差壓式流量計的檢測原理、誤差分析及檢定

王琨嵐

摘 要：差壓式流量計是日常生活中較為廣泛使用的計量儀器。使用的過程中，流體的工作狀態(tài)變動、孔板安裝不正確、孔板入口邊緣被磨損以及孔板表面的結(jié)垢和流通截面積的變化等因素會影響計量精度，因此及時的進行儀器的檢定極有必要。

關(guān)鍵詞：差壓式流量計；檢測；誤差；檢定

中圖分類號：TK313 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）16-0047-01

差壓式流量計是目前工業(yè)測量中最為常用的一種氣液體流量的計量儀器，其原理是通過流體流經(jīng)管道時的阻力與流體流量存在一定的關(guān)系，利用這個關(guān)系即可獲得流體的流量。差壓式流量計根據(jù)具體用途可以分為很多小類，其中在工業(yè)計量中應(yīng)用極為廣泛的是節(jié)流式流量計。本文以差壓式流量計為研究對象首先將對其檢測原理做一說明，然后對檢測誤差和檢定手段進行討論。

1 差壓式流量的原理和組成

1.1 工作原理

當(dāng)流經(jīng)管道的流體充滿管道的時候，流體的會在儀器節(jié)流件位置發(fā)生局部收縮。致使局部流量增大，而同時此處的靜壓力減小，因而流體在節(jié)流件位置會產(chǎn)生一個壓力差，壓力差會隨著流量的增大而增大，憑借壓力差便可以度量流體的流量大小。

1.2 流量方程的計算

在差壓式流量計節(jié)流部件形狀和尺寸一定的情況下，流體在流經(jīng)流量計的阻力件前后所產(chǎn)生的差壓與流量存在一定的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系。如下列公式可知：

根據(jù)連續(xù)性方程和伯努利方程，結(jié)合體積流量方程（1）和質(zhì)量流量方程（2）：

2 差壓式流量計的誤差分析

2.1 儀器本身產(chǎn)生的誤差

（1）環(huán)室尺寸產(chǎn)生臺階、偏心；（2）節(jié)流件附件產(chǎn)生臺階、偏心；（3）孔板厚度誤差；（4）管徑尺寸與計算不符；（5）孔板上游端面平度；（6）孔板人口直角銳利度；（7）取壓位置；（8）焊接、焊縫突出；（9）取壓孔加工不規(guī)范或堵塞；（10）節(jié)流件不同軸度。

2.2 安裝誤差

管線在布設(shè)時出現(xiàn)偏差，這種偏差所造成的流量計的安裝誤差是廣泛存在的，究其原因是布設(shè)管線難以滿足流量計所需的直管段要求的長度。

2.3 流量計的內(nèi)部器材變化

可歸納為以下6種情況：（1）流量計入口邊緣破損或變鈍；（2）測量管中存在臟污阻塞；（3）流量計管端面臟物阻塞；（4）流量計孔板變形；（5）測量常數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不相符合；（6）流量計管道內(nèi)部粗糙度增加，且變化不定[3]。上述因素直接對差壓式流量計的計量準(zhǔn)確度產(chǎn)生影響。

3 選擇合適的檢定方法

對于差壓式流量測量儀表的檢定工作而言，目前常采用實流檢定與干式檢定等主要方法。在實際的檢定工作中，應(yīng)該根據(jù)待檢定流量儀表的具體情況來進行選擇，比如儀表的不確定性、流量計是使用類型與用途、檢定環(huán)境和條件、檢定費用的預(yù)算等方面[4]。具體的講，一般實流檢定方法常用于檢定液體流量的儀表（例如原油與水計量儀表），而干式檢定方式則常用于檢定氣體計量的流量儀表（例如天然氣計量中所使用的差壓式流量計），目前還有在線實流檢定或離線檢定等應(yīng)用于極少數(shù)臨界流噴嘴的檢定。

采用組合測量方法對流量儀表進行干式檢定，是根據(jù)各有關(guān)參數(shù)的測量結(jié)果及其不確定度，按照誤差處理方法合成出儀表的流量測量總不確定度的，是以一定的置信度間接確定流量儀表的不確定度范圍的，它不能給出具體誤差值。它通常是以大量豐富的試驗數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)要求為前提，保持了計量的試驗性和一致性的特點。以孔板流量計為例，其流出系數(shù)公式是建立在極其豐富和充分的試驗數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上的，標(biāo)準(zhǔn)上給出的流出系數(shù)的誤差范圍：不大于0.6%。

參考文獻

[1]孫淮清.“流量測量方法與儀表選用”講座：第六講 差壓式流量計的選用（三）[J].自動化儀表，1997，（6）：41-44.

[2]梁國偉.差壓式流量計測量不確定度的經(jīng)驗估計[J].計量技術(shù)，2000，（5）：23-25.

[3]姚毅，楊平先，姚婭川.差壓式流量計的特點及應(yīng)用[J].儀器儀表學(xué)報，2005， 26（s1）：386-387.

[4]陳文閣.差壓式流量計在流量測量中的誤差分析[J].機車車輛工藝，2002，（5）：30-33.endprint