充滿管道的流體流經管道內的節(jié)流裝置,由于節(jié)流元件造成的流束局部收縮,使管中心流體流速發(fā)生變化,其靜壓力隨之變化。由于流體流經孔板時,產生局部渦流損耗和摩擦阻力損失,在流束充分恢復后,靜壓力不能恢復到原來的數值。節(jié)流元件前后的靜壓差大小與流量有關,流量愈大,流束的收縮和動、靜壓能的轉換也愈顯著,則產生的壓差也愈大。只要測得節(jié)流元件前后的靜壓差大小,即可確定流量,這就是節(jié)流裝置測量流量的基本原理,如圖2 所示。這種測量方法是以能量守恒定律和流動連續(xù)性方程為基礎的。
體積流量公式為:
式中: qv為被測介質的體積流量,m3/ h; α 為介質的流量系數( 無量綱) ; ε 為流速膨脹校正系數( 無量綱) ; ρ1為節(jié)流裝置前的流體密度,kg/m3; δp 為節(jié)流元件前后的壓差,pa; d 為節(jié)流件開孔直徑,mm。
2、測量誤差產生的原因及消除辦法
簡單地說,產生測量誤差的原因主要有三個: 安裝不規(guī)范或錯誤安裝、維護不及時或誤操作、工藝系統(tǒng)或工況改變。
2.1 節(jié)流裝置安裝不規(guī)范
節(jié)流裝置的安裝是否滿足要求,是保證幾何相似和動力學相似的重要條件,直接關系到差壓式流量計計量準確度的高低。雖然標準節(jié)流裝置是通過大量實驗總結出來的,不需要實際標定就可直接投產使用,但在安裝過程中很有可能出現以下幾項不規(guī)范甚至錯誤安裝的情況,從而導致測量誤差的產生。
(1) 節(jié)流裝置前后直管段不符合要求
節(jié)流裝置前后直管段的作用就是為了保證管道內流體的流動穩(wěn)定,但由于工藝管道上常有拐彎、分叉、匯合、閥門等阻力件出現,使流束由穩(wěn)定變?yōu)閿_動,從而導致測量誤差的產生。消除辦法就是根據現場實際情況并按照前后直管道要求,合理設計節(jié)流裝置安裝位置,而后施工。
(2) 節(jié)流裝置上下游面受損
由于節(jié)流裝置在運輸過程中或由于施工人員安裝粗心造成其上下游面受損,從而導致測量誤差。消除辦法就是提高施工人員的技術素質和責任心,在安裝前應仔細檢查,發(fā)現節(jié)流裝置上下游面受損,應及時更換; 并且在安裝過程時應精心施工,避免損害節(jié)流裝置。
(3) 節(jié)流裝置上下游面裝反
安裝過程中應正確辨認管道內介質流向及節(jié)流裝置方向,若方向不一致則將導致測量值偏低。這主要是因為施工人員的粗心所致,消除辦法同上。
(4)不同節(jié)流裝置裝反位置
這種情況一般在試車階段特別容易出現,在試車階段,幾乎所有工藝管道需要多次吹掃,可能頻繁拆裝節(jié)流裝置; 若節(jié)流裝置大小尺寸一樣,稍不注意就會弄錯。某公司制氫裝置 fe - 800 與 fe - 801 就曾出現過裝反情況,剛投用時誤差都很大,經查變送器和導壓管道都正常,后來利用停車機會將節(jié)流孔板拆下處理時發(fā)現兩節(jié)流裝置序號和編號反了,調換后均指示正常。消除辦法也同上兩項中所講。
(5)節(jié)流件本體未按照要求安裝
節(jié)流件在安裝過程中有很多標準,如應垂直于管道軸線,其偏差不能超過1°; 節(jié)流件應與管道、夾持件( 采用時) 同軸等。只有按照節(jié)流件的安裝要求才能保證使用時的測量精度,如果出現偏差則測量不準。消除辦法也同上。
(6) 墊片的錯誤使用
無論是環(huán)室與法蘭還是環(huán)室與孔板之間的墊片,其內徑尺寸最好小于管道內徑 2 ~3 mm,以防墊片突入管道而影響介質流動狀態(tài)。消除辦法是使用合適尺寸的墊片,并保證安裝的中心對正。
2.2 導壓管路安裝不規(guī)范
安裝導壓管路的主要目的是用來傳遞壓力,不規(guī)范安裝會造成正負壓側產生附加誤差,從而產生測量誤差。通常有以下幾個原因。
(1) 導壓管路太短或太長