一种新的差压式流量计标定方法

　　1　引　言

　　差压式流量计(简称DPF)是根据安装于管道中流量检测件产生的差压、已知流体条件和检测件与管道的几何尺寸来检测流量的仪表。DPF由一次装置(检测件)、二次装置(差压转换和流量显示仪表)组成。通常按照检测件的形式对DPF进行分类,如孔板流量计、文丘里管流量计及均速管流量计等。二次装置为差压变送器和显示及计算仪表,它已发展为三化(系列化、通用化、标准化)程度很高的、种类规格庞杂的一大类仪表。对于DPF,按照标准文件在设计、制造、安装和使用时,在已知其流出系数、可膨胀性系数、直径比等参数条件下,根据节流前后的差压即可确定其流量值并估算其测量误差[1]。但是其计算过程相当的复杂,而且需要查表确定参数,计算结果用于实时测量还是存在测量误差。为解决计算问题,引入广义流出系数的概念,使其能够简单地实现DPF的标定和流量求解。①

　　2　差压式流量计原理

　　以孔板流量计为例,充满管道的流体,当它流经管道内的节流件时,如图1所示,流束将在节流件处形成局部收缩,因而流速增加,静压降低,在节流件前后产生差压。流体流量越大,产生的差压越大,这样就能够根据差压来间接测量流量的大小[1]。

 流量方程:

　　3　传统标定方法

　　DPF在出厂时附有设计计算书[4],得到孔板流量计的参数,根据差压变送器(DP)测得差压,再将差压信号送至数显测控仪,数显测控仪经过运算后可得实时流量。在应用数显测控仪显示流量时,要根据差压变送器的量程计算得到数显测控仪的上限和下限,输入至数显测控仪,才能够在仪器上显示实时流量。其计算过程相当复杂,稍有不慎将导致错误。下面以孔板流量计为例按照此方法进行计算。

　　(1)孔板流量计参数如表1所示。

　　(2)设定数显测控仪。

　　在数显测控仪的信号输入选择“4~20mA开方信号”,差压变送器的量程为0~5 kPa,因为流量正比于差压的开方,只要求得差压达到最大值时对应的流量,即可设定数显测控仪的上限。应用式(1)和式(2),代入ΔPmax=5.0 kPa,ΔPmin=0 kPa,可得需要设定的数显测控仪上限和下限分别为

　　数显测控仪根据式(5)自动计算瞬时体积流量:

　上述的标定方法是先计算出正确的实际流量上限,再利用数显测控仪内部的开方功能实现实时的瞬时流量检测。理论上讲,对于标准的DPF,无需经过实流校验就能够获得令人满意的计量精度。实流校验如表2所示

　　针对本案,根据理论计算设定数显测控仪,检测的流量和实际的流量值有一定的测量误差,测量误差均在10%以上,几乎不能够满足工程测量的精度要求。所以,在采用这种方法标定DPF后,还是需要实流校验来修正标定结果。