管道氧氣流量計在用作蒸汽流量測量時(shí)產(chǎn)生誤差的原因分析

管道氧氣流量計普遍用在工況中測量液體、氣體流量常用工具，是屬于最新型的一類(lèi)流量計，但其發(fā)展迅速，目前已成為通用的一類(lèi)流量計。智能管道氧氣流量計是在流體中安放一根非流線(xiàn)型游渦發(fā)生體，流體在發(fā)生體兩側交替地分離釋放出兩串規則地交錯排列的游渦的儀表。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中對于蒸汽流量的測量有多種類(lèi)型的儀表可以選擇，其中管道氧氣流量計就是較為常見(jiàn)的一種，它通常被用作計量蒸汽的流量。下面筆者以管道氧氣流量計為例，結合自己近幾年現場(chǎng)校驗儀表的經(jīng)驗，介紹管道氧氣流量計及其配套儀表在安裝和使用中最常出現的問(wèn)題以及解決辦法。
一、現場(chǎng)安裝中最容易出現的問(wèn)題
1.管道氧氣流量計上、下游直管段的長(cháng)度不夠引入誤差眾所周知，管道氧氣流量計安裝對直管段的要求是非常嚴格的，國內外各個(gè)廠(chǎng)家的技術(shù)資料對管道氧氣流量計上、下游直管段都有明確要求，然而很多現場(chǎng)不能滿(mǎn)足所需直管段長(cháng)度的要求，例如管徑較大的管道等，從而給管道氧氣流量計的測量帶來(lái)了很大的附加誤差。
針對上述情況，可采用在管道氧氣流量計上游加裝流動(dòng)調整器的辦法，來(lái)消除上游阻流件產(chǎn)生的渦街和流速分布畸變的影響。單板式流動(dòng)調整器的漩渦消除能力和速度分布恢復能力較強，壓力損失較小，其孔徑是固定的，因而備受制造廠(chǎng)和用戶(hù)的青睞。
2.壓力補償儀表安裝不規范引入誤差
在壓力變送器的安裝現場(chǎng)，為了維修方便，壓力變送器安裝地點(diǎn)與取壓點(diǎn)往往不在同一高度，這樣，引壓管中的冷凝水就會(huì )對壓力測量帶來(lái)影響。圖1為4種常見(jiàn)的形式，其中：Ps為蒸汽壓力，Pa；ρ為冷凝水密度，kg/m3；P0為變送器壓力輸入口處實(shí)際壓力，Pa；h為高度差，m；g為重力加速度，m/s2。
管道氧氣流量計的壓力變送器引壓管中冷凝水液柱高度對壓力測量的影響通?？梢杂靡韵聝煞N方法校準。
（1）在壓力變送器中進(jìn)行校準。這種方法的實(shí)質(zhì)是對壓力變送器的零點(diǎn)進(jìn)行遷移。一般的壓力變送器都帶HART協(xié)議，可采用手持終端將測量范圍進(jìn)行調整，從而達到消除液柱高度差帶來(lái)的影響。然而，對于非智能的或不帶HART協(xié)議的壓力變送器上述辦法很難實(shí)現，相比之下，在二次儀表中作校準成為一種很受歡迎的方法。
（2）在流量顯示儀表中進(jìn)行校準。這里說(shuō)的二次儀表不僅包括普通二次儀表也包括流量演算器、DCS等，可采用在二次儀表中對壓力的量程進(jìn)行遷移以達到目的。
3.現場(chǎng)工礦條件不理想引入的誤差
管道氧氣流量計一個(gè)最大的局限性就是對管道機械振動(dòng)較敏感，不宜用于強振動(dòng)場(chǎng)所，容易受周?chē)h(huán)境干擾的影響。往往很多安裝人員忽略了這一點(diǎn)，安裝在風(fēng)機、空壓機等動(dòng)力設備旁邊，這些設備運行時(shí)都有不同程度的振動(dòng)，這些振動(dòng)都有可能讓管道氧氣流量計有額外的輸出。工頻干擾也是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題，如變頻器的干擾。
針對上述情況可采用減振措施，可在傳感器上、下游，分別設置防振管支架并加裝防振墊，如果還不能達到效果，可采?。海?）現場(chǎng)進(jìn)行檢查，檢查一次儀表和二次儀表有沒(méi)有按規定屏蔽和按規定接地。（2）如果接地和屏蔽都已做到，還是有小流量，可采用調整一次儀表的觸發(fā)電平（TLA），將幅值小的干擾進(jìn)行濾除。如果小流量處于某一恒定值左右，可采用在二次儀表中進(jìn)行適當的小信號切除，從而消除干擾帶來(lái)的誤差。
二、二次儀表參數設置錯誤
1.誤把常溫條件下的K系數當做工礦條件下的K系數
很多人錯誤地認為管道氧氣流量計送法定計量檢定機構檢定后證書(shū)中所給的K系數就是儀表的K系數，其實(shí)不然。根據JJG1029-2007《管道氧氣流量計》檢定規程的要求，管道氧氣流量計的儀表K系數是通過(guò)液體或氣體流量標準裝置在常溫、常壓條件下標定后確定，所以檢定證書(shū)中所給的K系數不能代表儀表工作時(shí)的K系數。因為當管道氧氣流量計測量高溫（例飽和蒸汽、過(guò)熱蒸汽、熱水等）介質(zhì)時(shí)，儀表的表體（測量管）和發(fā)生體都處在高溫介質(zhì)中，進(jìn)而影響管道氧氣流量計的儀表系數K，所以測量高溫介質(zhì)時(shí)應該對儀表系數K進(jìn)行修正。其溫度修正系數為
Et=〔1+（2a0+ax）（t-t0）〕-1
式中：a0——管道氧氣流量計表體材料的膨脹系數，（℃·mm）-1；ax——發(fā)生體材料的膨脹系數，（℃·mm）-1；t——流體溫度，℃；t0——實(shí)驗室標定時(shí)流體的溫度，℃。
如果表體和發(fā)生體采用同種材料，則
Et=[1+3a（t-t0）]-1
式中：a——表體、發(fā)生體材料的膨脹系數，（℃·mm）-1。
對儀表系數進(jìn)行溫度修正后，有
K=EtK0
式中：K0——實(shí)驗室標定獲得的平均儀表系數。
2.顯示儀表（流量積算儀）中的參數設置錯誤
一般的管道氧氣流量計積算儀都有手動(dòng)溫度、壓力補償項，設置該項的目的主要是為了在溫度、壓力測量出現異常數值時(shí)作為恒定補償來(lái)計算蒸汽密度，而這兩項參數許多人任意設置，更有人甚至不裝溫壓補償儀表，采用固定補償來(lái)測量蒸汽。而當溫壓補償儀表?yè)p壞或出現故障時(shí)，儀表人員不能及時(shí)的發(fā)現或處理使得儀表所測流量與實(shí)際流量偏差較大，從而影響測量準確度。建議該兩項參數的設置應根據管道中常用的實(shí)際壓力、溫度值進(jìn)行設置。
以上僅是最容易忽略但對日常測量影響較大的幾個(gè)誤差來(lái)源及解決辦法，然而蒸汽管道氧氣流量計測量誤差的來(lái)源包括很多因素。筆者希望有關(guān)人員無(wú)論在儀表的安裝還是日常的維護使用中都能重視起來(lái)，從而為企業(yè)能源計量、貿易結算等提供準確可靠的數據。

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