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发布时间:2022-01-29 19:56:16 人气:1251
流量仪表制造商应在仪表出厂前在实验室标明其准确性,一般声称约为±1%(也可达到0.5%~0.1%)。在现场实际应用中,绝大多数流量仪表的准确性远未达到。本文从技术的角度分析了原因。
影响其准确性的外部因素主要包括以下三个方面:
(1)流动特性。
在实验室中,流量仪表应处于理想的流动状态,应为:
牛顿流体:在工艺工业中,除食品工业外,多为牛顿流体。
祥彩网常流:测量管段内流量不随时间变化的流动状态,但允许变化缓慢。工业中提到的脉动流(流量随时间变化迅速的流动状态)是非常常流的。在工业现场,由于泵、压缩机、鼓风机、某些调节器和阀门的振荡,会产生脉动流,这将给流量仪器带来很大的误差。早在1956年,Head就提出了这个问题,并提出了脉动系数IP的概念,以定义脉动流对流量测量的影响,认为IP小于0.03时可视为常流;应注意0.03以上。
1989年,Mottram和Sproston指出,脉动流会给流量仪器带来误差,这对差压流量仪器的影响尤为严重。其他例子,涡轮流量计的脉动流会导致转子转速的变化;涡街流量计的脉动频率与涡街频率相似,会产生所谓的同步现象,也会产生很大的误差。对于流体而言,气体的可压缩性优于液体。脉动流在流动中很快就会衰减,对流量仪器的影响将小于液体。近60年来,人们一直关注脉动流对流量仪器的影响。尽管许多研究都试图纠正它,但仍然缺乏足够的数据。目前常用的方法是使用滤波器消除(或减少)管道中的影响。
单相流体:单相流体或多相流体的测量结果差异很大。本文只讨论了单相流量仪器的测量,流量仪器只在单相流量实验室进行验证,在现场应用中不可避免地会遇到多相流体的问题。
祥彩网在工程过程中,由于流体通过各种阻力部件,不可避免地会产生摩擦阻力、分离,以及由于截面的变化和压力的下降,溶解在液相中的气相会被分离出来产生空穴。对于节流装置,由于孔板的剧烈流动变化,空穴的概率将是文丘利管的8倍,道尔管的3倍,如果空穴的产生可以限制在一定范围内,测量误差可以高达20%。如果失控发展太大,仪器可能会损坏。
对于气固和液固两相流,流量仪表的测量也会带来很大的误差和危害,在上节流体的特性中已经表达出来,不再重复。避免的方法是尽可能将流量仪表安装在垂直管道上,以避免固相沉积。
充分发展紊流:众所周知,管道中的流量分布影响了大多数原理(科氏、体积除外)流量仪表的准确性。因此,ISOTC30规定,流量仪表必须安装在充分发展的紊流中,以保持较高的准确性。当然,流量实验室也应充分发展紊流,使验证的流量系数具有意义。一般来说,只要直管段长度为30D(D为管内径),就可以充分发展紊流。
然而,在工程日益现代化和大规模化的趋势下,工程中的管径越来越大。从节约场地出发,工艺设计从未考虑过流量仪表保持高精度所需的直管段长度(大部分设计为15D或10D),现场阻力件种类繁多,组合多样,管道中的流量分布非常复杂,由于实验室理想条件下验证的流量系数不能正确传递给现场流量仪表,因此很难获得更高的准确性。
(2)流体物性。
测试中常用的介质是水、空气和油。在现场应用中,将面临数万种流体,部分流体(固液、气液、气固…)的物理性质(如密度、粘度、电导体、导热系数、声速、成分……)不同于测试中常用的介质,或多或少会影响流量仪器的准确性。但这些流体的物理性质可以通过一些工程手册找到,并进行修正,以减少其影响。这也是智能流量仪器的重要组成部分。
(3)流体性状。
现场通过流量仪表的流体不能像实验室使用的流体那样干净。它们可能有沉淀物和腐蚀性。使用一段时间后,管道边缘的检测部件也会产生结垢、磨损和腐蚀。管壁上的沉淀物会改变管道的壁厚和粗糙度。对于标准孔板,β值会改变,导致±3~10%的误差;涡轮流量计、转子和体积流量计的运动部件会磨损、腐蚀误差或无法工作;对于电磁流量计的电极和超声波流量计的换能器,热流量计的热电阻污染会降低其灵敏度,增加误差;阻塞差压流量计的压孔等。当然,这个过程很慢,但我们不能掉以轻心。只要我们注意定期维护和形成系统,我们也可以减少(或消除)其影响。
以上讨论了影响流量仪表准确性的因素,如流体的物理特性、特性和流动特性,可以纠正或采取一定措施减少或消除其影响,但仍不可能比较实验室黄精像,但流量分布难以解决,因为工艺设计不能考虑流量仪表所需的直管段长度。
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