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孔板流量計(jì)是目前工業(yè)生產(chǎn)中用來測量氣體、液體和蒸汽流量的zui常用的流量儀表。這是因?yàn)榭装辶髁坑?jì)結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、成本低廉、又具有一定準(zhǔn)確度, 能滿足工程測量的需要，而且設(shè)計(jì)加工已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。按標(biāo)準(zhǔn)加工安裝的孔板流量計(jì)不需要進(jìn)行標(biāo)定也能在已知的不確定度范圍內(nèi)進(jìn)行流量測量。但是, 在實(shí)際的使用過程中, 孔板流量計(jì)的測量誤差往往比計(jì)算所得的誤差大, 有時甚至達(dá)到不能允許的程度。為了弄清楚誤差增大的原因, 我們就孔板流量計(jì)的結(jié)構(gòu)原理, 使用條件和測量誤差的產(chǎn)生等方面作一簡要介紹。

孔板流量計(jì)是利用流體流過孔板時在孔板前后產(chǎn)生的差壓來測量流量的一種流量儀表。主要由孔板(節(jié)流件)、取壓裝置、信號管路、差壓變送器以及顯示儀表組成。

當(dāng)流體以一定流速流過孔板時，如圖所示，在孔板的前后將產(chǎn)生差壓Δp。實(shí)踐證明，Δp與通過孔板的流量qm之間滿足關(guān)系式：qm = CA（Δpρ）1/2 式中C為比例系數(shù)；ρ為流體密度；A為孔板的流通面積。信號Δp由差壓變送器測量并由顯示儀表處理并顯示流量值。只要保持比例系數(shù)C為常數(shù), 則流量qm與信號Δp之間有確定的一一對應(yīng)關(guān)系。只要差壓變送器能正確測量信號差壓Δp, 我們就能得到比較正確的流量測量結(jié)果。所以, 如何保證流量測量中C為一常數(shù)就成了使用孔板流量計(jì)的關(guān)鍵。
為了保證上述的C基本為一常數(shù), 首先必須保證被測介質(zhì)為無旋的單相定常流。也就是從原理上講, 孔板流量計(jì)并不適合于測量兩相流(如飽和蒸汽)。其次是孔板流量計(jì)的管道條件,上述公式是基子孔板上游的流體已形成一種特定的流速分布這樣一個事實(shí)才成立的。所以任何諸如直管段長度太短、安裝不符合標(biāo)準(zhǔn)、偏心、墊片凸入管道內(nèi)等因素都將會造成C的較大變化，從而增加測量誤差。所以，足夠長的直管段和按照標(biāo)準(zhǔn)精心安裝, 對于正確使用孔板流量計(jì)來說是非常必要的。第三, zui小雷諾數(shù)的限制，公式中的比例系數(shù)C 只在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)才基本為一常數(shù)。當(dāng)流量較小的時候, 系數(shù)C將會在較大的范圍內(nèi)變化。為了減小由于C變化帶來的誤差, 標(biāo)準(zhǔn)中對每只孔板流量計(jì)都規(guī)定有zui小雷諾數(shù) , 實(shí)際使用時應(yīng)該保證所測流量在該zui小流量以上才不致于引起誤差的增加。zui后，使用中的信號管路和差壓變送器也是使孔板正常工作的重要環(huán)節(jié)。為了提高孔板流量計(jì)的測量準(zhǔn)確度，應(yīng)該配有較高準(zhǔn)確度的差壓變送器或差壓計(jì)。但如果信號管路安裝不正確, 或存在上述使用條件的缺陷, 則不論配置多高準(zhǔn)確度的差壓變送器, 也得不到高準(zhǔn)確度的流量測量結(jié)果。因?yàn)楦邷?zhǔn)確度的差壓變送器只能客觀地反映所測差壓的大小,而該差壓與流量之間的具體關(guān)系還得取決于公式中系數(shù)C的變化情況。
公式中系數(shù)C一般是通過查表得到的，表列數(shù)據(jù)都是大量試驗(yàn)總結(jié)的結(jié)果，必然存在表列值誤差。流通面積A，差壓Δp等都是測量得到的, 根據(jù)測量設(shè)備的準(zhǔn)確度可以估計(jì)這些測量誤差的大小。所以說, 即使孔板流量計(jì)在設(shè)計(jì)、制造和安裝使用中*遵守國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定, 根據(jù)公式得到的流量測量結(jié)果也存在一定的誤差。這項(xiàng)誤差是孔板流量計(jì)的基本誤差, 可以根據(jù)其設(shè)計(jì)情況進(jìn)行計(jì)算, 制造廠給出的也是這項(xiàng)基本誤差。
但是當(dāng)流量計(jì)投入現(xiàn)場使用時, 由于安裝、使用以及流動條件發(fā)生了變化, 孔板流量計(jì)的測量誤差往往遠(yuǎn)大于計(jì)算所得的誤差。也就是說, 除了上述的基本誤差外, 孔板流量計(jì)還存在由于工作條件的變化而產(chǎn)生的附加誤差。值得注意的是, 附加誤差的估計(jì)非常復(fù)雜，目前能夠估計(jì)的只是其中的一小部分。它們基本上可以分成兩大類。*是由于節(jié)流裝置不符合標(biāo)準(zhǔn)要求時產(chǎn)生的附加誤差。第二是由于流動情況不符合標(biāo)準(zhǔn)要求時產(chǎn)生的附加誤差。為了盡量減小孔板流量計(jì)的附加誤差, 設(shè)計(jì)使用時應(yīng)盡量注意避免上述兩個方面不符合標(biāo)準(zhǔn)的情況。具體表現(xiàn)在：
1.孔板入口邊緣不尖銳將使流量系數(shù)增大。所以, 如果孔板入口長期磨損而不作修正，將會使測量值小于實(shí)際值, 磨損越利害, 誤差也越大。
2.孔板太厚將使流量系數(shù)減小,減小的幅度隨孔徑比聲和孔板的厚度而變化。小管徑時( 如D = 5 0 ～ 6 0 m m ) 常會發(fā)生這種情況。
3.孔板上開有疏水孔或疏氣孔時, 總使流量系數(shù)增大。實(shí)際上疏水孔或疏氣孔相當(dāng)于增加了孔板的流通面積, 如不作修正也將產(chǎn)生一定的誤差。
除此之外, 孔板開孔圓筒形部分的長度太長, 角接取壓的取壓孔與孔板端面跟離太遠(yuǎn)等都是孔板流量計(jì)制造和安裝時應(yīng)予避免的。一般, 這些因素都將造成流量系數(shù)的增大。以上這些不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的因素尚可對流量系數(shù)進(jìn)行修正。但即使進(jìn)行了修正, 由于這些因素的存在, 孔板流量計(jì)的誤差應(yīng)在基本誤差的基礎(chǔ)上再分別算術(shù)相加或兒何相加這些因素引起的附加誤差, 幅度為±0.25 一±l % 不等。如果不對這些因素進(jìn)行修正, 則引起的附加誤差根據(jù)偏離標(biāo)準(zhǔn)的程度可達(dá)±(5 ~ 7) %，嚴(yán)重時甚至無法估計(jì)。
流動情況不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的主要表現(xiàn)在孔板上、下游的直管段有管徑突變, 取壓環(huán)的開孔直徑超出規(guī)定, 孔板安裝與管道偏心等。這些因素都將造成孔板流量計(jì)的附加誤差增加。所以. 諸如安裝不當(dāng), 取壓環(huán)環(huán)室結(jié)垢受堵,甚至法蘭墊片凸入管道等都是使用孔板中應(yīng)該避免的。尤其是墊片凸入管道的情況將嚴(yán)重?cái)_亂管內(nèi)流場, 造成的測量誤差的增加將無法估計(jì)。
綜上所述，孔板流量計(jì)的測量誤差由基本誤差和附加誤差組成, 其中附加誤差的大小在很大程度上決定于使用情況。從中我們可以看到正確使用孔板的重要性。