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  孔板流量計誤差分析
  發布時間:2018-06-04

摘要:孔板流量計在核電廠中應用廣泛。以某核電廠孔板流量計為例,通過6個假設流量點在同等壓力波動下儀表顯示誤差的計算,分析了孔板流量計的工作誤差及誤差趨勢,有利於孔板流量計的正確使用。
1概述
  孔板流量計是壓差流量計的一種,是使用最廣泛、曆史最久的一種流量測量儀表,在核電廠有廣泛使用。在核電的調試過程中,不同工況下的流量跨度較大,連接孔板流量計的測量誤差,正確的使用孔板流量計對調試結果的影響較大。筆者分析了不同流量下孔板流量計的誤差,孔板流量計的使用有一定的指導作用。
2孔板流量計的工作原理
  孔板流量計就是在管道中放置一個比管道內徑還小的孔板。在孔板前流體穩定的向前流動,流體流過孔板時,由於孔徑變小,截麵積收縮,使穩定流動狀態被打破。在孔板附近收縮處,流體的流速會增加,這樣流體的靜壓力就會增加,在孔板前後會造成靜壓差。產生的靜壓差和流體的流量有關,流量越大靜壓差也越大,通過測量靜壓差就可以來測量流體的流量。根據流體力學基本知識,流體經過節流後,壓降與流速的平方成正比,即:

  式(3)中:U0為孔板流量計輸出;UI為孔板壓差輸出;t為0點輸出值。
3孔板流量計示數波動分析
  以某核電廠孔板式流量計為例,型號為ROSEMOUNT1152DP5N92T1917;流量範圍為0~1200m3/h;壓差範圍為0~200kPa;壓差傳感器輸出電流範圍為4~20mA;流量計輸出電流範圍為4~20mA。公式(2)和(3)可轉化為

  同理,當孔板流量計顯示流量為300m3/h左右時,此時儀表輸出U0約為8mA,壓差傳感器輸出UI約為5mA,孔板壓差約為12.5kPa。
  如果差壓出現+0.5%的波動,流量的變化率為4%.
  如果差壓出現-0.5%的波動,流量的變化率為-4%.
  當孔板流量計顯示流量為400m3/h左右時,儀表輸出U0約為9.33mA,壓差傳感器輸出UI約為5.78mA,孔板壓差約為22.22kPa。
  如果差壓出現+0.5%的波動,流量的變化率為2.38%.如果差壓出現-0.5%的波動,流量的變化率為-2.13%.當孔板流量計顯示流量為600m3/h左右時,儀表輸出U0約為12mA,壓差傳感器輸出UI約為8mA,孔板壓差約為50kPa。
  如果差壓出現+0.5%的波動,流量變化率為0.5%.
  如果壓差出現-0.5%波動,流量變化率為-1%.
  當孔板流量計顯示流量為800m3/h左右時,此時儀表輸出U0約為14.67mA,壓差傳感器輸出UI約為11.11mA,孔板壓差約為88.89kPa。
  如果差壓出現+0.5%的波動,流量變化率為0.59%.
  如果壓差出現-0.5%波動,流量變化率為-0.53%.
  當孔板流量計顯示流量為1000m3/h左右時,儀表輸出U0約為17.33mA,壓差傳感器輸出UI約為15.11mA,孔板壓差約為138.89kPa。
  如果差壓出現+0.5%的波動,流量變化率為0.35%.
  如果差壓出現-0.5%的波動,流量變化率為-0.4%.
  通過對6個流量點的計算可以發現,在同等壓力波動下,150m3/h時孔板式流量計顯示值誤差最大,可達到儀表量程的17.5%,如果流量繼續減小,則儀表顯示的誤差會更大。其次是600m3/h,而1000m3/h時的誤差最小,如圖1所示,即在流量較小時,孔板壓差的波動對流量計的顯示影響較大,隨著流量的增大,孔板壓差波動對流量計顯示的影響減小。
不同流量下孔板流量計誤差趨勢圖
4結論
  當壓孔板流量計流量很小時,流體細微的擾動(比如管道振動、泵出口壓力的微小波動)都會造成差壓流量計顯示劇烈變化,如流體流量為150m3/h時,流體壓差有1kPa的波動,流量計波動達到17.5%。流量逐漸增大,孔板壓差波動對壓差式流量計顯示的影響越小。

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