摘要(yào)：主要介紹差壓(ya)式流量計
的工(gōng)作原理和在實(shi)際應用中常見(jiàn)的幾種安裝方(fāng)式，針對流量計(jì)不同安裝方式(shì)和壓力引出類(lei)型産生零點誤(wu)差的主要原因(yīn)📱進行分析，得出(chu)相應的零點修(xiū)正計算公式提(ti)高差壓式流量(liang)計的數據正确(què)性。
0引言
差壓式(shì)流量計是一種(zhong)在工業領域被(bei)廣泛應用的🔞流(liu)量計🔞量器具，在(zai)面對不同測量(liang)對象和測量工(gōng)況時需🏃🏻♂️要進行(hang)安🌂裝方式的适(shì)應性選擇,适當(dang)的安裝🌈方式可(kě)❓确保使用者獲(huò)‼️得真實的流量(liàng)值。在實際工作(zuò)中,差壓式流量(liàng)計會遇到檢🥵修(xiū)及部件更換等(deng)情況，原流量計(jì)✔️的零點修正方(fāng)法無法适用于(yú)新流量計,需要(yao)進行有針對性(xìng)的零點修正，消(xiāo)除因維修和更(geng)換帶來🌍的零點(diǎn)誤差。
1差壓式流(liu)量計的工作原(yuan)理
差壓式流量(liang)計是一種測定(dìng)流量的儀器，其(qí)工作原.理都是(shì)基于封閉管道(dào)中流體質量守(shǒu)恒(連續性方程(cheng))和能量守恒(伯(bo)努✂️利方程)定律(lü)。它是利用流體(ti)流經節流🏃🏻裝置(zhi)時所産生🈲的壓(yā)力差與流♋量之(zhī)間存在㊙️一定關(guān)系的原理,通過(guo)測量壓差來實(shí)現流量測定。
充(chong)滿管道的流體(ti)流經管道内的(de)節流元件時造(zao)成流束局部收(shou)縮,使管中心流(liú)體流速發生變(biàn)化，其靜壓力也(yě)随之變化。流量(liàng)Q的計算公式如(ru)下。
式中:Qʋ體積流(liú)量;C爲流出系數(shù);Ɛ爲可膨脹系數(shu);A爲節流件開孔(kong)截面🌍積;△P爲節流(liu)裝置輸出的壓(yā)差;β爲直徑比;ρ1爲(wèi)被測流體的密(mì)度🚶♀️。
2差壓式流量(liang)計的壓力引出(chū)方式及優缺點(dian)
差壓式流量計(jì)的壓力引出方(fāng)式主要由差壓(ya)傳感器要求🔅、被(bèi)測❤️介質物化性(xìng)質決定,主要包(bao)含毛細管導壓(yā)🔆和管線導壓2種(zhong)💔方式,2種導壓方(fang)式在工業應用(yong)上各有🈲優勢。
2.1毛(máo)細管導壓
毛細(xi)管導壓是一種(zhǒng)無接觸的壓力(li)引出方式，須在(zài)取壓點安裝👄導(dǎo)壓法蘭，導壓法(fǎ)蘭與毛細管的(de)膜盒法蘭♋通過(guo)螺栓相連,膜片(piàn)外側與被測介(jie)質直接接觸，膜(mó)片内側與㊙️毛細(xì)管内部充滿矽(xi)油㊙️,矽油被密封(feng)在由膜片、毛細(xi)管和差壓傳感(gǎn)器壓力腔室所(suo)形成的空間内(nèi),利用液體的可(ke)壓縮性小的特(te)點進行壓🐅力的(de)無損傳💚遞。
這種(zhong)壓力引出方式(shì)被測介質與差(cha)壓傳感器無需(xū)直接接觸，可對(dui)傳感器起到有(you)效保護。使用者(zhě)可根據被測介(jiè)質的毒性、腐蝕(shí)性、易凝固性、易(yì)結晶性和酸堿(jiǎn)度進行膜片選(xuǎn)擇來滿足使用(yong)要求。但使用的(de)變送器價🐉格昂(ang)貴,膜片使用過(guo)程中維護😄要求(qiu)高，在☂️設備轉運(yùn)過程中需要加(jia)強對膜片的保(bǎo)護,膜片在受到(dao)尖銳物體觸碰(pèng).或受力不均時(shí)極易損壞，導緻(zhì)壓差值測量失(shi)真。
2.2管線導壓
管(guǎn)線導壓是一種(zhong)接觸式的壓力(li)引出方式，該方(fang)式💋下使用的變(biàn)送器無特定附(fù)屬管線,要求管(guan)線直徑在8~12mm,管線(xiàn)長👅度在45m以内。變(bian)送器高低壓腔(qiāng)室位置預留⛷️接(jie)口，使👣用時通過(guò)儀表管等管線(xiàn)将被測介質引(yǐn)入傳感器的高(gāo)低壓腔内,差壓(ya)傳感器再檢測(cè)2個腔室💘所産生(shēng)的壓差。該種方(fāng)式🌂被測介質與(yǔ)差壓傳感器✂️直(zhi)接接觸,在💞使🌂用(yòng)時需要根據被(bèi)測介質的物‼️理(lǐ)、化學性質對☁️差(cha)壓變🧑🏾🤝🧑🏼送器和壓(ya)力引出管線的(de)材質進行選擇(ze),避免使用過程(cheng)中因腐蝕、介質(zhi)結☂️晶和介質凝(ning)固等原因導緻(zhi)流量計無法😘測(ce)量或
差壓變送(song)器
損壞，該類型(xíng)的差壓變送器(qi)價格相對便宜(yí)，且導壓管線敷(fu)設距離長,相比(bǐ)毛細管導壓來(lai)說靈活性強，适(shi)用範圍廣。
3差壓(yā)式流量計的安(ān)裝方式
3.1水平安(ān)裝上部引壓
節(jiē)流裝置水平安(an)裝,節流元件與(yu)管道的同軸度(du)控制在1°誤差内(nei)💔，節流元件前至(zhì)少要保證有大(da)于10倍管徑的直(zhí)管🔱段，節流元件(jian)後至少有大于(yú)5倍管徑的直😘管(guan)段,節流元件兩(liang)端壓力從兩端(duān)管線上部引出(chū),差壓變送器安(an)裝位置要高于(yu)節🔴流元件的🌍位(wèi)置高度,導壓管(guǎn)線盡可能短(見(jiàn)圖☔1)。主要适用于(yu)所測介質爲🐪氣(qi)體和純液體2種(zhǒng)介質,被測介質(zhì)沿水平方向流(liu)過節流元件後(hòu)形成🏒壓差，節流(liu)元件兩端壓差(chà)從管線上部取(qu)壓點傳輸至✏️差(cha)壓變送器的壓(ya)力🈲腔室被測量(liàng)。
3.2水平安裝底部(bu)引壓
節流裝置(zhi)水平安裝,節流(liú)元件兩端壓力(li)從兩端管線底(dǐ)部引♻️出,差壓變(biàn)送器安裝位置(zhì)要低于節流元(yuan)件的位置高度(dù),同時也要求導(dǎo)壓管線盡可能(néng)短。主要适用于(yu)各類🈲液體介質(zhì),被測介質沿水(shuǐ)平方向流過節(jiē)流元件後形成(cheng)壓差,介質壓差(chà)從管線底部取(qu)壓點傳輸至差(cha)壓變送器的壓(ya)力腔室後被變(biàn)送器測量。此種(zhong)方式下的液體(ti)介質可夾雜氣(qì)體,在流動💘過程(chéng)中導壓管線内(nei)的氣體會逐步(bu)💋析出，高低壓兩(liang)段管線内介質(zhì)趨于穩定後不(bú)産生液柱👈差,對(duì)流體壓差測量(liàng)不産生影響。
3.3水(shui)平安裝斜上0°~45°引(yin)壓
節流裝置水(shuǐ)平安裝,節流元(yuán)件兩端壓力從(cong)兩端管線✏️上部(bù)0°~45°夾角範圍内的(de)位置引出,導壓(yā)管線要求轉角(jiao)位置爲圓角,主(zhǔ)要♉适用于蒸汽(qì)類介質的流量(liàng)測量。高溫蒸汽(qì)進入導壓管後(hou)遇到環境低溫(wēn)時會有❄️冷凝液(ye)體☔産生,冷凝液(ye)體會沿斜管線(xian)回流到主管流(liú)程中。因此,水平(ping)安裝狀态下從(cóng)斜上0°~45°夾角範圍(wei)内🌏引出壓力,對(dui)蒸汽類流體流(liu)量測量最合适(shì)。
3.4垂直安裝側面(miàn)引壓
節流裝置(zhì)垂直安裝,流體(tǐ)從下往上流經(jīng)節流元件後✔️産(chan)生壓🏃差🚩，安裝時(shí)要求差壓變送(sòng)器位置要低于(yu)下端取壓點高(gao)度。主要适用于(yu)流體介質爲多(duō)相流，多相混合(hé)且比例不固定(ding)的場景時垂直(zhi)流動不會在測(ce)量位✔️置産生分(fèn)層。例如，原🆚油生(shēng)産平台的油井(jǐng)産出中包含有(you)油、氣、水三相，在(zài)水平安💃🏻裝方式(shì)下因🔞分層的原(yuán)因導緻水平流(liú)動介質分離的(de)情況下無🔱法準(zhǔn)确測量,在垂直(zhí)安裝過程中能(neng)夠保證多相流(liu)體始終處于混(hun)合紊流狀态，所(suo)産生的壓差能(neng)更真實反映實(shí)際流量。
4差壓式(shi)流量計零點誤(wu)差産生原因及(jí)修正方法
差壓(ya)式流量計在不(bú)同的安裝方式(shi)和引壓類型組(zu)✍️合下👅适🈲用于不(bu)同流體介質,針(zhen)對不同情形下(xia)産生的誤差需(xu)要用不同🌈方法(fa)進行修正。
4.1水平(ping)安裝時
差壓式(shi)流量計采用水(shui)平安裝方式時(shí),根據流體介質(zhì)特性選🐉擇合适(shi)的導壓方式可(ke)合理避免零點(diǎn)誤差的出現。尤(you)其在選用毛細(xì)管作爲導壓方(fang)式時,因不存在(zai)管線液柱壓力(lì),所以無需進行(hang)💞修正。而采用🍓管(guan)線作爲導壓管(guǎn)時，兩側導壓管(guan)處于等高位，穩(wen)定運行後兩側(cè)🏃管線介質趨于(yú)一緻而無零點(dian)壓差存在。水平(píng)安裝❤️時須在管(guǎn)線完全排空的(de)前提下🐕将變送(song)器進行零點标(biao)📧定，同時在導壓(yā)管底部設置排(pái)放閥門,定期排(pai)出導壓管線内(nèi)的積液、雜質🏃♀️等(deng)，避免管線堵塞(sai)。
4.2垂直安裝且使(shǐ)用毛細管導壓(ya)時
差壓式流量(liàng)計采用垂直安(ān)裝且使用毛細(xi)管進行導壓☁️時(shi)，需要進行零點(diǎn)修正。如圖2所示(shì)，節流元件兩端(duān)壓力主要作用(yòng)于🈚H/L兩個導壓點(diǎn)的導壓法蘭膜(mó)片,毛細管導壓(ya)特性使得H/L的安(an)裝位置與變送(sòng)器的安裝位置(zhi)均不影響在空(kōng)管情況✍️下的零(líng)點變化。在使用(yong)過程中,管線内(nei)會充滿被測介(jiè)質，此時H/L兩個導(dǎo)壓點會受到管(guan)線内液柱的壓(yā)力💯影響。相對于(yú)L導壓點來說,H導(dǎo)壓點在受管線(xiàn)内🔴部壓力外,還(hai)承受高度爲h的(de)被測介質靜壓(yā),因此在使用該(gai)變送器壓差進(jìn)行流量轉換時(shí)須将液柱靜壓(ya)切🍉除,具體切除(chu)值爲:
式中:△P爲最(zuì)終實際壓差值(zhi);△P'爲變送器測量(liang)差壓;ρ爲當前被(bèi)測介質❓的實際(ji)密度;g爲重力加(jia)速度;h爲差壓變(biàn)送器⭐導壓點高(gao)👄度差🤞。
通過上述(shù)公式進行零點(dian)修正後，準确切(qie)除了零點誤差(cha),流量計測量的(de)值真實可靠。
4.3垂(chui)直安裝且選用(yòng)管線導壓時
差(cha)壓式流量計采(cai)用垂直安裝且(qiě)選用管線導壓(ya)時，管道中的♊介(jie)質會通過導壓(ya)點進入H/L兩端的(de)導壓管,此時📱要(yao)求差壓變送器(qì)安裝位置要低(dī)于H端或與H端同(tóng)高,因差壓變🥰送(song)器在🌈安裝位置(zhì)介于H和L導壓點(diǎn)之💰間或高于L端(duan)位置時會出現(xian)兩🚶側導壓管♻️内(nèi)填充的介質形(xíng)态不一緻,從而(ér)導緻安裝後無(wú)👉法使用公式🚶進(jin)行有效的零點(diǎn)修正。
以變送器(qi)安裝位置與H端(duan)同高爲例(見圖(tu)3)，在H端變送器同(tóng)高且✊排空總管(guǎn)的情況下,H端不(bú)受導壓管内部(bu)介質的液柱靜(jìng)壓影響,在👅L端則(zé)因導壓管從高(gāo)處引至低處,在(zài)介質㊙️流動過程(cheng)中導壓管内部(bù)被流體介質逐(zhu)漸充滿，且相對(dui)🌏主管内流動的(de)介質❓來說，導壓(yā)管内部的介質(zhi)是處于相對靜(jìng)置的狀💜态，在多(duo)相流📞情況下進(jin)行♊三♻️相分離，直(zhí)至管線内介質(zhi)物理性質趨于(yu)穩定🔅。因此在使(shǐ)用管線導壓時(shi)，差壓變送器在(zài)排空主管線内(nei)介質🚶♀️的情況下(xia),H端壓力爲0,L端則(zé)到受管内液柱(zhu)的壓力影響,産(chan)生ρ1gh的🌈液柱靜壓(yā),因此在空管情(qíng)況下差壓變送(sòng)器的壓力爲:
式(shì)中:△P爲空管情況(kuàng)下變送器差壓(ya);ρ1爲導壓管内穩(wen)定後密度;g爲重(zhòng)📞力加速度;h爲差(cha)壓變送器H/L導壓(yā)點的高度差。
在(zài)将流體導入主(zhu)管線時，介質在(zài)主管線中自下(xia)而上流動,H導壓(ya)點除受管線内(nèi)部介質攜帶的(de)壓力外，還承受(shòu)主管線内高度(du)爲🔞h的被測液柱(zhù)靜壓。此時,在不(bu)考慮L端液柱靜(jìng)壓時🌂,實際壓差(cha)值爲㊙️測量壓差(cha)和主管線液柱(zhu)靜壓之差,與毛(máo)細管的導壓方(fang)式相同。再将L端(duan)的導壓管内液(ye)柱壓力考慮進(jin)☀️計算公式,實際(ji)壓力爲:
式中:△P爲(wèi)最終實際壓差(cha)值;△P´爲變送器測(cè)量壓差;ρ爲當前(qian)被🚩測👣介質的實(shi)際密度;ρ1爲導壓(ya)管内穩定後密(mi)度;g爲重♌力加速(su)度;h爲差壓變🧑🏽🤝🧑🏻送(song)器導壓點高度(dù)差。由此可以得(dé)出，同爲垂直安(an)裝的流量計在(zài)使用不同導壓(yā)類别時進行的(de)修正方式存在(zài)區别。
5結束語
差(chà)壓式流量計的(de)關鍵參數就是(shi)節流裝置前後(hou)的🌈壓差👣值,差壓(yā)變送器的零點(diǎn)修正不正确，會(huì)導緻測量值出(chu)現安裝誤差‼️,無(wu)法通過多次測(ce)量來消除。可在(zài)安裝👌時根據節(jiē)流元件安裝方(fang)式、現場導壓方(fang)式、變送器安裝(zhuāng)位置進行修正(zheng)，修正後的壓差(chà)值使用📧轉換公(gōng)式計算得到正(zheng)确流量值。
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