节流装置应用中的误差分析

　　用节流装置并配以差压测量仪表是工业上习惯采用来测量大流量的气体流量计量的方法。关于流量测量节流装置,我国制定和通过了节流装置国家标准(GB-2624-81)。1994年又在　　GB-2624-81的基础上,进一规范了标准节流装置的设计、安装和使用条件,及其在改条件下的流量测量总不确定度的估算方法,制定和通过了GB/T2624-93国家标准。标准节流装置是根据被测检介质的特定温度、压力、流量参数为设计参数而设计的。但在标准节流装置的应用中,经常会发生被测检介质的有关参数偏离其设计值,它将严重影响计量精度,工况现状无法满足要求而带来较大的计量误差。如何评定其误差?本文结合多年的流量计量工作实践,做了如下节流装置应用中的误差分析。

　　1　标准规范下的误差分析

　　应用流体力学的连续方程和伯努利方程,依据标准节流装置的工作原理,可导出流量基本形式的实用公式:

　　应用函数误差传递原理,计算工业流量测量用节流装置的偏差时,为了便于估算误差,在理论上并不互相独立,自变量(ε·ρ1·ΔP)都是互相独立的自变量。而对α则只考虑它与直径比β之间存在下面近似依赖关系:

　　在上面的参数中,D、d、ΔP、ρ1为直接测量值。而α和ε是间接测量值。α值不但与雷诺数ReD有关,而且还与节流装置的形式、几何形状、管道条件有密切的关系。角接取压标准孔板的流量系数α,可用近似值的α=0·596+1/2β4式取得。流体膨胀系数ε值不但与节流件形式、压力比、标准孔板与管道内径的直径比β有关,还与被测气体的等墒指数相关。采用角接取压标准孔板的流束膨胀系数ε值可参考有关经验方式取得。为了保证流量测量的精确度,对影响α、ε值的所有有关因素都须给予考虑,为消除和减少其影响。法兰取压标准孔板的流量系数α　　的基本相对误差,依据0·2≤β≤0·7时,相对标准误差σα/α(%)取±0·30。σD/D的估算,D是节流件上游侧在工作温度下的管道内径。只能得到20℃下直接测量的管道内径D20,在理论上D　　=D20[1+AD(t1-20)],AD为管道材质的热膨胀系数,t1为节流件上游侧取压孔处流体的温度值。由于AD为10-5的数量级,t1为102~103的数量级。在计算误差是可以被忽略。因此D20为实测值时,可把σD/D≈±0.1%作为估算值;D20为管径的公称值时,令σD/D≈±0.5~1.5%。σα/α的估算,D20必须实测,取σα/α≈±0.05%。σΔP/ΔP的估算,σΔP/ΔP的估算应包括与节流装置有关的变送器、差压信号管路、显示仪表和变送器到显示仪表之间连接部件的均方根误差。一般情况下,仅考虑差压仪表误差.σΔP/ΔP=1/3·ε·ΔP/ΔPi%,式中,ε为差压仪表的精度等级;ΔPi为预定的差压被测值。σρ1/ρ1的确定,当被测介质为液体时,测温条件±1~5℃时,σρ1/ρ1取±0·03。当被测介质为气体时,测压条件和测温条件±σρ1/ρ1为±1·5。