論提高差壓式流量計的測量準確度措施

發布時間：

2024-10-14

工業生產過程控制中，流量、溫度、壓力、液位是最常監控和測量的四大參數

工業生產過程控制中，流量、溫度、壓力、液位是最常監控和測量的四大參數，人們通過這些數據來了解工業生產過程中的運行狀態，而這四個變量中最難進行測量的是對流量的測量。對流體進行準確的測量是進行生產控制調節和保證生產安全的重要保證。差壓式流量計作為最早產生的流量計，在幾十年的發展歷程中，為人們所熟知，并在各行各業中具有廣泛的應用。然而隨著工業技術的不斷發展，工業生產過程向精細化發展，要求流量測量范圍更寬、精度更高，歷史悠久的差壓式流量計如何面對新局面所帶來的挑戰，下文將闡述提高差壓式流量計實際使用精度的方法。

一、提高設計數據的準確性

首先對差壓式流量計進行合理的設計是提高現場測量精度的前提。對于現場工況所用的節流裝置都要根據實際情況進行設計，雖然標準差壓節流裝置已經標準化，也并非任何規格的節流件都適合所要測量的工況，只有針對工況自身特點進行綜合考慮，所設計出來的節流裝置才是最最優的設計，非標差壓節流裝置本身就是根據工況進行的量身定制。

在進行差壓式流量計設計中，應考慮介質的流動狀態及物性特點，這是保證設計出的流量計能夠精確穩定使用的關鍵。單相牛頓流體是差壓式流量計準確測量的前提，對于含有少量異相的雙向流一般均采用舍棄的方法進行處理，此種處理方法勢必會影響到流量計的測量精度，而比例不能確定的多相流是國際性難題，不適合差壓式流量計進行測量。

要在設計中提高精度，就要準確的了解現場工況條件，包括管道尺寸、介質狀態、溫度、壓力，還需掌握準確的物性數據，設計中最關鍵的參數是密度和粘度數據，氣體介質另外還需要考慮等熵指數和壓縮系數。對于多組分介質，建議采用按其組分比例進行物性分析，以得到精確的物性數據。只有以準確的數據進行設計，才可能在應用中獲得高精度的測量效果。

二、提高流出系數的精度

隨著工業領域對新型流量計的需求，不斷產生新結構和新原理的流量計。差壓式流量計也由最早的標準化節流裝置變化為目前的二十余種，并仍不斷的有新品種問世，某些已經趨于成熟甚至可以向標準化方向發展。差壓式流量計中僅經過ISO標準化過的孔板、噴嘴、文丘里具有較為豐富的試驗數據，并具有公開的流量計特性數據，但其適應范圍具有嚴格的限制條件。超出限制條件的設計和使用將不受ISO5167的支持，同其他非標節流裝置一樣，需要進行實流校準。而非標節流裝置缺少大量試驗數據的支持，或其數學模型及對特性參數算法的擬合存在誤差，需要進行通過實流標定的方式進行校準，未經過實流校準的非標節流裝置，精度無法得到保障。

差壓式節流裝置為機械加工件，其加工精度受人員水平和加工設備精度的影響，導致了即使是標準化的差壓節流裝置，不同廠家的產品質量也有所不同，經過實流標定后與標準數據之間也存在誤差。欲將因數學模型的誤差和加工影響量對流量特性的影響消除，采用實流標定的方式是確保每臺流量計精準的最原始、最直接的方式。

由于流量計特性與速度分布具有緊密的內在聯系，而速度分布同雷諾數之間有對應的關系，這就是流量計的在雷諾數變化時的特性曲線。目前對差壓式流量計的實流標定依據《JJG640-2016差壓式流量計檢定規程》進行標定和數據處理。通過標定可以得到所需測量段的多個點的Re-C的特性數據。

由于差壓式流量計的特性均具有一定的非線性，而目前對差壓式節流裝置的應用一般都采用恒流出系數的方式進行計算，以恒定的流出系數來代替具有非線性的特性數據必然會帶來應用上的誤差。

隨著計算機技術和微電子技術在儀表領域的廣泛應用，將Re-C數據植入系統算法中，根據雷諾數對流出系數進行調用，對于雷諾數介于兩個標定點之間時，采用差分的方法進行計算流出系數。該方法與采用恒定流出系數的方式相比，可以得到較高的精度。

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