孔板流量计误差分析＊

2018-04-25李豪杰裴建兵

科技与创新 2018年8期

李豪杰，刘雁，裴建兵

（中国核电工程有限公司，浙江嘉兴 314300）

1 概述

孔板流量计是压差流量计的一种，是使用最广泛、历史最久的一种流量测量仪表，在核电厂有广泛使用。在核电的调试过程中，不同工况下的流量跨度较大，连接孔板流量计的测量误差，正确的使用孔板流量计对调试结果的影响较大。笔者分析了不同流量下孔板流量计的误差，孔板流量计的使用有一定的指导作用。

2 孔板流量计的工作原理

孔板流量计就是在管道中放置一个比管道内径还小的孔板。在孔板前流体稳定的向前流动，流体流过孔板时，由于孔径变小，截面积收缩，使稳定流动状态被打破。在孔板附近收缩处，流体的流速会增加，这样流体的静压力就会增加，在孔板前后会造成静压差。产生的静压差和流体的流量有关，流量越大静压差也越大，通过测量静压差就可以来测量流体的流量。根据流体力学基本知识，流体经过节流后，压降与流速的平方成正比，即：

差压变送器输出与ΔP成正比，即：

式（3）中：U0为孔板流量计输出；UI为孔板压差输出；t为0点输出值。

3 孔板流量计示数波动分析

当孔板流量计显示流量为150 m3/h左右时，此时仪表输出U0约为6 mA，压差传感器输出UI约为4.25 mA，孔板压差约为3.12 kPa。

同理，当孔板流量计显示流量为300 m3/h左右时，此时仪表输出U0约为8 mA，压差传感器输出UI约为5 mA，孔板压差约为12.5 kPa。

如果差压出现+0.5%的波动，流量的变化率为4%.

如果差压出现－0.5%的波动，流量的变化率为－4%.

当孔板流量计显示流量为400 m3/h左右时，仪表输出U0约为9.33 mA，压差传感器输出UI约为5.78 mA，孔板压差约为22.22 kPa。

如果差压出现+0.5%的波动，流量的变化率为2.38%.如果差压出现－0.5%的波动，流量的变化率为－2.13%.当孔板流量计显示流量为600 m3/h左右时，仪表输出U0约为12 mA，压差传感器输出UI约为8 mA，孔板压差约为50 kPa。

如果差压出现+0.5%的波动，流量变化率为0.5%.

如果压差出现－0.5%波动，流量变化率为－1%.

当孔板流量计显示流量为800 m3/h左右时，此时仪表输出U0约为14.67 mA，压差传感器输出UI约为11.11 mA，孔板压差约为88.89 kPa。

如果差压出现+0.5%的波动，流量变化率为0.59%.

如果压差出现－0.5%波动，流量变化率为－0.53%.

当孔板流量计显示流量为1 000 m3/h左右时，仪表输出U0约为17.33 mA，压差传感器输出UI约为15.11 mA，孔板压差约为138.89 kPa。

如果差压出现+0.5%的波动，流量变化率为0.35%.

如果差压出现－0.5%的波动，流量变化率为－0.4%.

通过对6个流量点的计算可以发现，在同等压力波动下，150 m3/h时孔板式流量计显示值误差最大，可达到仪表量程的17.5%，如果流量继续减小，则仪表显示的误差会更大。其次是600 m3/h，而1 000 m3/h时的误差最小，如图1所示，即在流量较小时，孔板压差的波动对流量计的显示影响较大，随着流量的增大，孔板压差波动对流量计显示的影响减小。