论提高差压式流量计的测量准确度措施

发布时间：

2024-10-14

工业生产过程控制中，流量、温度、压力、液位是最常监控和测量的四大参数

工业生产过程控制中，流量、温度、压力、液位是最常监控和测量的四大参数，人们通过这些数据来了解工业生产过程中的运行状态，而这四个变量中最难进行测量的是对流量的测量。对流体进行准确的测量是进行生产控制调节和保证生产安全的重要保证。差压式流量计作为最早产生的流量计，在几十年的发展历程中，为人们所熟知，并在各行各业中具有广泛的应用。然而随着工业技术的不断发展，工业生产过程向精细化发展，要求流量测量范围更宽、精度更高，历史悠久的差压式流量计如何面对新局面所带来的挑战，下文将阐述提高差压式流量计实际使用精度的方法。

一、提高设计数据的准确性

首先对差压式流量计进行合理的设计是提高现场测量精度的前提。对于现场工况所用的节流装置都要根据实际情况进行设计，虽然标准差压节流装置已经标准化，也并非任何规格的节流件都适合所要测量的工况，只有针对工况自身特点进行综合考虑，所设计出来的节流装置才是最最优的设计，非标差压节流装置本身就是根据工况进行的量身定制。

在进行差压式流量计设计中，应考虑介质的流动状态及物性特点，这是保证设计出的流量计能够精确稳定使用的关键。单相牛顿流体是差压式流量计准确测量的前提，对于含有少量异相的双向流一般均采用舍弃的方法进行处理，此种处理方法势必会影响到流量计的测量精度，而比例不能确定的多相流是国际性难题，不适合差压式流量计进行测量。

要在设计中提高精度，就要准确的了解现场工况条件，包括管道尺寸、介质状态、温度、压力，还需掌握准确的物性数据，设计中最关键的参数是密度和粘度数据，气体介质另外还需要考虑等熵指数和压缩系数。对于多组分介质，建议采用按其组分比例进行物性分析，以得到精确的物性数据。只有以准确的数据进行设计，才可能在应用中获得高精度的测量效果。

二、提高流出系数的精度

随着工业领域对新型流量计的需求，不断产生新结构和新原理的流量计。差压式流量计也由最早的标准化节流装置变化为目前的二十余种，并仍不断的有新品种问世，某些已经趋于成熟甚至可以向标准化方向发展。差压式流量计中仅经过ISO标准化过的孔板、喷嘴、文丘里具有较为丰富的试验数据，并具有公开的流量计特性数据，但其适应范围具有严格的限制条件。超出限制条件的设计和使用将不受ISO5167的支持，同其他非标节流装置一样，需要进行实流校准。而非标节流装置缺少大量试验数据的支持，或其数学模型及对特性参数算法的拟合存在误差，需要进行通过实流标定的方式进行校准，未经过实流校准的非标节流装置，精度无法得到保障。

差压式节流装置为机械加工件，其加工精度受人员水平和加工设备精度的影响，导致了即使是标准化的差压节流装置，不同厂家的产品质量也有所不同，经过实流标定后与标准数据之间也存在误差。欲将因数学模型的误差和加工影响量对流量特性的影响消除，采用实流标定的方式是确保每台流量计精准的最原始、最直接的方式。

由于流量计特性与速度分布具有紧密的内在联系，而速度分布同雷诺数之间有对应的关系，这就是流量计的在雷诺数变化时的特性曲线。目前对差压式流量计的实流标定依据《JJG640-2016差压式流量计检定规程》进行标定和数据处理。通过标定可以得到所需测量段的多个点的Re-C的特性数据。

由于差压式流量计的特性均具有一定的非线性，而目前对差压式节流装置的应用一般都采用恒流出系数的方式进行计算，以恒定的流出系数来代替具有非线性的特性数据必然会带来应用上的误差。

随着计算机技术和微电子技术在仪表领域的广泛应用，将Re-C数据植入系统算法中，根据雷诺数对流出系数进行调用，对于雷诺数介于两个标定点之间时，采用差分的方法进行计算流出系数。该方法与采用恒定流出系数的方式相比，可以得到较高的精度。

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