超宽量程气体流量测量方案的讨论

　　目前流量测量主要采用的还是标准节流装置这一传统的测量手段,但是常规的孔板流量计在流量测量方面还有很多不足,主要体现在测量范围小、压损大,现场安装、维护复杂、检定周期短等方面。尤其是测量范围小的缺点,在流量变化大,特别是现场工况参数偏离理论设计值时,计量误差大大增加,给能源贸易计量造成很大困难。目前,通过现代技术手段,可以很好地解决这些问题,下面分析节流装置量程窄的原因,并提出了一套采用现代计算机软件技术,实现节流装置10：1宽量程以及20：1以上的超宽量程流量测量的实用方案。

　　1　节流装置宽量程问题

　　我们都知道,虽然引起孔板流量计误差因素很多,诸如直管段条件、安装条件等都可通过设计与施工予以保证。一般仪表的准确度都是用测量范围内相对误差表示。因此当测量值越接近满度值,其准确度越高。但实际的流量范围往往无法准确确定,在流量变化大的情况下,使流量计长时间工作在测量范围以外,这样就造成了很大的测量误差。对节流件流出因子C、可膨胀性因子ε等中间参数的实时计算是解决宽量程的关键。

　　节流式流量计流量计算公式(1)为:

　　传统的节流式流量计是将流出因子C和可膨胀性因子ε视为定值(C和ε由专门的节流装置设计计算软件计算得到),置入现场的流量积算仪(2)。图1是一台孔板流出因子曲线图。

　　由式(2)可以看流出因子C的计算很复杂。相关标准给出了计算流出因子C的迭代方法,所以流量积算仪表必须具有高速、高精度的运算功能和比较大的存贮空间,以完成这些复杂的中间参数的补偿运算。

　　智能化宽量程的差压变送器和补偿功能更为完善的流量计算机的问世,使我们能拥有宽量程的智能化节流式流量计成为可能。归纳起来它应具备这些条件:①智能化的宽量程差压变送器(差压范围为100：1)。②流量计算机不仅可根据温度、压力等工况参数对工况流量进行修正,还可以实时计算流出因子C、可膨胀性因子ε等。③差压变送器与流量计算机之间数字通讯(Hart协议)除能满足全量程差压信号传递的准确性,而且能够自动迁移测量范围。符合上述条件的宽量程智能化差压式流量计,在满足准确度同时,流量测量范围可真正达到10：1 (或更宽),节流式流量计的这一飞跃是多项技术进步的成果,它改变着人们对节流式流量计的传统认识。

　　2　配有双差压变送器的超宽量程节流式流量计

　　采用智能化宽量程的差压变送器虽然可以大大提高节流式流量计的量程比,但是由于目前的差压变送器的量程比只能达到100：1,与之成开方关系的流量就只能达到10：1左右。因此,当流量变化范围超出10：1仅仅使用一台差压变送器就无法满足使用需要了。给同一节流装置配备两台差压变送器可以使节流式流量计的量程比达到20：1甚至更高。