孔板流量計在制藥企業的應用
作者：admin 發布時間：2014-09-19點擊：851
能源計最是關于制藥企業節能降耗降成本的重要環節，一般采用孔板流量計進行流體計量。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、維護繁瑣.但隨著電子技術的發展及新標準的實施.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、循環水、7℃水、-5℃水等.能源計量問題一直是公司節能降耗降成本的一件大事。公司計量設施以前主要采用節流孔板進行流體計量。孔板流量計因其簡單牢固、性能穩定可靠、使用壽命長、價格低廉等優點被廣泛使用.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、現場安裝條件要求較高、孔板前后易堵塞等不足.從而嚴重影響其測量精度。
在華勝有限公司實際生產中.如果不能停產.則無法進行孔板安裝和維護.工業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安裝于管道中節流件(孔板)產生的差壓、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.
當它流經管道內的孔板時.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生了壓差。流體流量愈大.產生的壓差愈大.這樣依據壓差就知流量的大小。這種測量方法是以流動連續性方程和伯努利方程為基礎的。數學表達式為:
Qu=Qm/pl
式中Q。，質量流量,kg/s:
Qc，一容量流量 m3/s;
d一流體流量系數;
Pi一孔板上、下游側取壓處流體密度，kg/m3；
Ad一孔板在工作狀態下的開孔面積，m2
△p一孔板上、下游側規定的取孔位置上所
測得的靜壓力差.kgf/m2(1kgf/m2=18.066 5 kPa);
流體流速膨脹系數。對不可壓縮流體，
e=1;對可壓縮流體.e<1,
當節流裝貫制作成后一些參數就確定了.上式可以表達為式中K一綜合系數.定值;
△p一孔板上、下游側規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構易于復制、簡單牢固、性能穩定可靠、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(或計算機系統)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.這樣易于形成規模生產.經濟效益高.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.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.其計量是否準確受到人們的普遍重視。流量計的精度是由其結構、測量原理、被測流體的性質、使用環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現.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流量標準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準裝置。檢定用的流量標準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.導致流量計測量結果產生不可忽視的誤差。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被測介質的物理性質
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的流量。流量測量是比較復雜的測量.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。所以當流量計出現精度下降時.應注意被測流體的物理性質是否有了改變。
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.則會產生誤差.嚴重時誤差可達100%。所以.根據對安裝條件要求的程度不同.對各種流量計必須嚴格區分對待.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流裝置的幾何形狀和流動動態是否偏離設計標準.因此在使用過程中必須定期做好系統的檢定、維護工作.對于實際使用中的壓力、溫度等工況參數的變化.應進行及時修正。可采用全補償的流量積算儀的積算方案.以減少計量誤差.確保計量精度。孔板流量計是一種從設計、制造到安裝使用要求很嚴格的儀表.任何一個環節的失誤都會產生很大的誤差.因此.如果嚴格遵循標準規定.它的精確測量是有保證的。孔板流量計的重復性與其他流量計(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節易使信號產生干擾波動.正是由于重復性不高.所以影響到其精確度的提高。
3孔板流量計的應用特點
孔板流量計是應用歷史悠久、實踐經驗豐富成熟、標準規范完善、品種規格齊全的一類流量計.20世紀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.測量的介質有液體、氣體、蒸汽.溶媒、物料等。雖然已出現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。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定可靠，有完善的檢定標準和規范.如有計量貿易糾紛.可在不停產的情況下由第三方計量機構依國家檢定規程到現場進行檢測.且其是按照國標生產的.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.數據具有權威性。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部門在線檢測.脫離實際使用現場.可信度大大降低。
由于孔板流量計的節流裝置(孔板)是依照國家標準生產的.國家標準GB2624 2006((流量測量節流裝置的設計安裝和使用》中的產品規格在DN20^-3 000 mm之間.因此.買賣雙方已認可加工孔板數據.可不進行標定。
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堵塞.但在停水后拆下清理后.測量孔板各項參數均合格.可繼續使用。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.在連續生產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勢:而在部分蒸汽流量上使用渦街流量計.現場蒸汽管道振動很大.對測量產生很大的影響.不用蒸汽時也有流量顯示.只能通過調整流量計設置和增加小信號切除來振動干擾.由此增加了測量的不準確性。
只有對孔板流量計按規范每年做好檢定、維護.定期排污檢查.才能長期準確使用。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確才用現場檢查及處理。
4孔板流量計的發展
針對孔板流量計精度較低.維護繁瑣.近年國內生產廠推出一系列改進辦法.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.從而減少維護量。
