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6.2.2流量測量系統的現場校驗(續2)

    當被測流體為氣體時,情況要復雜一些。因為氣體溫度膨脹系數大,又容易被壓縮,當其狀態偏離標準狀態較遠時,還需進行壓縮系數修正。被校表的類型有多種,標準表的類型也可以有多種,對于直接式質量流量計,其示值不受流體狀態影響,而其他類型儀表,必須進行流體溫度、壓力、壓縮系數補償。測壓點的位置要求也有很大差異,例如,渦街流量計要求裝在流量傳感器下游數倍管徑的管道上;孔板流量計要求裝在節流裝置正端取壓口處;其他原理流量計,大多數要求裝在流量計上游管道上。因此,如何處理被校表和標準測量數據,應按相應的儀表說明書,得到被校表和標準表的示值后,按式(6.15)計算被校表誤差。

   c.運用標準表法時應注意的事項。在用標準表法對現場流量計進行校驗時,由于被校流量計和標準流量計安裝在同一根管道上,而且相隔距離又很近,兩臺表很容易相互影響引起誤差增大,甚至無法工作。例如,用科氏力質量流量計對現場的一臺科氏力質量流量計進行校驗時,兩臺儀表都應用支架固定牢固,如果兩臺表的振動相互干擾難以消除,可在兩臺表之間用一段撓性管連接。

   在用旋轉式容積流量計作標準表對渦街流量計等進行校驗時,應注意旋轉式容積流量計工作時可能引發的流動脈動對被校表的影響。

   容積流量計中的橢圓齒輪式、腰輪式、旋轉活塞式等,由于其工作原理的特性,工作時會引發一定幅值的流動脈動,圖6.17所示為文獻[10]所提供的橢圓齒輪流量計和腰輪流量計角速度變化情況。角速度的變化引發流動脈動,作用在渦街流量計等流動脈動非常敏感的儀表上,導致其示值明顯偏高。解決這一問題的方法一是避免采用容易引發流動脈動的標準表,二是在兩臺表之間增設阻尼器,如本章第6.1.3節所述。

                              圖6.17 角速度變化

⑤用夾裝式超聲流量計進行校驗。上面所述的三種方法具體實施時,最重要的是注意安全,包括人生安全和生產流程的安全。三種方法都不適用于高溫高壓流體、易燃易爆流體、強腐蝕流體以及有毒有害流體。至于生產流程的安全,主要是校驗時不要影響生產的正常進行,不要對產品產量、質量以及環境造成影響。本節所介紹的用夾裝式超聲流量計進行現場校驗,在安全方面具有獨特的優點。因為超聲探頭被夾裝在管道外面,對管道內流體的流動毫無影響,因此對生產安全和人身安全無直接影響。

用超聲流量計對流量計進行現場校驗,從方法來分類仍屬標準表法,但是超聲流量計的實際準確度多半達不到規程要求,例如單聲道時差法超聲流量計,流速精確度為讀數值的0.5%~1%,再計入流通截面積求取的誤差、傳感器安裝距離誤差等不確定性很大,所引起的流量誤差更大,所以也只能稱為比對或驗證。

在用超聲流量計對被校流量計進行現場校驗時應注意以下各點。

a.管道中流體的雷諾數ReD對超聲流量計的示值有影響,在ReD≥5000后,儀表才能穩定指示。所以流速太低時,不宜使用。

b.管道內流體流速分布不均勻,對儀表示值影響較大。如果換能器安裝位置上、下游存在彎頭、異徑管、閥、泵或管道內有阻流物等,流體形成橫向二次流,流速分布偏離,在直管段長度不夠時,測量精確度下降,在有旋渦的情況下甚至不能測量[11]。

圖6.18所示為上游有90°彎管,不同直管段長度的測量誤差,共3組試驗數據。

c.管道內徑和壁厚尺寸必須實際精確測量,不能用名義值代替。據富士電機公司資料介紹,管道內徑誤差±1%,會引起約±3%的流量誤差[11]。

d.注意管道內壁沉積結垢,因為這使得聲道偏離原預設的聲道,也改變了流通截面積。有的舊管道結垢嚴重或氣皮,以致無法正常測量流量。

e.換能器安裝在水平管道上時,為避開管道頂部可能存在的氣隙和底部可能沉積的泥沙或其他固形物,應盡可能安裝在水平成±45°角的位置,如圖6.19所示。

  圖6.18上游直管段的影響                     圖6.19 換能器安裝位置

f.換能器不能安裝在管道焊縫或法蘭安裝處,如圖6.20所示。

                         圖6.20  安裝避開焊縫和法蘭

g.保證直管段長度。為了消除流速分布不均勻對示值的影響,各生產廠家都規定了上、下游直管段的下限長度。例如富士電機產品規定上游直管段為10D以上。如果上游有泵、閥等設備,則要求30D以上。實際上這一規定只適用于流速在2m/s以下的90°彎管和流體自然流下的場合,如圖6.21所示。如果流速超過2m/s,要求直管段的長度為上述規定的1.5~2倍。

                            圖6.21  直管段基本要求

 

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