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技术交流 


智能宽量程比孔板流量计

——传统孔板流量计技术的一次飞跃

 

一、       概述

流量测量方法和仪表的种类繁多,分类方法也很多。至今为止,可供工业用的流量仪表种类达60种之多。品种如此之多的原因就在于至今还没找到一种对任何流体、任何量程、任何流动状态以及任何使用条件都适用的流量仪表。

差压式流量计是根据安装于管道中流量检测件产生的差压,已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来计算流量的仪表。

差压式流量计由一次装置(检测件)和二次装置(差压转换和流量显示仪表)组成。通常以检测件形式对差压式流量计分类,如孔板流量计、文丘里流量计、均速管流量计等。

二次装置为各种机械、电子、机电一体式差压计,差压变送器及流量显示仪表。它已发展为三化(系列化、通用化及标准化)程度很高的、种类规格庞杂的一大类仪表,它既可测量流量参数,也可测量其它参数(如压力、物位、密度等)

  差压式流量计是一类应用最广泛的流量计,在各类流量仪表中其使用量占居首位。

  优点:

(1)应用最多的孔板式流量计结构牢固,性能稳定可靠,使用寿命长,有可依据的国际标准;

  (2)应用范围广泛,至今尚无任何一类流量计可与之相比拟;

  (3)检测件与变送器、显示仪表分别由不同厂家生产,便于规模经济生产。

  缺点:
      (1)测量精度普遍偏低;

  (2)范围度窄,一般仅3:1~4:1;

  (3)现场安装条件要求高;

  (4)压损大(指孔板、喷嘴等)

  应用概况:

  差压式流量计应用范围特别广泛,在封闭管道的流量测量中各种对象都有应用,如流体方面:单相、混相、洁净、脏污、粘性流等;工作状态方面:常压、高压、真空、常温、高温、低温等;管径方面:从几mm到几m;流动条件方面:亚音速、音速、脉动流等。它在各工业部门的用量约占流量计全部用量的1/4~1/3

目前,孔板流量计的技术发展水平仍以确定的经验公式为基础,1980年国际标准化组织将R541R781两个标准合并成标准ISO51671980)。

    孔板节流装置由于结构简单,造价低、可靠等优点,它几乎适用于所有介质测量,而与之配套的差压变送器发展迅速,使其本身具有的不足得以弥补。

鉴于上述实际情况,结合差压流量计的差压与流量成非线性关系,在小流量时测量不准,量程比只有3151。如果能找到一种在保证测量精度的条件下扩大量程比到101以上,那将给差压流量计带来革命性的变革。

二、       核心技术基础与模型

用节流装置测量流量的计算公式是在常用差压的情况下计算的, 但在保证精度

的测量范围只在最大量程的60% --- 80%这段范围内, 当量比超过3, 其产生的

测量误差不能被人们所接受. 从测量公式来分析, 其主要的误差来源有两个方面, 其一是差压的开方运算所产生的误差, 这在目前是很容易解决的, 其二是流体系数值所影响的误差, 这是由于流量系数是在常用差压下计算得出的, 在测量流量偏离常用流量时, 流量系数发生改变, 当偏离大到一定的范围时, 测量装置失去使用意义, 其误差曲线如下:

          

 

 

   为了扩大节流装置的测量量程比, 人们想了很多的方法, 如使用多个变送器法和改变变送器量程的方法等, 但这些都不能从根本上解决. 这里阐述的扩大量程法是采用改变流量系数的方法, 也就是说,在流量测量过程中,相当于安装多个节流装置,而根据当时流体的流量范围,选择相应的节流装置,以提高测量精度。

 

 

三、 总结

该技术是由我公司流量专家多年刻苦公关的成果,详细核心技术正在申请知识产权。目前该技术已经产品化,在不改变用户现场安装条件下,如将差压变送器的输出信号接入智能宽量程流量转换装置,就可以使用户在全量程的流量范围内任意一点的测量误差不大于正常流量时的测量误差,从而提高了测量精度。使用该装置后的误差分布如下图:

 该技术被中国流量协会誉为:差压式流量计技术瓶颈的突破,将拯救濒于边缘化的孔板流量计!”

                              

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