向装反主要原因是施工人员对介质流向不十分清楚或安装疏忽等。使用过程中很难想到计量不准是因为孔板方向装反造成的。 
　　
二、温度压力变化因素对蒸汽密度的影响情况： 
　　在实际生产中，随着生产工艺调整和蒸汽长距离输送，蒸汽温度、压力波动较大，蒸汽密度随着变化。理论公式中差压和密度都是动态值，但仪表中流量计算公式中的密度值都是设计固定值，公式中密度值并不是蒸汽实际密度值，不随蒸汽温度压力的变化而变化。所以，需要对蒸汽流量进行温度压力补偿。 
　　
三、为了取得准确的测量结果，在日常生产中注意的环节有如下几点：
　　1、加强技术培训，提高质量意识 
　　流量仪表不同于其它一般管道设备，特别是孔板流量计对安装条件有着更为特殊的要求，在生产中往往由于对计量表原理、性能、影响因素认识不足，对安装要求、使用要求重视不够，造成使用过程中出现这样那样问题。因此必须加强对安装、维护、使用人员的流量仪表知识方面的培训，提高误差意识，尽量避免或减少因施工安装原因给孔板计量准确度带来影响。 
2、孔板前加装整流器 
　　由于前直管段对计量准确度影响很大，而且不容易满足要求，因此加装整流器不仅是一个很好的办法，既解决了整套购买计量设备成本较高的问题，又解决差压信号不准问题。 
3、借用现有设备引入温压补偿 
　　直接对蒸汽密度进行测量目前还没有这样高准确的计量设备，在利用孔板流量计对蒸汽进行计量虽然不能对密度进行直接测量，但可通过温压补偿的办法对蒸汽密度进行修正，使其接近实际密度，从而提高蒸汽计量准确度。生产中除了装置外围孔板流量计附近没有压力和温度表外，装置内孔板流量计附近基本上都有压力表和温度表，把现有的温度压力信号借用过来组态到孔板流量计计算公式中对密度进行补偿修正，既节约了资金又提高了孔板流量计计量精 度。 
　　
由上可知孔板流量计在使用过程中对于外部条件要求较高，往往要全部达到理想的状态很难，其计量精度往往会由此受到干扰。所以这就要求我们在设计、安装、使用过程中要充分考虑各种影响因素，尽量避免这些影响因素的发生，最大程度地提高孔板流量计在蒸汽计量中的准确度。