管道氧氣流量計(jì)在用作蒸汽流量測(cè)量時(shí)產(chǎn)生誤差的原因分析

管道氧氣流量計(jì)普遍用在工況中測(cè)量液體、氣體流量常用工具，是屬于*新型的一類流量計(jì)，但其發(fā)展迅速，目前已成為通用的一類流量計(jì)。智能管道氧氣流量計(jì)是在流體中安放一根非流線型游渦發(fā)生體，流體在發(fā)生體兩側(cè)交替地分離釋放出兩串規(guī)則地交錯(cuò)排列的游渦的儀表。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)于蒸汽流量的測(cè)量有多種類型的儀表可以選擇，其中管道氧氣流量計(jì)就是較為常見的一種，它通常被用作計(jì)量蒸汽的流量。下面筆者以管道氧氣流量計(jì)為例，結(jié)合自己近幾年現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)儀表的經(jīng)驗(yàn)，介紹管道氧氣流量計(jì)及其配套儀表在安裝和使用中*常出現(xiàn)的問(wèn)題以及解決辦法。
一、現(xiàn)場(chǎng)安裝中*容易出現(xiàn)的問(wèn)題
1.管道氧氣流量計(jì)上、下游直管段的長(zhǎng)度不夠引入誤差眾所周知，管道氧氣流量計(jì)安裝對(duì)直管段的要求是非常嚴(yán)格的，國(guó)內(nèi)外各個(gè)廠家的技術(shù)資料對(duì)管道氧氣流量計(jì)上、下游直管段都有明確要求，然而很多現(xiàn)場(chǎng)不能滿足所需直管段長(zhǎng)度的要求，例如管徑較大的管道等，從而給管道氧氣流量計(jì)的測(cè)量帶來(lái)了很大的附加誤差。
針對(duì)上述情況，可采用在管道氧氣流量計(jì)上游加裝流動(dòng)調(diào)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(diào)整器的漩渦消除能力和速度分布恢復(fù)能力較強(qiáng)，壓力損失較小，其孔徑是固定的，因而備受制造廠和用戶的青睞。
2.壓力補(bǔ)償儀表安裝不規(guī)范引入誤差
在壓力變送器的安裝現(xiàn)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(duì)壓力測(cè)量帶來(lái)影響。圖1為4種常見的形式，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(jì)的壓力變送器引壓管中冷凝水液柱高度對(duì)壓力測(cè)量的影響通?？梢杂靡韵聝煞N方法校準(zhǔn)。
（1）在壓力變送器中進(jìn)行校準(zhǔn)。這種方法的實(shí)質(zhì)是對(duì)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(cè)量范圍進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到消除液柱高度差帶來(lái)的影響。然而，對(duì)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(xiàn)，相比之下，在二次儀表中作校準(zhǔn)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(zhǔn)。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(duì)壓力的量程進(jìn)行遷移以達(dá)到目的。
3.現(xiàn)場(chǎng)工礦條件不理想引入的誤差
管道氧氣流量計(jì)一個(gè)*大的局限性就是對(duì)管道機(jī)械振動(dòng)較敏感，不宜用于強(qiáng)振動(dòng)場(chǎng)所，容易受周圍環(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(jī)、空壓機(jī)等動(dòng)力設(shè)備旁邊，這些設(shè)備運(yùn)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(jì)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(duì)上述情況可采用減振措施，可在傳感器上、下游，分別設(shè)置防振管支架并加裝防振墊，如果還不能達(dá)到效果，可采?。海?）現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查，檢查一次儀表和二次儀表有沒(méi)有按規(guī)定屏蔽和按規(guī)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(diào)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(dāng)?shù)男⌒盘?hào)切除，從而消除干擾帶來(lái)的誤差。
二、二次儀表參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤
1.誤把常溫條件下的K系數(shù)當(dāng)做工礦條件下的K系數(shù)
很多人錯(cuò)誤地認(rèn)為管道氧氣流量計(jì)送法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)檢定后**中所給的K系數(shù)就是儀表的K系數(shù)，其實(shí)不然。根據(jù)JJG1029-2007《管道氧氣流量計(jì)》檢定規(guī)程的要求，管道氧氣流量計(jì)的儀表K系數(shù)是通過(guò)液體或氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置在常溫、常壓條件下標(biāo)定后確定，所以檢定**中所給的K系數(shù)不能代表儀表工作時(shí)的K系數(shù)。因?yàn)楫?dāng)管道氧氣流量計(jì)測(cè)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(cè)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(jì)的儀表系數(shù)K，所以測(cè)量高溫介質(zhì)時(shí)應(yīng)該對(duì)儀表系數(shù)K進(jìn)行修正。其溫度修正系數(shù)為
Et=〔1+（2a0+ax）（t-t0）〕-1
式中：a0——管道氧氣流量計(jì)表體材料的膨脹系數(shù)，（℃·mm）-1；ax——發(fā)生體材料的膨脹系數(shù)，（℃·mm）-1；t——流體溫度，℃；t0——實(shí)驗(yàn)室標(biāo)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(shù)，（℃·mm）-1。
對(duì)儀表系數(shù)進(jìn)行溫度修正后，有
K=EtK0
式中：K0——實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定獲得的平均儀表系數(shù)。
2.顯示儀表（流量積算儀）中的參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤
一般的管道氧氣流量計(jì)積算儀都有手動(dòng)溫度、壓力補(bǔ)償項(xiàng)，設(shè)置該項(xiàng)的目的主要是為了在溫度、壓力測(cè)量出現(xiàn)異常數(shù)值時(shí)作為恒定補(bǔ)償來(lái)計(jì)算蒸汽密度，而這兩項(xiàng)參數(shù)許多人任意設(shè)置，更有人甚至不裝溫壓補(bǔ)償儀表，采用固定補(bǔ)償來(lái)測(cè)量蒸汽。而當(dāng)溫壓補(bǔ)償儀表?yè)p壞或出現(xiàn)故障時(shí)，儀表人員不能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)或處理使得儀表所測(cè)流量與實(shí)際流量偏差較大，從而影響測(cè)量準(zhǔn)確度。建議該兩項(xiàng)參數(shù)的設(shè)置應(yīng)根據(jù)管道中常用的實(shí)際壓力、溫度值進(jìn)行設(shè)置。
以上僅是*容易忽略但對(duì)日常測(cè)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(jì)測(cè)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(hù)使用中都能重視起來(lái)，從而為企業(yè)能源計(jì)量、貿(mào)易結(jié)算等提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)。

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