客觀分析孔板的不足之處與分類及特點
孔板流量計是孔板配合各種差壓計或差壓變送器測量流量的差壓發生裝置,可測量液體、蒸汽、氣體的流量,孔板流量計廣泛應用于石油、化工、冶金、電力、輕工等部門。從我國目前能源三氣計量現狀來看,作為煤氣、天然氣、蒸汽管道集輸與工業用氣(汽)的計量手段,大量使用的還是孔板,直徑在DN200mm以上的場合尤為如此。使用孔板計量的弊病,是業內人士早已取得共識的問題,為引起更大范圍的關注,為有益于推廣使用測量新技術,改善如上“三氣”的計量現狀,這里還有必要就這一老問題予以重提。
一、孔板存在著不可避免的“銳邊磨蝕”和“積污”問題。
充滿管道的流體,當它們流經管道內的節流裝置時,流束將在節流裝置的節流件處形成局部收縮,從而使流速增加,靜壓力低,于是在節流件前后便產生了壓力降,即壓差,介質流動的流量越大,在節流件前后產生的壓差就越大,所以孔板流量計可以通過測量壓差來衡量流體流量的大小。這種測量方法是以能量守衡定律和流動連續性定律為基準的。孔板的測量原理決定了,孔板從安裝使用之日起,實際流出系數便在一天天變大(儀表指示值越來越偏低),在流體較臟和流速較高的場合,這種變化往往是很驚人的。
有人做過專門的調查,一個新制造的符合標準要求的孔板,在安裝使用一段時間之后拆下來重新進行檢查,原來標準要求的節流孔應當保持尖銳的邊緣被磨鈍了。在標準中對平面度、表面粗糙度要求很高的孔板端面積結了許多污染物,用于測量高含濕氣體和較臟污的流體時,在靠近孔板的死水區還積聚了液體和固體物質。由于孔板流出系數受入口邊緣銳度及“積污”的影響很大,其結果使本來安裝時流出系數不確定度為±0.6%的孔板,流出系數一下增大了百分之幾。據國外專業雜志報導,在流體臟、流速高的場合,因“銳緣磨蝕”和“積污”而使流出系數增大百分之十幾的也不足為怪。
二、孔板量程比太小,在中雷諾數區域,只有3~4,而用戶實際用氣(汽)量的波動幅度往往卻要大得多。
孔板計量特性決定了,其實際流出系數是隨被測流體雷諾數Re的變化而變化的。特別是在雷諾數5×1033、孔板的管路直管段長度及孔板安裝的規范性要求高,因為管道上閥門、彎頭、縮徑、擴徑、分管、會管等,往往又是不可避免的,所以因直管段長度不符合標準要求和因孔板安裝不規范而造成的附加測量誤差,或大或小總是存在的(如時ß=0.70,上游在不同平面上有兩個彎頭,則直管段長度應為管直徑的62倍)。這種誤差的偏差方向,需視情況具體分析,但偏差的量值往往也是非常驚人的。有資料可查,±0.5%甚至更大些也是不足為奇的。
值得提及的一個問題是,有一種在線可更換式活動孔板已在一些計量場合使用。無疑就改善測量精度而言,使用在線可更換活動孔板,在一定程度上可以控制減小因“磨蝕、“積污”而造成的測量偏差,但是并不能完全消除這種測量偏差(總不能頻繁地進行更換或清洗),而孔板的其它弊病也是依然存在。不僅如此,可更換孔板的安裝附加誤差也很難把握,密封問題,特別是高差壓下的內漏問題,更是不能令使用者放心。
綜合上述分析,有充分的理由斷言,使用孔板(包括在線活動孔板)的實際測量偏差,往往要比孔板標定(干標或濕標)給出的誤差范圍大得很多,多數情況下則是賣方吃虧。所以,孔板計量不公平,以孔板作為貿易、經濟結算計量手段的現狀,必須盡快改變。
三、孔板的分類及特點
- 標準孔版:具有測量精度高,安裝方便,使用范圍廣、造價低等特點。廣泛應用與各種介質的流量測量。
- 標準噴嘴:具有耐高溫高壓,耐沖擊,使用壽命長,測量范圍大,測量精度高的特點。適用于電廠高溫高壓蒸汽流量,熱網管路,流速大的流體流量測量。具有兩種形式:ISA1932 噴嘴(標準噴嘴)和長頸噴嘴。
- 經典文丘里管文丘里噴嘴:具有壓力損失小,測量精度高,前后直管長度短,使用壽命長的特點。
- 機翼測風裝置:具有壓力損失小,前后直管較短,測量穩定的特點。
- 雙文丘里管:具有壓力損失小,測量穩定的特點,適用于圓形或矩形管道的風量測量。規格:DN80-4000mm(或長×寬)。
- 環形孔板、圓缺孔板、偏心孔板:具有不易堵塞,前后直管較短的特點。適用于高爐煤氣、焦爐煤器等含粉狀、雜質交多的氣體及液體的測量。
- 雙重孔板1/4圓噴嘴:使用低雷諾數狀態下的各種流量,廣應用于各種流速較低的液體、氣體的流量測量。
- 阿牛巴流量計:具有壓力損失小,安裝方便特點。適用圓形、矩形管道的流量測量。
- 限流孔板:具有限流、降壓的特點。適用于限制流量或降壓。
- 單、雙室平衡容器:適用于液位、汽包水位。