摘要：能源計(jì)量是關(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(jì)進(jìn)行流體計(jì)量。介紹了孔板流量計(jì)的工作原理、影響流量計(jì)精度的因素等，提出盡管孔板流量計(jì)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(shí)施，使其使用性能得到了改善，故其仍將在流量計(jì)量中占居重要位置。
能源品種主要有蒸汽、自來水、Ｎ2、壓縮空氣、循環(huán)水、7 ℃水、－5 ℃水等，能源計(jì)量問題一直是公司節(jié)能降耗降成本的一件大事。公司計(jì)量設(shè)施以前主要采用節(jié)流孔板進(jìn)行流體計(jì)量�？装辶髁坑�(jì)因其簡單牢固、性能穩(wěn)定可靠、使用壽命長、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)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。
實(shí)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(yùn)輸和安裝上的困難，也使造價(jià)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(jì)、電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)等。但由于孔板流量計(jì)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。
1孔板差壓流量計(jì)工作原理和特點(diǎn)
孔板式差壓式流量計(jì)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(shí)，流速將在孔板處形成局部收縮，因而流速增加、靜壓力降低，于是在孔板前后便產(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(dòng)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：
式中
Ｑｍ———質(zhì)量流量，ｋｇ／ｓ；
Ｑｖ———容量流量，ｍ3／ｓ；
ｄ———流體流量系數(shù)；
ρ1———孔板 上、下 游 側(cè) 取 壓 處 流 體 密 度，ｋｇ／ｍ3；
Ａｄ———孔板在工作狀態(tài)下的開孔面積，ｍ2；
Δｐ———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＝18．0665ｋＰａ）；
ε———流體流速膨脹系數(shù)。對不可壓縮流體，ε＝1；對可壓縮流體，ε＜1。
當(dāng)節(jié)流裝置制作成后，一些參數(shù)就確定了，上式可以表達(dá)為：
式中
Ｋ———綜合系數(shù)，定值；
Δｐ———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(jì)的主要特點(diǎn)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(jià)格低廉等，整套流量計(jì)由孔板、差壓變送器和流量顯示儀（或計(jì)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(jì)，亦 可分開 生產(chǎn)，再靈活組裝。
2流量計(jì)的精度
目前，有用于不同目的的各種流量測量儀表，其計(jì)量是否準(zhǔn)確受到人們的普遍重視。流量計(jì)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(huì)影響流量計(jì)的精度復(fù)現(xiàn)，甚至大大降低流量計(jì)的精度，影響流量計(jì)的正常使用，偏離選擇的初衷。主要的影響因素有以下幾點(diǎn)。
2．1流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的實(shí)際使用精度
流量計(jì)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(shí)際使用精度要高于流量計(jì)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(dòng)狀況
在管道中或開口渠中流動(dòng)的流體，有不同的流動(dòng)狀況，例如層流、紊流、脈動(dòng)流、不均勻流等。特別是利用伯努利定理研制的流量計(jì)，要求是定常的流動(dòng)，并且流速分布均勻，例如孔板流量計(jì)。如果管道中有障礙物，則會(huì)引起流動(dòng)的劇烈變化，導(dǎo)致流量計(jì)測量結(jié)果產(chǎn)生不可忽視的誤差。流量計(jì)在安裝時(shí)，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(jì)都是在實(shí)際的特定條件下正常使用的，沒有一種流量計(jì)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(jì)測量流量時(shí)，不宜測量粘度大的流體流量，測量蒸汽時(shí)，要把壓力和溫度信號實(shí)時(shí)采集到流量表中進(jìn)行修正。超聲波流量計(jì)不能測量氣體，在測量的流體中含有較大、較多固體顆粒時(shí)，將大大影響測量精度。所以當(dāng)流量計(jì)出現(xiàn)精度下降時(shí)，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(jì)
許多流量計(jì)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(dòng)流體中的流量計(jì)。若孔板流量計(jì)中的孔板與管道的同心度不好，則會(huì)產(chǎn)生誤差，嚴(yán)重時(shí)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(jì)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(jì)的測量精度。
孔板流量計(jì)精度為0．5級、1級，而實(shí)際使用中的精度為 1．5 或 2�？装迨芮昂笾惫芏斡绊懕容^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）。由于影響孔板流量計(jì)測量精度的根本原因是節(jié)流裝置的幾何形狀和流動(dòng)動(dòng)態(tài)是否偏離設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)修正�？刹捎萌a(bǔ)償?shù)牧髁糠e算儀的積算方案，以減少計(jì)量誤差，確保計(jì)量精度�？装辶髁坑�(jì)是一種從設(shè)計(jì)、制造到安裝使用要求很嚴(yán)格的儀表，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的失誤都會(huì)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�？装辶髁坑�(jì)的重復(fù)性與其他流量計(jì)（渦街流量計(jì)、超聲流量計(jì)、電磁流量計(jì)）相比要低，其原因?yàn)檩敵鲂盘枮槟M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(dòng)，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(jì)的應(yīng)用特點(diǎn)
孔板流量計(jì)是應(yīng)用歷史悠久、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)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(jì)，20世紀(jì)50年代以前 它可能是唯一的 天然氣流量計(jì)。70～80年代藥廠普遍采用了孔板流量計(jì)，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(jì)（電磁、超聲波、渦街等流量計(jì)），但這些流量計(jì)無法測量有些場所的介質(zhì)。如電廠供給用戶的蒸汽，計(jì)量都采用孔板流量計(jì)，其原因主要是孔板流量計(jì)性能穩(wěn)定可靠，有完善的檢定標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，如有計(jì)量貿(mào)易糾紛，可在不停產(chǎn)的情況下由第三方計(jì)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(jì)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(jì)，就要拆卸下來送到相關(guān)部門在線檢測，脫離實(shí)際使用現(xiàn)場，可信度大大降低。
由于孔板流量計(jì)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(jì)安裝和使用》中的產(chǎn)品規(guī)格在 ＤＮ20～3000ｍｍ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(jì)的使用年限一般為10～15ａ。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(shí)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(xiàng)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5～10ａ。超聲波流量計(jì)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(jià)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(jì)，現(xiàn)場蒸汽管道振動(dòng)很大，對測量產(chǎn)生很大的影響，不用蒸汽時(shí)也有流量顯示，只能通過調(diào)整流量計(jì)設(shè)置和增加小信號切除來振動(dòng)干擾，由此增加了測量的不準(zhǔn)確性。
只有對孔板流量計(jì)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(jì)、超聲波流量計(jì)、渦街流量計(jì)，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(jì)的發(fā)展
針對孔板流量計(jì)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(jì)，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1∶10，來減少引壓管對測量的影響，從而減少維護(hù)量。
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，孔板流量計(jì)中的差壓變送器和流量顯示儀有了突出的進(jìn)展，隨著新標(biāo)準(zhǔn)的制定、推出，預(yù)計(jì)今后孔板流量計(jì)仍將在流量計(jì)量中占居重要的位置。
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