浅谈差压类流量计的量程比

0引言　

    过程控制中经常会遇到差压类流量计,虽然形式多种多样,有高级孔板、普通孔板、弯管流量计,文丘里管等,但是原理都是一样的,都是基于伯努利方程。在厂家的宣传资料中常常会看到关于此类流量计的量程的介绍,比如: 10: 1, 20: 1,甚至40: 1, 100: 1,也就是测量的最小流量可达最大流量的1/40甚至1/100时,仍能保证孔板的精度。那么究竟事实如何呢?量程比到底能有多大呢?下面以孔板为例进行分析。

1　影响孔板量程比的参数分析

    差压类仪表的流量计算公式为

从式中可知:流量与流出系数C、开孔比β、膨胀系数ε、差压、密度ρ等有关,所以孔板的量程比也和这些参数有关。要讨论量程比问题先讨论其中各参数。

1. 1　流出系数C

   流出系数是实际流量与理论流量的比。从90年代初西方国家各实验室就进行了大量的实验,积累大量的实验数据,并生成了国际标准,所以孔板是至今为止所有流量计中唯一一种只需要通过保证几何尺寸就可以保证测量精度而无需进行实流标定的流量计。而且由于孔板与流体接触的部分基本是都是纯机械的部件,可以耐高温高压等特性,决定了其广泛的使用领域。尤其是高级可换孔板的出现大大扩大了它的使用范围。

    不考虑其他因素,孔板的流出系数的不确定度一般为0.6%。

    表1为ISO5167中角接取压的孔板,其流出系数随流量的变化情况。

就可以在宽量程范围内保证精度,可见是不科学的。如果整个流量范围内都使用计算孔板开孔时的流出系数势必会引起很大的误差。所以流出系数的补偿势在必行。

    现在ISO5167中给出了流出系数的公式。针对角接取压的公式为

其中,随着流量的变化ReD为变量。将此公式编入计算机中基本上解决了流出系数的补偿问题。

    其他取压方式的公式也可依据标准录入计算机中进行补偿。

1. 2　开孔比β

    孔板比即孔板的开孔与管道内径的比值。孔板一旦完成,其开孔比已经确认。但由于管道与孔板常常是两种不同的材质,其膨胀系数不一样,所以随着压力温度的变化开孔比还是有一定变化的。孔板计算时通常是在工艺提供的孔板操作温度、操作压力下来计算孔板的开孔,然后再折合到一个大气压、20℃时孔板的开孔比。虽然其与流量量程比之间关系不是很大,但是如果操作温度、操作压力提供的不准确的话,就会直接影响到计算的准确性,当然流量比也会受到影响。在符合压损要求的情况下,建议β值尽量取0. 5 ~ 0. 6左右。

1. 3　膨胀系数ε

    膨胀系数也是随着差压变化的,也就是随流量是变化的。如果整个流量范围使用同一个膨胀系数ε,将产生很大的误差。现在ISO5167中给出了膨胀系数ε的公式