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導致二氧化氮流量計測量結果產生誤差的因素有哪（nǎ）些
點擊次數：2399 發布時間：2020-11-06 08:11:19
一、二氧化氮流量計組成部分
二（èr）氧化氮流量計是將標（biāo）準孔板（bǎn）與差壓變送器配套組成的差壓式流量裝（zhuāng）置，可測量氣（qì）體、蒸汽、液體及（jí）天然氣的流量（liàng），廣泛應用（yòng）於石油、化工（gōng）、冶（yě）金、電力（lì）、供熱、供水等領域的過程控製和測量。如圖1所示。
二氧化氮流量（liàng）計組成（chéng）部分（fèn）
圖1二氧化氮流量計組成部分
1-標準孔板 2-引壓管路 3-三閥組 4-差壓計
二、二氧化氮流量計的工作原理
1、測量原理
二氧（yǎng）化氮流（liú）量計是以（yǐ）相似原理為根據，以實驗數據為基礎的（de）瞬時流（liú）量計。天然氣二氧化氮流量計（jì）基於流體在通過（guò）設置於流通（tōng）管道上的流動阻力（lì）件時產生的壓力差與流（liú）體流量（liàng）之間的確（què）定關係，通過測量差壓值求得流體流量。
2、流量方程（chéng）
如（rú）圖2所示，根據流動連續性方程（質量守恒定律）和伯努利方（fāng）程（能量守恒定律），天然（rán）氣二氧化（huà）氮（dàn）流量計的流量方程為（wéi）：
二氧化氮流量計（jì）的流量方程
公式（shì）（1）
式中：Q為體積流量；β為直徑（jìng）比，β=d/D；d為工作條（tiáo）件下節流件的孔徑；D為工作（zuò）條件下上（shàng）遊管道內徑；Ao為（wéi）節流（liú）件的開孔截麵積； C 為流出係數；ΔP為節流裝（zhuāng）置前後實際測得的差壓；p為節流裝置上遊流體密度；ε為可膨脹係數。
流體流經節流件時壓力和流速變化（huà）情況
圖2 流體（tǐ）流經節流件時壓力和流速變化情況
3、流動狀（zhuàng）態的要求
二氧化（huà）氮流量計的流出係數 C 是在特定的實驗（yàn）室參比條件（jiàn）下，通過大量的實驗數據推導得出的計算方法。因此，為了保證（zhèng）測量精度，對於氣流流動（dòng）狀態應符合如下四條（tiáo）要求：
3.1 流體必須（xū）是牛頓流體，在物理學和熱力學（xué）上是均勻（yún）的、單相的，或者可認為是單（dān）相的流體。
3.2 流體流動是穩定流或**間變化不大的緩變流。
3.3 流體必須滿管流，流經節流件前流動應達到充分紊流，流束平行於管道軸線且無旋轉，流經節流件時不發生相變。
3.4 流體通過孔板節流裝置（zhì）的流動，必須保持（chí）孔板下遊靜壓與（yǔ）孔板上遊靜壓之比不小於0.75，管道雷諾（nuò）數（shù）Re≥5000（角接取壓）和管道雷諾數Re≥1260β2D（法（fǎ）蘭取壓）。
三、二（èr）氧化氮流量計（jì）不（bú）確定（dìng）度分（fèn）析
由於（yú）存（cún）在取壓方式（角接取壓、法蘭取（qǔ）壓）的（de）影響；流量計（jì）算假（jiǎ）設條件等因素的影響；孔板加工（gōng）、安裝等技術要求。二（èr）氧化（huà）氮流量計的使（shǐ）用和流量計算必須嚴格遵（zūn）守規（guī）範規定，否則，其流量測量（liàng）的不確定度無法計算或誤差較大。
根據天（tiān）然氣二氧化氮流量計的流量方程（chéng）（公式1）可知，影響（xiǎng）流量測量的精度主要由流出係（xì）數C、可膨脹係數、差壓和天然氣的物（wù）性。
1、流出係（xì）數不確定度變（biàn）化
流出係數C是為了補償任意兩點的（de）摩擦（cā）影響所列入的一個經驗係數，它與節流件的幾何形狀、取壓位置及雷諾數（shù）等有關，通常由試驗確定。當直管段長度符合SY/T6143-2004的規定的節流前10D和節流後4D長的測量管（guǎn），圓度滿足不大於±0.3%的標準規定，則流（liú）出係數不確（què）定度δc/c隻隨β值的不同而不同。此時，當β≤0.6時，則δc/c=±0.6%；當（dāng）β<0.60時，則δc/c=±β%。
2、天然氣（qì）可膨脹係數不確定度變化
當所測天然氣流經孔板時，由於流速和壓力的（de）改變而伴隨著密度的改變（氣體壓力從P1降為p2，因（yīn）膨脹而使密度減小），為（wéi）適應此（cǐ）種變化以修正因假設密度等於常量而對流量引起的偏差，因此必須加人一個係數，這個係數被稱為可膨脹（zhàng）係數ε。
二氧化氮流量計公式
公式（2）
對於天然氣而言，可膨脹性（xìng）係數的不確定度為：δε/ε=±4（Δp/pi）%
它（tā）與（yǔ）二氧化氮（dàn）流量計實測差壓Δp成正比（bǐ），與靜壓p1成反比。目前在天然氣計量中差壓（yā）值一般在50000Pa之內，靜壓在1-1OMPa範圍內，因此 δε/ε*小為±0.00002%，*大為±0.2%或更大（dà）。
3、天（tiān）然氣密度測量不（bú）確定度δρ/ρ
密（mì）度取（qǔ）值按測量方法的不同而異，其一為（wéi）直接密（mì）度測量，由密度計直接（jiē）決定其值；天然氣密度（dù）測量的不確定（dìng）度δρ/ρ*小為±1.013%，*大（dà）為±1.571%或更大。
4、差壓P的不確定度
標準SY/T6143—2004中的流量實用（yòng）公式在應用能量方（fāng）程導出過程中，規定測量（liàng）管道水平（包括上、下遊側的測量管（guǎn））。因此，其上（shàng）、下遊取（qǔ）壓口的位置差為零，差壓Δp則是在孔（kǒng）板上、下遊側所規定的（de）取壓（yā）口位置上量（liàng）得的靜壓之差（chà）。
流量（liàng）計差壓公式
公式（3）
式中：ζΔp為差壓計的精度等級；Δpk為差壓計的量程；Δpf為預定差壓測量值。
由此可見，當所用差壓計（jì）的精度為（wéi）0.5級，量程為0~600kpa，預設差壓測景值為300kpa時，對於天然氣孔板流景計，置信概率為95%的測量總不（bú）確定度為：
天然氣流量（liàng）測量的總不確定度，據（jù）SY/T6143-2004規定，實際上就是測量係統的測量值與真值比較，置信概率為95%的準確度，其測量（liàng）的總不確定度δQn/Qn*小為±0.82%，*大為±4.52%或更大。
四、二氧化氮流量計使用中的測量誤差（chà）分析
在實際（jì）應用時，對於二氧化氮流量計如（rú）果使用不當，會造成很大的測（cè）量誤差，有時可達到20%左（zuǒ）右。在流量計的使用中，如何減少其測量誤差，必須考慮流量（liàng）的測量原理和結構形式，注意使（shǐ）用條件和測量對象的物理性質是否與所選用的流量計性能相適應。下麵（miàn）就其測量誤差進行分析：
1、流（liú）量計算方程描述流體是充滿（mǎn）圓管的、充分發展的定常流。若流動（dòng）狀態真實性（xìng）無法確定，如果仍按照原（yuán）有的儀表常數（shù）推（tuī）算流量，將與實際流（liú）量存在誤差。
2、天然氣以甲烷為主加上乙烷（wán）和其他少量的輕烴，真實相（xiàng）對密度小於或等於0.75。由於（yú）被測介質實際特性的不（bú）確定因素，以及實際物性變化影響儀表正常工作等對流量（liàng）測（cè）量的不（bú）確定度產（chǎn）生影響。
3、孔板（bǎn）的結（jié）構設計、 加工、 裝配、安裝、檢驗和使用必須符合標準規（guī）定的全部技（jì）術（shù）要（yào）求。由於各個裝置自（zì）身及環境條件因素引起的不（bú）確定因素。
4、孔板安（ān）裝不正確
管道水（shuǐ）平安裝，如果孔板開孔中心與管道中心（xīn）線不同（tóng）心；如（rú）果在（zài）安裝過程中存在引壓管堵塞及墊片等凸出物（wù），則會造成孔板前後壓差（chà）測量不（bú）準確，從而（ér）造成測量誤差。
5、孔板入口邊緣被（bèi）磨損
在使用中，由於流體的（de）磨蝕作用，使孔板（bǎn）的人口邊緣變鈍，被磨成圓形入口邊緣。結果是在相同的流（liú）量下，孔口收縮係數變大，造成差壓發生（shēng）變化，造成測量誤差。
6、孔板表麵的結垢
長期使用時，孔板表麵結據，使孔板（bǎn）的流通（tōng）麵積變小，從而造（zào）成差壓增大，使流量計測量值大於實際值，影響計量精度。
7、差（chà）壓變送器零點漂移和量程設置不當
由於時間較長，變送器的零（líng）點會發生漂移，這時（shí）差壓變送器的輸（shū）人（rén）和輸出信號發生變化。若不及時調整，會（huì）造成實測流量（liàng）值偏低或偏高。
二（èr）氧化氮流量計是將標（biāo）準孔板（bǎn）與差壓變送器配套組成的差壓式流量裝（zhuāng）置，可測量氣（qì）體、蒸汽、液體及（jí）天然氣的流量（liàng），廣泛應用（yòng）於石油、化工（gōng）、冶（yě）金、電力（lì）、供熱、供水等領域的過程控製和測量。如圖1所示。
二氧化氮流量（liàng）計組成（chéng）部分（fèn）
圖1二氧化氮流量計組成部分
1-標準孔板 2-引壓管路 3-三閥組 4-差壓計
二、二氧化氮流量計的工作原理
1、測量原理
二氧（yǎng）化氮流（liú）量計是以（yǐ）相似原理為根據，以實驗數據為基礎的（de）瞬時流（liú）量計。天然氣二氧化氮流量計（jì）基於流體在通過（guò）設置於流通（tōng）管道上的流動阻力（lì）件時產生的壓力差與流（liú）體流量（liàng）之間的確（què）定關係，通過測量差壓值求得流體流量。
2、流量方程（chéng）
如（rú）圖2所示，根據流動連續性方程（質量守恒定律）和伯努利方（fāng）程（能量守恒定律），天然（rán）氣二氧化（huà）氮（dàn）流量計的流量方程為（wéi）：
二氧化氮流量計（jì）的流量方程
公式（shì）（1）
式中：Q為體積流量；β為直徑（jìng）比，β=d/D；d為工作條（tiáo）件下節流件的孔徑；D為工作（zuò）條件下上（shàng）遊管道內徑；Ao為（wéi）節流（liú）件的開孔截麵積； C 為流出係數；ΔP為節流裝（zhuāng）置前後實際測得的差壓；p為節流裝置上遊流體密度；ε為可膨脹係數。
流體流經節流件時壓力和流速變化（huà）情況
圖2 流體（tǐ）流經節流件時壓力和流速變化情況
3、流動狀（zhuàng）態的要求
二氧化（huà）氮流量計的流出係數 C 是在特定的實驗（yàn）室參比條件（jiàn）下，通過大量的實驗數據推導得出的計算方法。因此，為了保證（zhèng）測量精度，對於氣流流動（dòng）狀態應符合如下四條（tiáo）要求：
3.1 流體必須（xū）是牛頓流體，在物理學和熱力學（xué）上是均勻（yún）的、單相的，或者可認為是單（dān）相的流體。
3.2 流體流動是穩定流或**間變化不大的緩變流。
3.3 流體必須滿管流，流經節流件前流動應達到充分紊流，流束平行於管道軸線且無旋轉，流經節流件時不發生相變。
3.4 流體通過孔板節流裝置（zhì）的流動，必須保持（chí）孔板下遊靜壓與（yǔ）孔板上遊靜壓之比不小於0.75，管道雷諾（nuò）數（shù）Re≥5000（角接取壓）和管道雷諾數Re≥1260β2D（法（fǎ）蘭取壓）。
三、二（èr）氧化氮流量計（jì）不（bú）確定（dìng）度分（fèn）析
由於（yú）存（cún）在取壓方式（角接取壓、法蘭取（qǔ）壓）的（de）影響；流量計（jì）算假（jiǎ）設條件等因素的影響；孔板加工（gōng）、安裝等技術要求。二（èr）氧化（huà）氮流量計的使（shǐ）用和流量計算必須嚴格遵（zūn）守規（guī）範規定，否則，其流量測量（liàng）的不確定度無法計算或誤差較大。
根據天（tiān）然氣二氧化氮流量計的流量方程（chéng）（公式1）可知，影響（xiǎng）流量測量的精度主要由流出係（xì）數C、可膨脹係數、差壓和天然氣的物（wù）性。
1、流出係（xì）數不確定度變（biàn）化
流出係數C是為了補償任意兩點的（de）摩擦（cā）影響所列入的一個經驗係數，它與節流件的幾何形狀、取壓位置及雷諾數（shù）等有關，通常由試驗確定。當直管段長度符合SY/T6143-2004的規定的節流前10D和節流後4D長的測量管（guǎn），圓度滿足不大於±0.3%的標準規定，則流（liú）出係數不確（què）定度δc/c隻隨β值的不同而不同。此時，當β≤0.6時，則δc/c=±0.6%；當（dāng）β<0.60時，則δc/c=±β%。
2、天然氣（qì）可膨脹係數不確定度變化
當所測天然氣流經孔板時，由於流速和壓力的（de）改變而伴隨著密度的改變（氣體壓力從P1降為p2，因（yīn）膨脹而使密度減小），為（wéi）適應此（cǐ）種變化以修正因假設密度等於常量而對流量引起的偏差，因此必須加人一個係數，這個係數被稱為可膨脹（zhàng）係數ε。
二氧化氮流量計公式
公式（2）
對於天然氣而言，可膨脹性（xìng）係數的不確定度為：δε/ε=±4（Δp/pi）%
它（tā）與（yǔ）二氧化氮（dàn）流量計實測差壓Δp成正比（bǐ），與靜壓p1成反比。目前在天然氣計量中差壓（yā）值一般在50000Pa之內，靜壓在1-1OMPa範圍內，因此 δε/ε*小為±0.00002%，*大為±0.2%或更大（dà）。
3、天（tiān）然氣密度測量不（bú）確定度δρ/ρ
密（mì）度取（qǔ）值按測量方法的不同而異，其一為（wéi）直接密（mì）度測量，由密度計直接（jiē）決定其值；天然氣密度（dù）測量的不確定（dìng）度δρ/ρ*小為±1.013%，*大（dà）為±1.571%或更大。
4、差壓P的不確定度
標準SY/T6143—2004中的流量實用（yòng）公式在應用能量方（fāng）程導出過程中，規定測量（liàng）管道水平（包括上、下遊側的測量管（guǎn））。因此，其上（shàng）、下遊取（qǔ）壓口的位置差為零，差壓Δp則是在孔（kǒng）板上、下遊側所規定的（de）取壓（yā）口位置上量（liàng）得的靜壓之差（chà）。
流量（liàng）計差壓公式
公式（3）
式中：ζΔp為差壓計的精度等級；Δpk為差壓計的量程；Δpf為預定差壓測量值。
由此可見，當所用差壓計（jì）的精度為（wéi）0.5級，量程為0~600kpa，預設差壓測景值為300kpa時，對於天然氣孔板流景計，置信概率為95%的測量總不（bú）確定度為：
天然氣流量（liàng）測量的總不確定度，據（jù）SY/T6143-2004規定，實際上就是測量係統的測量值與真值比較，置信概率為95%的準確度，其測量（liàng）的總不確定度δQn/Qn*小為±0.82%，*大為±4.52%或更大。
四、二氧化氮流量計使用中的測量誤差（chà）分析
在實際（jì）應用時，對於二氧化氮流量計如（rú）果使用不當，會造成很大的測（cè）量誤差，有時可達到20%左（zuǒ）右。在流量計的使用中，如何減少其測量誤差，必須考慮流量（liàng）的測量原理和結構形式，注意使（shǐ）用條件和測量對象的物理性質是否與所選用的流量計性能相適應。下麵（miàn）就其測量誤差進行分析：
1、流（liú）量計算方程描述流體是充滿（mǎn）圓管的、充分發展的定常流。若流動（dòng）狀態真實性（xìng）無法確定，如果仍按照原（yuán）有的儀表常數（shù）推（tuī）算流量，將與實際流（liú）量存在誤差。
2、天然氣以甲烷為主加上乙烷（wán）和其他少量的輕烴，真實相（xiàng）對密度小於或等於0.75。由於（yú）被測介質實際特性的不（bú）確定因素，以及實際物性變化影響儀表正常工作等對流量（liàng）測（cè）量的不（bú）確定度產（chǎn）生影響。
3、孔板（bǎn）的結（jié）構設計、 加工、 裝配、安裝、檢驗和使用必須符合標準規（guī）定的全部技（jì）術（shù）要（yào）求。由於各個裝置自（zì）身及環境條件因素引起的不（bú）確定因素。
4、孔板安（ān）裝不正確
管道水（shuǐ）平安裝，如果孔板開孔中心與管道中心（xīn）線不同（tóng）心；如（rú）果在（zài）安裝過程中存在引壓管堵塞及墊片等凸出物（wù），則會造成孔板前後壓差（chà）測量不（bú）準確，從而（ér）造成測量誤差。
5、孔板入口邊緣被（bèi）磨損
在使用中，由於流體的（de）磨蝕作用，使孔板（bǎn）的人口邊緣變鈍，被磨成圓形入口邊緣。結果是在相同的流（liú）量下，孔口收縮係數變大，造成差壓發生（shēng）變化，造成測量誤差。
6、孔板表麵的結垢
長期使用時，孔板表麵結據，使孔板（bǎn）的流通（tōng）麵積變小，從而造（zào）成差壓增大，使流量計測量值大於實際值，影響計量精度。
7、差（chà）壓變送器零點漂移和量程設置不當
由於時間較長，變送器的零（líng）點會發生漂移，這時（shí）差壓變送器的輸（shū）人（rén）和輸出信號發生變化。若不及時調整，會（huì）造成實測流量（liàng）值偏低或偏高。
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