差压式流量计精度提高方法分析

摘要：差压流量计是一种用节流装置或其他差压检测元件与差压计配套使用来测量流速的仪表。它具有通用性强、标准节流件不需实际流体标定等优点，因此应用范围十分广泛，但在实际应用中由于种种原因，其精度成为主要问题。为提高差压式流量计精度，分析差压式流量计产生误差的原因，提出能提高其测量精度的方法。

关键词：流量计 差压式 精度

0 引言

流量的测量与控制在各个领域都非常重要并得到广泛应用。现有的流量传感器多种多样，它们的原理有电磁、超声波、涡轮、光纤、压力等，超声波式和涡轮式在各个领域得到普遍应用。差压流量计是一种用节流装置或其他差压检测元件（如测速管、毕托管）与差压计配套使用来测量流速的仪表。该流量计是一种比较成熟的产品，20世纪50年代以前，国外已广泛应用。由于它具有结构简单、使用寿命长、适应性强和价格较低等优点，因而占有的市场比例很大，20世纪70年代曾高达到35％。目前市场占有率虽然有所下降，但仍然占有绝对大的市场。

1 差压式流量计的特点

1.1 差压流量计的优点 节流式差压流量计的主要优点表现在以下几个方面。①节流件标准孔板结构易于复制、简单、牢固、性能稳定可靠、使用期限长、价格低廉。节流式差压流量计应用范围极为广泛，至今尚无任何类型的流量计可与之相比。②检测元件与差压显示仪表可分别由不同厂家生产，便于专业化形成规模经济生产，它们的结合灵活、方便。③检测元件，特别是对标准型元件的检测，是全世界通用的，并得到国际标准化组织的认可。对标准型检测元件进行的实验研究是国际性的，其他流量计一般依靠个别厂家或研究群体进行，因此，研究的深度和广度不可同日而语。从时间上看，标准型检测件自20世纪30年代国际标准化组织确定后始终没有改变，其研究资料及生产实践的积累极其丰富，应用范围广泛。④标准型节流装置无需实流校准，即可投入使用，在流量计中也是唯一的。

1.2 节流式差压流量计的缺点 节流式差压流量计的缺点主要有：①测量的重复性、精确度在流量计中属于中等水平，由于众多因素的影响，精确度难以提高。②范围度窄，由于仪表信号（压差）与流量为平方关系，一般范围度仅为3：1—4：1。③现场安装条件要求高，如需要较长的直管段（指孔板、喷嘴），一般难满足。④检测件与压差检测仪表之间引压管线为薄弱环节，易产生泄漏、堵塞、冻结及信号失真等故障。⑤压力损失大（指孔板、喷嘴）。

2 提高差压式流量计精度的方法

2.1节流开孔直径和管径的直径校正 节流装置在加工制造过程中总是存在一些偏差，其中与流量测量精确度密切相关的有节流件开孔直径d和靠近节流装置的直管段内径D。当d和D实际尺寸偏离设计尺寸后，造成的后果就是流量测量系统的满度值产生了变化。如果将d和D的实际值测量出来，然后代入公式计算出与此实际值相对应的流量满度值，然后用新的满度值代替原设计值，置人流量显示仪表或DCS等，则系统运行后尺寸误差对测量系统的影响就得到了完全的校正。

2.2 配套仪表的配校及误差校正 一个测量系统往往由相互独立的几台仪表组成，各台仪表有各自的技术指标和精确度等级，而系统精确度则由各台相关联的仪表的精确度按一定的规律合成。各台仪表一般具有互换性，目前大多数仪表测量系统都是这样组成和运作的。人们为了提高系统精确度，采用了另一种系统合成的方法，即配套校验后配套使用。所谓配套校验就是将配套使用的若干台相互独立的合格仪表组合起来，各台仪表被看作是一台仪表中的一个部分，配校中出现的误差在其中个别仪表的可调部分作微小调整，从而提高系统精确度。配校的方法很早就已经在测量技术中应用，只是在计算机技术进入仪表后，出现了更先进的校正误差的手段。利用这个手段可以使各校验点的误差得到全面校正，从而使系统精确度大大提高。

2.3 差压式流量计重复开方引入的误差 差压式流量计总是要有开平方运算这一环节，但若在差压变送器开了平方后，在流量二次表中再开一次平方，就会产生相当大的误差。重复开放的错误一般发生在差压变送器带来开方功能的系统中，是由于疏忽引起的，一般是在物料平衡计算中出现严重问题而怀疑流量示值大幅度偏高时才进行检查，并最后得到纠正。避免重复开方错误的有效方法如下。①更新认识。许多老的仪表人员对差压变送器功能的认识习惯性停留在“差压变送”上面，意即仅为差压测量而已，故习惯性将二次表设置为开平方特性。②加强基础资料管理。基础资料不仅包括二次表校验单，还应包括二次表的组态数据记录单，变送器校验单。③组态时强调按数据记录单操作，避免即兴操作。并在组态完毕与记录单校对无误后加上密码，防止随意改动。

2.4 差压信号传送失真及引入的误差 在差压式流量计的标准规范中，对导压管的敷设和仪表的安装一般只简单地提到一句，即差压信号不应有传送失真。实际上要真正做到差压信号的不失真传送是非常不容易的。有事实为证：在装置刚刚停车，或有条件将装有差压式流量计一次装置的管道上阀门关闭时，并且确认流过流量计的流量已降到零，从具体流量计读数来看，真正示值零的并不多。其中零点漂移的主要原因多半为差压传送过程中的失真。差压信号的传送失真使得差压变送器上接收倒的差压信号与节流装置所产生的差压信号不相等，从而引起附加误差。差压信号传送失真包括稳态值失真和动态失真。在稳定流条件下只存在稳态值失真，在脉动流条件下，既可能存在稳态值失真又会有动态失真。影响差压信号传送失真的因素主要有以下几个方面：①导压管引向不合理和切断阀设置不当引起的误差。差压式蒸汽流量计中导压管引向不合理和切断阀设置不当引入的误差已在前面论述。②冷凝器高度不相等引起的误差。正负压管上两只冷凝器结构应对称，安装高度应相等，从而有可能使得两只冷凝器内液位高度相等，因为液位高度相差lmm就会引入10Pa的差压失真。③隔离液液位高度不相等引起的误差。④引压管线引起的传送失真保证导压管线合理的坡度是为了使管内可能出现的气泡较快地升到气体收集器内或母管内，使管内可能出现的凝液较快地下沉到沉降器、排污阀或母管内。⑤三阀组可能引入的传送失真。三阀组的通径很小，在测量干燥气体、蒸汽和液体时，一般不会有大问题，但在测量有可能析出凝液的低压气体时，往往会因一滴冷凝液堵在水平放置的三阀组流路中，引起很大误差。解决此问题的简单方法是改变差压变送器的安装方向，将三阀组的流路从水平改为垂直，并将差压变送器安装在高处。

3 总结

根据差压式流量计的工作特点和影响其精度的因素分析，要想准确地获得测量精度，就必须全面掌握流量测量的方式、测量介质、测量装置、流体工况等情况，充分考虑差压式流量计的规格要求、安装调试和检验标准，应用智能化技术对测量部分可能引入的误差进行补偿和校正也是十分必要的，这在实际生产具有现实意义。

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