浅析孔板流量计量程比.pdf

第34卷第5期
冶金自动化
No5
201(0年9月
Metallurgical Industry Automation
ep.2010
工程师论坛
浅析孔板流量计量程比
周方艮
(上海梅山T业民用程设计研究院有限公司电气科,江苏南京210039
摘要:分析过去孔板式差压流量计量程比受到限制的原因,以及现阶段随着微电子技术、传感器技术的发展和
计算机技术对仪表的渗透,孔板式差压流量测量技术获得了一次飞跃,使测量的量程比达到10:1。同时指出三
种扩展量程比的方法,以及这些方法在上海梅山钢铁股份有限公司运用的具体实例。
关键词:孔板;差压流量计;量程比
中图分类号:TK313文献标志码:B文章编号:10007059(2010)050057-04
Analysis on range ratio of orifice plate flowmeter
ZHOU Fang-gen
(Electric Office, Shanghai Meishan Designing & Researching Institute of Industrial and
Civil Engineering, Nanjing 210039, China
Abstract: Limited cause of range ratio in orifice plate differential pressure flowmeter is introduced
With development of microelectronics and sensor technology, and infiltration of computer technology in
instrument, measurement technology of orifice plate differential pressure flowmeter has got a leap, and
range ratio has reached to 10: 1. Three spreading methods of range ratio are presented. Practical appli
cation examples of these methods in Shanghai Meishan Iron and Steel Co, Ltd. are given
Key words: orifice plate; differential pressure flowmeter; range ratio
0引言
流量计量程比成为不少研究者的研究内容。
在流量测量仪表的工业应用中,孔板流量计1孔板流量计量程比不够大的原因分析
是历史最悠久、应用最广泛的仪表之一。它具有1.1差压测量精确度的制约
结构简单、制造容易,安装、使用和维修方便,可靠
常用孔板流量计的量程比一般为3:1,这同其
性高等优点,只要按照国家标准进行计算、加工制他类型的流量计相比较,量程比不高。孔板流量
作,孔板节流裝置无需进行实际流量标定,就能得计量程比不够大主要受几个因素的制约,其一是
到较高的测量精度。由于上述这些特点是其他形差压计的精确度的制约。
式的流量计所无法比拟的,因此在流量测量中孔
孔板式差压流量计输出信号与流量之间为平
板流量仪表占有较高的比重。近年来虽然有一些方关系,在百分率流量(相对于满量程用百分比表
新型流量仪表投放市场,但由于其结构、造价、使示的流量)较小时,差压信号相对值非常小,这就
用条件等方面的原因限制,仍未能动摇孔板流量导致测量误差相应增大。例如在流量为满量程
仪表在流量测量中的地位。但是,由于孔板节流(FS)的20%时,差压信号理论值只冇满量程的
装置输出的差压信号,经开方后オ与流量成正比4%。以精确度为1.0%的差压流量计分析,在流
关系以及流出系数受雷诺数等因素的影响,使得量为30%FS时,差压值只为差压上限的9%,按
流量测量量程比的提高受到制约,因而扩大孔板CB/T2624-93中不确定度估算方法可知,差压测
收稿日期:2009-10-29;修改稿收到日期:2010-0709
作者简介;周方艮(1974-),女,安徽安庆人,工程师,主要从事自动化仪表设计工作。
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治金自动化
第34卷
量的不确定度取决于差压变送器的准确度等级,25%FS),因为流量越低,雷诺数越小,C与常用流
该测量点差压测量的不确定度为
出系数C。的差异越大,误差也越大。由于C的
AP
3×1.0%x100%
在线修正难以实施,所以在设计节流装置时设法
△P
9%=3.7%
将流量测量下限对应的C和C。m之间的偏差规定
为不大于0.5%。
式中,8。p为差压测量的不确定度;△P为孔板前后1.3可膨胀性系数的制约
差压值;为精度等级;△Pnm为孔板前后差压最大
可膨胀性系数是对流体流过节流件时由于
值。显然,流量测量信号小于30%FS时,不确定密度发生变化而引起流出系数变化的修正。根据
度更大,不宜使用。
CGB/12624-93,角接、径距和法兰这三种取压方式
如果是老式的1.5级差乐流量计,则测量的的孔板,可用经验公式计算可膨胀性系数
不确定度更大,因此在差压测量精度得到充分提
e=1-(0.41+0.35B6)xAP/(hP,)(3
高以前,要拓宽流量测量量程比是不可能的。
式中,为工作状态下的可膨胀性系数;k为等熵
1.2流出系数非线性的制约
指数;P1为工作状态下孔板前流体的绝对压力,
流出系数C的定义为通过节流装置的实际流Pa。
量值与理论流量值之比。在一定条件下,对于给
式(3)的适用范同为P2/P1≥0.75(P2为工作
定的节流装置,该值仅与雷诺数有关,对于不同的状态下孔板后流体的绝对压力,Pa)。在节流装置
节流装置,只要这些装置是几何相似,并且在相同前后压差△P≤1kPa时,甚至对于低压气体,实际
的雷诺数条件下,则C值是相同的,流出系数C的的。值与1的差别很小、因此可以取为1,而没有
计算式是以大量实验所确定的数值为依据,并以什么误差。常用流量条件下的。已在设计节流装
标准的形式给出。
置时予以解决。也就是说,如果仪表在常用流量
传统的孔板流量计将流量计算公式中的流出条件下使用,8不会引起附加误差。但是偏离常用
系数C当作常数来处理,这在当时的技术发展阶流量之后,必定引起附加误差,而偏离常用流量的
段是不得已而为之。其实C值并非常数,在一定情况经常发生,因而在几年前计算机技术还不发
的安装条件下,对于给定的节流装置,C值是随雷达的时候,常用孔板流量计的量程比一般只能达
诺数的变化而变化的。《流量测量节流装置用孔
到3:1。
板、喷嘴和文丘里管测量充满圆管的流体流量》2现阶段可提高孔板流量计量程比的几种
(CB/1262493)以实验确定的数据为依据,给出了
求C值的方程式2l。
措施
C=0.5959+0.0312B21-0.1840F3+
疸着微电子技术和传感器技术的发展以及计
0.0029B2(10°/Re)05
(2)算机技术对仪表的渗透,孔板流量测量技术获得
式中,C为流出系数;B为孔板开孔直径和管道直
了一次飞跃,其显著的标志是差压变送器精确度
径之比;Re为雷诺数,表征流体