水蒸汽流量测量中孔板流量计的误差补偿

　　1工作原理

　　孔板式流量计采用差压式测量方法对流量进行测量，即在管道内装人节流元件—孔板，当水蒸汽流过孔板时，流体速度增大、压力减小，于是在孔板的前后产生差压。具有一定设计尺寸的孔板测量水蒸汽流量，在保证孔板前后有足够的直管段等条件下，孔板前后的差压将随流量的变化而变化，且两者具有确定的关系，因此可以通过测量差压得到水蒸汽的流量。

　　根据国标GB/T2624一93[1]，对于标准节流装置，差压与流量的函数关系式为:

　　通常使用的节流元件是在额定工况下进行设计的，但实际应用时的工况(如温度、压力等)可能会偏离设计工况。这样，式(1)中流量因数C、气体膨胀因数ε、气体密度 ρ、孔板孔径d等参数均可能会偏离额定工况值，从而导致测量误差。特别是当测量可压缩气体时产生的误差更大，实验证明:当压力、温度变化引起密度变化的3倍时，流量测量将产生约70%的误差，这远远超出了工程要求的计量误差范围。为了保证流量测量的精度，实际应用中必须对这些随工况变化的参数进行补偿。

　　2补偿方法

　　(1)流量因数C的补偿

　　流量因数C是表征孔板节流装置特性的主要参数。它是雷诺数Re和β的函数。文献[2]中描述了角接取压标准孔板的流量因数变化图，它是一个随流量变化的量。其值随雷诺数Re的上升而下降，当雷诺数Re大于一定值趋向无穷大时，流量因数C趋向于常数Ck，而且孔径比β越大，流量因数C的变化幅度也越大，使C趋向于常数Ck的雷诺数Re也越大。

　　流量因数C与β和Re的之间的定量关系为:

　　对于给定的标准孔板，当孔径比β为一常数，流量因数C仅是雷诺数Re的函数C=f ( Re )。如当β=0.5时，由(2)式得:

　　在式(1)中将C用(2)式而不是一个常数来代替可提高计量的精度。如对于设计计量点为42t/h、孔径比0.6037的角接取压标准孔板，当实际流量为1.41t/h会产生2.4%的误差，而运用(2)式就可避免。

　　(2)水蒸汽膨胀因数 ε的补偿

　　法兰取压节流孔板的可膨胀系数为:

　　由式(1)可知，在其它参数不变的情况下，水蒸汽流量qm与 ε之间的关系可简化为:qm=k ε ε .√ΔP，其中k:在工程应用中可看作常数。在测量水蒸汽的流量时， ε的变化对流量9。的影响可以从以下的例子中看出。

　　测量过热水蒸汽流量，孔板设计时的额定值为:流量9设二40. 0t/h，孔径比 β =0.621 0、水蒸汽膨胀因数 ε设=0.975 1，此时对应的压差为△P设=50kPa;实际应用中水蒸汽流量为　t/h时，对应的压差而将参数代人式(4)，此时的水蒸汽膨胀因数 ε =0.999 60在测量中如果仍然按照额定 ε 设=0.975 1进行计算，所得流量会产生相对误差: