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孔板流量计的安装与发展

时间:2015-07-18 浏览次数:531

1.. 国内若干现状
   1. 1.. 孔板流量计性依然存在:
   孔板流量计在各类流量计中是使用普遍、用量较大, 但又是对其不满意见较多的一类流量计。国内有一股否定其使用价值的潮流, 可以不夸张地说, 孔板流量计正在经历一场信任危机。反观国外, 似乎未见类似的情况, 相反地, 历届流量测量国际学术会议, 仍有此类流量计的研究试验论文, 当然论文数目中, 一些新型流量计需探讨的问题比较多, 而孔板流量计论文少则反映了其较成熟。在一些重要的计量领域, 例如天然气流量测量, 它仍然是主力仪表之一, 在高温蒸汽流量测量领域可代替的仪表似乎不多。另外, 一个值得注意的现象, 许多新型流量计的研究试验数据常与孔板流量计的数据相对照未得到确认, 2003年1月美国石油学会(AP I) 新的..石油测量手册..第5章第7节..差压式流量计测试协议..规定, 用于试验差压流量计的流量标准装置的动态溯源要使用孔板流量计作为传递标准。
  1. 2.. 孔板流量计受质疑的原因:
  为什么国内孔板流量计会沦落到如此地步呢? 以下为可能存在的几方面原因。
  1. 2. 1.. 加工制造的问题:
   孔板是一块中间有圆孔的落板, 其结构形状再简单不过了, 现在任何一台车床, 任何一位加工师傅都可轻而易举地进行加工, 现行节流装置设计的使用方式为对号入座式, 其加工质量计量部门难以进行有效的检验和监督, 因此国内孔板加工制造的质量令人担忧, 说它达到粗制滥造的地步也不为过。作者不禁回忆起几十年前的一件事, 20世纪70年代上海工业自动化仪表研究所为了规范孔板的加工制造, 选择国内当时zui的6家节流装置生产厂, 请各厂派一位zui的加工师傅到上海, 在上海自动化仪表一厂同一车床上加工一块同规格( DN100)的标准孔板, 然后把6块孔板拿到水流量标准装置上进行流出系数的测试, 其结果令大家大吃一惊, 6块孔板的流出系数互相偏差竟超出标准规定的不确定范围。此事证明孔板加工大有学问, 并不简单。据后来研讨说明加工质量与刀具、进刀量和润滑剂等都有关, 当然主要决定于加工师傅的技术水平。目前有一种说法, 孔板入口边缘锐利度磨损、精度丧失、性能不稳定。加工再好有什么用? 孔板入口边缘钝化是孔板的本质缺陷, 从20世纪30年代孔板结构形式标准化后, 国际流量界非常重视这个问题, 进行了大量的试验研究, 在长期不屈不扰的努力下, 已取得丰硕成果, 可以说已基本上可以解决此问题, 现在的问题是使用者没有采取必要的措施进行周期检定, 甚至未利用有关资料进行估算补偿。这里还要补充一句, 当管径DN .. 250 mm 时, 钝化的影响可以忽略不计。孔板入口边缘钝化的修正是基于孔板结构形状及技术要求完全符合标准规定这个前提条件的, 如果孔板本身加工就不规范, 修正就无从谈起。节流件加工是否符合标准规定还会影响到后续的安装使用问题, 例如节流件偏心, 环室有台阶和取压口位置和质量等许多是依靠公差配合来达到要求, 无法进行测量检验, 因此制造这一环节非常重要, 发生了偏差是难以补偿的。
   1. 2. 2.. 安装使用的问题
   安装使用的标准化规定是ISO5167的核心内容之一, 新标准依据近十余年高质量的试验研究对旧标准的内容进行修订, 尤其现场使用中的一些措施是旧标准所欠缺的, 因此贯彻标准中这方面的规定是保证测量高质量的基础。
    以下我们列举国内一些常见的偏离标准的现象。标准规定节流装置上游侧管道内径D 必须实测, 其偏差不大于0. 3%, 但是在设计及使用时采用公称通径作为内径值是很普遍的。
   孔板入口边缘钝化使流出系数偏移, 应进行估值修正, 这是孔板周期检定的一项必须要做的工作, 修正方法有的, 亦有粗略的, 要视具体对象而定, 已有各种方法满足不同层次的需要, 可是这个工作到底有多少使用者在进行? 
   饱和水蒸汽为汽水两相流, 当干度较低时(水分含量大, 在供汽末端是常发生的) , 超出标准允许的工作条件, 应该采取一些措施来补救, 如采用自动疏水器分离水分, 否则计量将产生较大的误差, 在设计阶段亦可采用气液两相流的流量计算式进行设计, 使设计更接近实际流动模型以提高设计的准确度。目前这些问题仍然不被设计者及使用者重视, 饱和水蒸汽流量测量误差大是普遍存在的问题, 这是不足为怪的。
   标准节流装置上游侧管道内壁粗糙度有规定, 它是影响节流装置出系数的一个重要因素, 在长期使用时, 管道内壁侵蚀、积垢会改变其粗糙度, 应该由定期维护来解决, 此项工作有多少使用者进行过? 现场管道条件常出现直管段长度不足, 这是一个普遍的问题, 应该指出, 标准规定的直管长度要求分为二档, 短的要比长的增加0. 5%附加不确定度, 而短的、长的相差约为一倍之多, 对精度要求不高的对象缩短直管段长度而增加测量误差是一种解决矛盾的办法。
   总之, 在现场偏离标准并非个别现象, 使用者应该掌握如何进行修正或估算的办法, 节流式差压流量计积累这方面资料非常丰富, 它是此类流量计实力较为雄厚的标志, 亦是流量计能够广泛使用的重要原因。
   1. 2. 3.. 选型使用的问题
   为适应现场流量测量的复杂情况, 已经发展了种类繁多的流量计品种, 针对具体的使用对象选择合适的流量计是关系到应用能否成功的关键一环, 所有流量计都应该用其所长避其所短才能充分发挥其特点, 前面我们谈到国内孔板流量计正在经历一场信任危机, 似乎对孔板流量计选型不当有很大关系。早在20世纪70年代当时孔板流量计大量采用在工业生产过程中, 大有..包打天下之嫌.., 当时容积式和浮子式仅少量使用于中小流量场合, 而新型流量计如涡轮、电磁、超声、涡街等尚处于初期发展阶段, 现实情况迫使孔板流量计到处使用实属无奈之举。现在情况已有根本改变, 如果再不考虑孔板流量计哪些场合可用哪些场合不宜用, 再一味责怪它似不太公平。这里我们举一个实例, 钢铁工业大口径煤气流量测量, 长期以来一直采用标准孔板或圆缺孔板的差压流量计, 现场工作条件为阻流件类型复杂、直管段长度短、介质脏污腐蚀易堵塞等, 皆是孔板流量计之短, 使用效果差是必然的。近年选用一种插入式流量计.. .. .. 测管式流量计后情况有了好转, 说明选型的正确与否非常重要。在节能降耗日益紧迫的今天, 孔板流量计的高压损缺引起强烈关注, 国内已有人建议其使用口径不宜超过DN200, 因为大口径的能耗是一笔大数目, 采用其它低压损流量计代替是明智之举。 1.. 国内若干现状
   1. 1.. 孔板流量计性依然存在
   孔板流量计在各类流量计中是使用普遍、用量较大, 但又是对其不满意见较多的一类流量计。国内有一股否定其使用价值的潮流, 可以不夸张地说, 孔板流量计正在经历一场信任危机。反观国外, 似乎未见类似的情况, 相反地, 历届流量测量国际学术会议, 仍有此类流量计的研究试验论文, 当然论文数目中, 一些新型流量计需探讨的问题比较多, 而孔板流量计论文少则反映了其较成熟。在一些重要的计量领域, 例如天然气流量测量, 它仍然是主力仪表之一, 在高温蒸汽流量测量领域可代替的仪表似乎不多。另外, 一个值得注意的现象, 许多新型流量计的研究试验数据常与孔板流量计的数据相对照未得到确认, 2003年1月美国石油学会(AP I) 新的..石油测量手册..第5章第7节..差压式流量计测试协议..规定, 用于试验差压流量计的流量标准装置的动态溯源要使用孔板流量计作为传递标准。
  1. 2.. 孔板流量计受质疑的原因
  为什么国内孔板流量计会沦落到如此地步呢? 以下为可能存在的几方面原因。
  1. 2. 1.. 加工制造的问题
   孔板是一块中间有圆孔的落板, 其结构形状再简单不过了, 现在任何一台车床, 任何一位加工师傅都可轻而易举地进行加工, 现行节流装置设计的使用方式为对号入座式, 其加工质量计量部门难以进行有效的检验和监督, 因此国内孔板加工制造的质量令人担忧, 说它达到粗制滥造的地步也不为过。作者不禁回忆起几十年前的一件事, 20世纪70年代上海工业自动化仪表研究所为了规范孔板的加工制造, 选择国内当时zui的6家节流装置生产厂, 请各厂派一位zui的加工师傅到上海, 在上海自动化仪表一厂同一车床上加工一块同规格( DN100)的标准孔板, 然后把6块孔板拿到水流量标准装置上进行流出系数的测试, 其结果令大家大吃一惊, 6块孔板的流出系数互相偏差竟超出标准规定的不确定范围。此事证明孔板加工大有学问, 并不简单。据后来研讨说明加工质量与刀具、进刀量和润滑剂等都有关, 当然主要决定于加工师傅的技术水平。目前有一种说法, 孔板入口边缘锐利度磨损、精度丧失、性能不稳定。加工再好有什么用? 孔板入口边缘钝化是孔板的本质缺陷, 从20世纪30年代孔板结构形式标准化后, 国际流量界非常重视这个问题, 进行了大量的试验研究, 在长期不屈不扰的努力下, 已取得丰硕成果, 可以说已基本上可以解决此问题, 现在的问题是使用者没有采取必要的措施进行周期检定, 甚至未利用有关资料进行估算补偿。这里还要补充一句, 当管径DN .. 250 mm 时, 钝化的影响可以忽略不计。孔板入口边缘钝化的修正是基于孔板结构形状及技术要求完全符合标准规定这个前提条件的, 如果孔板本身加工就不规范, 修正就无从谈起。节流件加工是否符合标准规定还会影响到后续的安装使用问题, 例如节流件偏心, 环室有台阶和取压口位置和质量等许多是依靠公差配合来达到要求, 无法进行测量检验, 因此制造这一环节非常重要, 发生了偏差是难以补偿的。
   1. 2. 2.. 安装使用的问题
   安装使用的标准化规定是ISO5167的核心内容之一, 新标准依据近十余年高质量的试验研究对旧标准的内容进行修订, 尤其现场使用中的一些措施是旧标准所欠缺的, 因此贯彻标准中这方面的规定是保证测量高质量的基础。
    以下我们列举国内一些常见的偏离标准的现象。标准规定节流装置上游侧管道内径D 必须实测, 其偏差不大于0. 3%, 但是在设计及使用时采用公称通径作为内径值是很普遍的。
   孔板入口边缘钝化使流出系数偏移, 应进行估值修正, 这是孔板周期检定的一项必须要做的工作, 修正方法有的, 亦有粗略的, 要视具体对象而定, 已有各种方法满足不同层次的需要, 可是这个工作到底有多少使用者在进行? 
   饱和水蒸汽为汽水两相流, 当干度较低时(水分含量大, 在供汽末端是常发生的) , 超出标准允许的工作条件, 应该采取一些措施来补救, 如采用自动疏水器分离水分, 否则计量将产生较大的误差, 在设计阶段亦可采用气液两相流的流量计算式进行设计, 使设计更接近实际流动模型以提高设计的准确度。目前这些问题仍然不被设计者及使用者重视, 饱和水蒸汽流量测量误差大是普遍存在的问题, 这是不足为怪的。
   标准节流装置上游侧管道内壁粗糙度有规定, 它是影响节流装置出系数的一个重要因素, 在长期使用时, 管道内壁侵蚀、积垢会改变其粗糙度, 应该由定期维护来解决, 此项工作有多少使用者进行过? 现场管道条件常出现直管段长度不足, 这是一个普遍的问题, 应该指出, 标准规定的直管长度要求分为二档, 短的要比长的增加0. 5%附加不确定度, 而短的、长的相差约为一倍之多, 对精度要求不高的对象缩短直管段长度而增加测量误差是一种解决矛盾的办法。
   总之, 在现场偏离标准并非个别现象, 使用者应该掌握如何进行修正或估算的办法, 节流式差压流量计积累这方面资料非常丰富, 它是此类流量计实力较为雄厚的标志, 亦是流量计能够广泛使用的重要原因。
   1. 2. 3.. 选型使用的问题
   为适应现场流量测量的复杂情况, 已经发展了种类繁多的流量计品种, 针对具体的使用对象选择合适的流量计是关系到应用能否成功的关键一环, 所有流量计都应该用其所长避其所短才能充分发挥其特点, 前面我们谈到国内孔板流量计正在经历一场信任危机, 似乎对孔板流量计选型不当有很大关系。早在20世纪70年代当时孔板流量计大量采用在工业生产过程中, 大有..包打天下之嫌.., 当时容积式和浮子式仅少量使用于中小流量场合, 而新型流量计如涡轮、电磁、超声、涡街等尚处于初期发展阶段, 现实情况迫使孔板流量计到处使用实属无奈之举。现在情况已有根本改变, 如果再不考虑孔板流量计哪些场合可用哪些场合不宜用, 再一味责怪它似不太公平。这里我们举一个实例, 钢铁工业大口径煤气流量测量, 长期以来一直采用标准孔板或圆缺孔板的差压流量计, 现场工作条件为阻流件类型复杂、直管段长度短、介质脏污腐蚀易堵塞等, 皆是孔板流量计之短, 使用效果差是必然的。近年选用一种插入式流量计.. .. .. 测管式流量计后情况有了好转, 说明选型的正确与否非常重要。在节能降耗日益紧迫的今天, 孔板流量计的高压损缺引起强烈关注, 国内已有人建议其使用口径不宜超过DN200, 因为大口径的能耗是一笔大数目, 采用其它低压损流量计代替是明智之举。

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