孔板流量計誤差原因分析與修正

陳瑛

摘 要：本文首先介紹了孔板流量計計量的基本原理，進而分析了孔板流量計在實際使用過程中產生誤差的主要原因，并提出了提高計量精度的措施與建議，為孔板流量計的標準化、智能化發展提供依據。

關鍵詞：孔板流量計；基本原理；誤差；修正措施

中圖分類號：TH814 文獻標識碼：A

差壓流量計是在工業場合應用極為廣泛的一種流量計量儀器，對于氣體、液體和蒸汽的流量都可以測定。據數據統計，工業場合差壓流量計的使用占流量儀表總數的1/3以上，此中應用最普遍的是由差壓計和節流裝置構成的節流式流量計。

差壓流量計所采用的典型節流件主要為孔板、文丘里管、噴嘴和文丘里噴嘴等。孔板流量計上世紀初便被最先用于天然氣流量的測定。截止目前，大量學者已對孔板流量計的結構設計進行深入探討，使孔板流量計逐步趨于標準化。根據孔板流量計的測量原理，可以直接確定節流件前后差壓與流量的關系，此特性是孔板流量計所獨有的。

1 孔板流量計的計量原理

在管道中安裝一個流通面積小于管道截面積的節流部件，節流件的變截面效應可使流體在經過節流件時產生局部收縮，流速急劇增加，壓強明顯變小，從而在節流件前后截面差生壓差。針對某一標準節流裝置，如果管道、計量裝置、測壓位置及流體參數均保持恒定，節流件前后截面的差壓與管道流量間存在一定的函數關系。因此，可以通過直接測量節流件前后截面的壓差，間接計量流量。

2 孔板流量計的誤差原因分析

2.1 流體本身特性的影響

管道中流體自身的溫度、壓力等特性參數極易受到環境溫度的影響產生波動，進而影響孔板流量計的測量精度。盡管溫度等環境參數對流體粘度的影響并不明顯，但仍影響孔板流量計的計量精度和準確度。經驗表明，孔板流量計常用于單相流體流量的測定，針對多相流體流動，其精度將受到嚴重的干擾。

2.2 流量積算方式的影響

將孔板節流裝置與各種二次測量儀表相結合，就形成了多種流量積算的方法。如果在流量計量過程中，測量系統不按照計量標準安裝對應的二次測量儀表，流量積算時便不能對流體壓力、溫度的變化進行補償，測量精度將難以保證[3]。針對此問題，可以采用先進的微計算機技術對流量進行精確的計算，持續地對流量進行補償。

2.3 結構及附屬儀器的影響

孔板流量計的結構也會造成很多誤差，主要包括：孔板和管道的直徑比改變；孔板發生變形；孔板表面粗糙度不達標等因素，都將影響孔板流量計的計量精度。同時附屬儀器的影響也不可忽視。比如，如果下游引壓管與流量儀表間的連接件產生漏氣、堵塞等狀況，會導致流量計的計量流量略大。另外，差壓變送器的零點通常需要校準。

2.4 安裝條件的影響

使用場地通常不能達到流量計上游最短直管段長度的要求，致使管線布置經常發生偏離。同時為了避免進口流體流動狀況對流量計計量精度的影響，要求孔板流量計上游具有最短直管段長度，但在實際中一般很難滿足。另外流量、流速等電子信號設備應遠離存在電磁干擾的場合，保證其工作性能。

2.5 環境條件的影響

使用環境條件嚴重影響孔板流量計的性能，比如流體溫度急劇變化將增加管道內的流體的濕度，加速腐蝕；環境溫度直接決定流體的密度、粘度等物性參數；流量計的結構尺寸發生變化等。

3 提高計量精度的改進辦法

3.1 設計安裝應嚴格遵循標準

必須依照標準進行孔板節流裝置的設計，根據孔板前阻力件形式配接至少30倍管徑的直管段，從而減小計量誤差[5]。在安裝場地不允許的場合，必須在上游直管段上加設整流器，且孔板的側面務必與管道中心線垂直。同時安裝時應正確選擇壓差計的型號與量程[4]。

3.2 避免流體脈動，保證良好的流動狀況

在符合計量能力的前提下，盡量選用較小內徑測量管，保證管道內流體在高雷諾數下運行，抑制脈動流的產生。采用上下游相同長度的短引壓管線，抑制引壓管線系統中阻力件對流動所造成的影響。消除流體中夾帶的雜質。

3.3 采用定值節流裝置

通過定值節流裝置、差壓變送器、智能流量積算儀的綜合使用，便能實現流量的智能化計量。同時采用定值節流裝置有利于產品的大批量生產，實現節流裝置產品標準化，進而提高計量的準確度和精度。

3.4 推動計量的智能化發展

隨著微型傳感器和微計算機技術的飛速發展，流量計量已逐步向在線、實時、智能的方向發展，對傳感器和采集、儲存及傳輸數據等模塊進行數據集成，實現計量方式的智能化處理，不斷提升計量精度。

3.5 加強管理培訓，定期檢修維護

加強計量職工的業務培訓，提高其計量能力，盡可能避免操作不當造成的計量誤差。完善計量過程的監管制度，健全定期檢修和維護制度，及時檢測并消除偏差，保證計量儀器的精度。

結論

盡管孔板流量計的結構十分簡單，但影響其計量精度的原因十分復雜。本文主要針對使用過程中常見的影響因素進行分析，并提出相應的解決措施。總體來看，如果孔板流量計的結構設計及安裝均按照標準進行，采用先進的智能檢測設備在線檢測，并定期進行計量計的檢修維護，便可減小誤差，提高計量精度。

參考文獻

[1]程躍.智能孔板流量計的設計與研究[D].西南大學，2006.

[2]楊紅.影響標準孔板流量計計量精度因素的定量分析研究[D].西南石油大學，2012.

[3]張琳，李長俊.天然氣孔板流量計計量誤差分析及改進措施[J].石油礦場機械，2006，35（02）：59-61.

[4]霍磊.淺談孔板流量計測量誤差分析及改進措施[J].科技信息，2014（07）：52.

[5]周中強，張衛敏，錢國梁.差壓式孔板流量計的誤差來源與控制措施分析[J].中國石油和化工標準與質量，2013（09）：118.

[6]張琳，李長俊.天然氣孔板流量計計量誤差分析及改進措施[J].石油礦場機械，2006，35（02）：59-61.