孔板流量計在制藥企業(yè)的應(yīng)用
作者：admin 發(fā)布時間：2014-09-19點擊：852
能源計最是關(guān)于制藥企業(yè)節(jié)能降耗降成本的重要環(huán)節(jié)，一般采用孔板流量計進(jìn)行流體計量。介紹了孔板流量計的工作原理、影響流量計精度的因素等.提出盡管孔板流量計精度較低、維護(hù)繁瑣.但隨著電子技術(shù)的發(fā)展及新標(biāo)準(zhǔn)的實施.使其使用性能得到了改善.故其仍將在流量計量中占居重要位置。
華北制藥華勝有限公司是耗能大戶.能源品種主要有蒸汽、自來水、NZ、壓縮空氣、循環(huán)水、7℃水、-5℃水等.能源計量問題一直是公司節(jié)能降耗降成本的一件大事。公司計量設(shè)施以前主要采用節(jié)流孔板進(jìn)行流體計量。孔板流量計因其簡單牢固、性能穩(wěn)定可靠、使用壽命長、價格低廉等優(yōu)點被廣泛使用.但也存在測量范圍窄、測量上限和測量下限之比一般僅3: 1 -4:1、壓力損失大、對于低壓力的自產(chǎn)壓縮空氣測量影響較大、低壓力流體測量信號弱、測量誤差大、現(xiàn)場安裝條件要求較高、孔板前后易堵塞等不足.從而嚴(yán)重影響其測量精度。
在華勝有限公司實際生產(chǎn)中.如果不能停產(chǎn).則無法進(jìn)行孔板安裝和維護(hù).工業(yè)流量測量普遍存在著大管徑、大流量測量的困難.并存在制造、運輸和安裝上的困難.也使造價增加、能損加大.于是我們引入了能便于在線安裝、維護(hù)的插入式渦街流量計、電磁流量計、超聲波流量計等。但由干孔板流量計的使用具有普遍性和長久性.因此有必要探討其被繼續(xù)使用的可行性。
孔板差壓流量計工作原理和特點
孔板式差壓式流量計是根據(jù)安裝于管道中節(jié)流件(孔板)產(chǎn)生的差壓、已知的流體條件、孔板和管道的幾何尺寸來測量流量的儀表。充滿管道的流體.
當(dāng)它流經(jīng)管道內(nèi)的孔板時.流速將在孔板處形成局部收縮.因而流速增加、靜壓力降低.干是在孔板前后便產(chǎn)生了壓差。流體流量愈大.產(chǎn)生的壓差愈大.這樣依據(jù)壓差就知流量的大小。這種測量方法是以流動連續(xù)性方程和伯努利方程為基礎(chǔ)的。數(shù)學(xué)表達(dá)式為:
Qu=Qm/pl
式中Q。，質(zhì)量流量,kg/s:
Qc，一容量流量 m3/s;
d一流體流量系數(shù);
Pi一孔板上、下游側(cè)取壓處流體密度，kg/m3；
Ad一孔板在工作狀態(tài)下的開孔面積，m2
△p一孔板上、下游側(cè)規(guī)定的取孔位置上所
測得的靜壓力差.kgf/m2(1kgf/m2=18.066 5 kPa);
流體流速膨脹系數(shù)。對不可壓縮流體，
e=1;對可壓縮流體.e<1,
當(dāng)節(jié)流裝貫制作成后一些參數(shù)就確定了.上式可以表達(dá)為式中K一綜合系數(shù).定值;
△p一孔板上、下游側(cè)規(guī)定的取孔位置上所測得的靜壓力差.kgf,/m2,
孔板流量計的主要特點為結(jié)構(gòu)易于復(fù)制、簡單牢固、性能穩(wěn)定可靠、使用期限長、價格低廉等.整套流量計由孔板、差壓變送器和流量顯示儀(或計算機(jī)系統(tǒng))組成.如有需要還可增加壓力和溫度的測量部分。它們可以由不同廠家生產(chǎn).這樣易于形成規(guī)模生產(chǎn).經(jīng)濟(jì)效益高.各部分組合非常靈活.目前推出的一體化孔板流量計.亦可分開生產(chǎn).再靈活組裝。
2流量計的精度
目前.有用于不同目的的各種流量測量儀表.其計量是否準(zhǔn)確受到人們的普遍重視。流量計的精度是由其結(jié)構(gòu)、測量原理、被測流體的性質(zhì)、使用環(huán)境條件和制造工藝水平等決定的。但是在檢定過程中以及在使用過程中的許多客觀因素也會影響流量計的精度復(fù)現(xiàn).甚至大大降低流量計的精度.影響流量計的正常使用.偏離選擇的初衷。主要的影響因素有以下幾點。
2. 1流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的實際使用精度
流量計在各種情況下的檢定.都必須用合適的流量標(biāo)準(zhǔn)裝置。檢定用的流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的實際使用精度要高于流量計的精度.對于送檢儀表.需詢問檢定用設(shè)備、方法和精度是否滿足需求。
2.2被測流體的流動狀況
在管道中或開口渠中流動的流體.有不同的流動狀況.例如層流、紊流、脈動流、不均勻流等。特別是利用伯努利定理研制的流量計.要求是定常的流動.并且流速分布均勻.例如孔板流量計。如果管道中有障礙物.則會引起流動的劇烈變化.導(dǎo)致流量計測量結(jié)果產(chǎn)生不可忽視的誤差。流量計在安裝時.直管段要求一般是前10后5.并且要求盡量減少彎管、閥門等的使用。
2. 3被測介質(zhì)的物理性質(zhì)
截至目前.每一種流量計都是在實際的特定條件下正常使用的.沒有一種流量計可以在任何條件下測量任何介質(zhì)的流量。流量測量是比較復(fù)雜的測量.孔板流量計測量流量時.不宜測量粘度大的流體流量.測量蒸汽時.要把壓力和溫度信號實時采集到流量表中進(jìn)行修正。超聲波流量計不能測量氣體.在測量的流體中含有較大、較多固體顆粒時.將大大影響測量精度。所以當(dāng)流量計出現(xiàn)精度下降時.應(yīng)注意被測流體的物理性質(zhì)是否有了改變。
2. 4正確安裝和使用流量計
許多流量計的安裝和使用是同它的測量精度密切相關(guān)的.特別是那些檢測元件直接位于流動流體中的流量計。若孔板流量計中的孔板與管道的同心度不好.則會產(chǎn)生誤差.嚴(yán)重時誤差可達(dá)100%。所以.根據(jù)對安裝條件要求的程度不同.對各種流量計必須嚴(yán)格區(qū)分對待.只有遵照安裝條件來安裝.才能保證流量計的測量精度。
孔板流量計精度為0.5級、1級.而實際使用中的精度為1. 5或2。孔板受前后直管段影響比較大.另外對于安裝要求也比較高.還要注意量程比不要太大(一般為3 : 1)。由干影響孔板流量計測量精度的根本原因是節(jié)流裝置的幾何形狀和流動動態(tài)是否偏離設(shè)計標(biāo)準(zhǔn).因此在使用過程中必須定期做好系統(tǒng)的檢定、維護(hù)工作.對于實際使用中的壓力、溫度等工況參數(shù)的變化.應(yīng)進(jìn)行及時修正。可采用全補(bǔ)償?shù)牧髁糠e算儀的積算方案.以減少計量誤差.確保計量精度。孔板流量計是一種從設(shè)計、制造到安裝使用要求很嚴(yán)格的儀表.任何一個環(huán)節(jié)的失誤都會產(chǎn)生很大的誤差.因此.如果嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定.它的精確測量是有保證的。孔板流量計的重復(fù)性與其他流量計(渦街流量計、超聲流量計、電磁流量計)相比要低.其原因為輸出信號為模擬值易受干擾.尤其差壓引壓管線這一環(huán)節(jié)易使信號產(chǎn)生干擾波動.正是由于重復(fù)性不高.所以影響到其精確度的提高。
3孔板流量計的應(yīng)用特點
孔板流量計是應(yīng)用歷史悠久、實踐經(jīng)驗豐富成熟、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范完善、品種規(guī)格齊全的一類流量計.20世紀(jì)50年代以前它可能是唯一的天然氣流量計。70-80年代藥廠普遍采用了孔板流量計.測量的介質(zhì)有液體、氣體、蒸汽.溶媒、物料等。雖然已出現(xiàn)許多他其它形式的流量計(電磁、超聲波、渦街等流量計).但這些流量計無法測量有些場所的介質(zhì)。如電廠供給用戶的蒸汽.計量都采用孔板流量計.其原因主要是孔板流量計性能穩(wěn)定可靠，有完善的檢定標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范.如有計量貿(mào)易糾紛.可在不停產(chǎn)的情況下由第三方計量機(jī)構(gòu)依國家檢定規(guī)程到現(xiàn)場進(jìn)行檢測.且其是按照國標(biāo)生產(chǎn)的.在使用中出問題的幾率很小。因此一般只對孔板流量計的差壓變送器、壓力變送器、流量積算儀等檢定.數(shù)據(jù)具有權(quán)威性。但若使用電磁、超聲波、渦街等流量計.就要拆卸下來送到相關(guān)部門在線檢測.脫離實際使用現(xiàn)場.可信度大大降低。
由于孔板流量計的節(jié)流裝置(孔板)是依照國家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的.國家標(biāo)準(zhǔn)GB2624 2006((流量測量節(jié)流裝置的設(shè)計安裝和使用》中的產(chǎn)品規(guī)格在DN20^-3 000 mm之間.因此.買賣雙方已認(rèn)可加工孔板數(shù)據(jù).可不進(jìn)行標(biāo)定。
孔板流量計的使用年限一般為10^-15 a。華勝有限公司1995年安裝的10余套孔板(孔板口徑在DN50 ^-400之間)現(xiàn)仍在使用.其中有2套用于自來水的流量測量.因長時間使用造成了孔板高低壓側(cè)堵塞.但在停水后拆下清理后.測量孔板各項參數(shù)均合格.可繼續(xù)使用。而配套使用的差壓變送器、流量積算儀等電子儀表損壞很多.壽命僅為5-10 a0超聲波流量計只能用在測量液體上.使用壽命為5^-10a.但因它可以在線安裝.在連續(xù)生產(chǎn)且要求不高的場合用的比較多.價格上在大口徑流量測量上有優(yōu)勢:而在部分蒸汽流量上使用渦街流量計.現(xiàn)場蒸汽管道振動很大.對測量產(chǎn)生很大的影響.不用蒸汽時也有流量顯示.只能通過調(diào)整流量計設(shè)置和增加小信號切除來振動干擾.由此增加了測量的不準(zhǔn)確性。
只有對孔板流量計按規(guī)范每年做好檢定、維護(hù).定期排污檢查.才能長期準(zhǔn)確使用。而對于電磁流量計、超聲波流量計、渦街流量計.裝上后就不用定期檢測.直到使用者反映流量測量不準(zhǔn)確才用現(xiàn)場檢查及處理。
4孔板流量計的發(fā)展
針對孔板流量計精度較低.維護(hù)繁瑣.近年國內(nèi)生產(chǎn)廠推出一系列改進(jìn)辦法.如采用一體式差壓流量計.把差壓變送器、孔板做到一起.甚至把壓力和溫度補(bǔ)償都做到一起.以提高量程比到I:10.來減少引壓管對測量的影響.從而減少維護(hù)量。
