差壓式流量計是由節流裝置與差壓變送器配套測量流體流量的一種流量測量儀表。它包括孔板、噴嘴、V型錐、阿牛巴和文丘里等,它具有結構簡單、安裝方便、工作可靠、成本低廉和設計加工已經標準化等優點,因而在化工生產中得到廣泛使用。在實際應用中,絕大多數差壓式流量計使用工況總是偏離設計工況,造成流量計檢測氣態介質流量時流量誤差較大。為了克服差壓式流量計因工況變化引起的測量誤差,所以常常把實際工況下的溫度壓力信號同時引入流量顯示的二次儀表中,針對設計工況下的溫度壓力參數自動進行動態數學補償修正,使得差壓式流量檢測的流量能夠真實反映被測流體的實際流量。差壓式流量計的缺點是壓損較大,精度較低,對被測介質特性比較敏感,但它仍然在工業流量測量中發揮其的作用。
1、差壓式流量計測量原理:
差壓式流量計是利用流體流動過程中,動能和靜壓勢能在一定條件下可以相互轉換的原理進行流量測量的。差壓式流量計由節流裝置及差壓測量裝置兩部分組成。節流裝置安裝在被測流體的管道中,流體流經節流裝置時產生節流現象,動能和靜壓勢能相互轉換,節流裝置前后產生與流量(流速)成比例的差壓信號;差壓測量裝置(變送器)接收節流裝置產生的差壓信號,將其轉換為相應的流量進行顯示。
根據質量守恒、能量守恒及流體連續性原理,推導出節流裝置前后壓差與流量的關系式為:
| 4 | 2 |
Q =C¸r1-b=1/4*epd2DR/ |
| V1 | 1 |
式中:Q
V——瞬時體積流量;
C——流出系數;(C=α/E = α×1-
4;α為流量系數
E為漸近速度系數)
ρ
1——流體流經節流件前的密度;
β——節流件開孔尺寸、管道直徑比,β=d/D;ε——可膨脹性系數,對不可壓縮流體ε=1,可壓縮流
體0<ε<1;
d——工作溫度下節流件開孔直徑;
ΔP——節流件前后差壓
流量單位m
3/h,長度單位 m,壓力單位KPa,密度單位
kg/m
3。
根據上述原理,如果節流裝置制作好,節流件本身固有
參數幾乎不變,假如通過它能夠測量某種氣態介質流量,那
么同一種介質在不同工況下,其流量就有如下關系:
QV1/QV2= DRV1
/rV1
÷ DRV2
/rV2
………….(1) ( Q
V1 設計工況體積流量; Q
V2 實際工況體積流量; P
V1設計工況差壓; P
V2實際工況差壓;P
V1設計工況密
度; P
V2設計工況密度)
令ΔP
V1=ΔP
V2 (1)式簡化為:
r/
Q
V1/Q
V2=
V 2 V 1 ……………(2)
根據PV1
/PV2
=PV1
TV2
/ PV2
TV1
(P
v1為“設計工況1”的壓力 、P
V2為“實際工況2”的壓力 、T
V1為“設計工況1”的 K氏溫度、 T
V2為
“實際工況2”的K氏溫度)
| 故由(2)式化為: | | |
| QV1= | | | ……………(3) |
| QV2 | PV 2TV 1 / PV 1TV 2 |
| | |
顯然由(3)式看出設計工況體積流量Q
V1與實際工況體積流量QV2間的補償修正關系只與相 PT_工況應工況的溫度壓力有關。
2、差壓式流量計測量氣態介質流量時:
壓力單位 KP a帶溫度壓力補償的實際應用 溫度單位 K在化工生產過程中,有許多氣體流 流量單位 Nm3 /h量由于實際溫度、壓力的變化與波動而 偏離設計值(基準值),勢必造成實際 的瞬時流量測量有誤差,導致累積流量 也會有誤差。為了修正該誤差,在 DCS中必需考慮對氣體流量測量進行溫 壓補償計算。例如:在焦爐氣制甲醇生 產中,遇到***多的是焦爐煤氣流量補償計算、飽和蒸汽流量補償計算和空氣流量補償計算,下面以焦爐煤氣制甲醇采用的DCS應用實例作介紹,其它氣體流量補償計算可參比本實例。
在DCS系統中,一般可以做一個專用的溫壓補償功能模塊,工程人員完成相關參數的設置和回路連接即可。流量補償計算如下圖:
上圖中,“PT_工況”代表連接現場壓力采集信號通道,“TE_工況”代表連接現場溫度采集信號通道,“FT_補償前”代表連接現場工況流量采集信號通道,“FR_補償后”是電腦計算修正的流量數即溫壓補償后的瞬時流量值,它可在DCS電腦屏幕上顯示出該瞬時流量實際大小。
3、結語:
差壓式流量計在測量氣態介質流量時,特別要關注所測量介質的壓力溫度符合或不符合設計時的壓力溫度,如果工溫 度 壓 力 流 量T E P T F T( 范 圍 : 0 - F s )流 量 測 量 位 號壓 力 測 量 位 號( 范 圍 : 0 - P s ) M p a溫 度 測 量 位 號( 范 圍 : 0 - T s ) ℃設 計 壓 力 P b = ? M p a設 計 溫 度 T b = ? ℃況與設計相差較大,那么必須按照上述方法加以補償修正流量值,方可準確計量。