流量測量準確度的現(xiàn)場驗證

五.流量測量準確度的現(xiàn)場驗證5-01

5.1流量測量系統(tǒng)的零點校驗（1）保證流過流量計的流體確實為零。（2）流量計測量管道中必須充滿被測介質(zhì)（對于電磁流量計尤為重要）（3）小信號切除應先退出再檢查流量計零點。（4）渦街流量計在流量為零時，容易引入干擾，尤其是管道和環(huán)境的振動。（5）差壓式流量計中，差壓變送器零點好并不等于流量計零點好。5-02

5.2用容積法校驗流量計

適用于小口徑液體流量校驗。流量校驗點一般取常用流量?？稍诓挥绊懮a(chǎn)操作的情況下進行。容器的容積不應小于1min的輸送量。圖6.14容積法校驗系統(tǒng)圖5-03

5.3用稱量法校驗流量計

適用于公稱通徑較小的液體流量校驗。不適用于腐蝕性流體。以衡器為標準器，質(zhì)量與密度計算得到體積流量。圖6.15稱量法現(xiàn)場校驗管路連接圖5-04

5.4標準表法現(xiàn)場校驗比對（一）

標準表法既適用于液體也適用于氣體。

標準表準確度足夠時，可實現(xiàn)校驗、校準。標準表準確度等級不夠時，可實現(xiàn)比對。前后直管段長度必須滿足規(guī)程要求。圖6.16標準表法現(xiàn)場校驗管路連接圖5-05

標準表法現(xiàn)場校驗比對（二）

用體積管或多聲道超聲流量計對現(xiàn)場流量計進行校驗，校驗用接口必須事先準備好。

天然氣門站計量標準中，就要求若干臺用于交接的流量計要配一臺標準表，通過閥門切換可對各臺流量計進行檢定。圖5.2成品油裝船批量控制系統(tǒng)5-06

標準表法現(xiàn)場校驗比對（三）用夾裝式超聲流量計對流量計進行現(xiàn)場比對。①管道中流體的雷諾數(shù)ReD對超聲流量計的示值有影響，在ReD≥5000后，儀表才能穩(wěn)定指示。所以流速太低時，不宜使用。

②管道內(nèi)流體流速分布不均勻，對儀表示值影響較大。如果換能器安裝位置上、下游存在彎頭、異徑管、閥、泵或管道內(nèi)有阻流物等，流體形成橫向二次流，流速分布偏離，在直管段長度不夠時，測量精確度下降，在有旋渦的情況下甚至不能測量。圖6.18上游直管段的影響5-07

標準表法現(xiàn)場校驗比對（四）③管道內(nèi)徑和壁厚尺寸必須實際精確測量，不能用各義值代替。據(jù)富士電機公司資料介紹，管道內(nèi)徑誤差±1％，會引起約±3％的流量誤差。

④注意管道內(nèi)壁沉積結垢，因為這使得聲道偏離原預設的聲道，也改變了流通截面積。有的舊管道結垢嚴重或起皮，以致無法正常測量流量。圖6.22換能器安裝位置5-08

標準表法現(xiàn)場校驗比對（五）⑤換能器安裝在水平管道上時，為避開管道頂部可能存在的氣隙和底部可能沉積的泥沙或其他固形物，應盡可能安裝在與水平成±45°角的位置，如圖6.19所示。

⑥換能器不能安裝在管道焊縫或法藍安裝處。圖6.23安裝避開焊縫和法藍5-09

標準表法現(xiàn)場校驗對比（六）⑦保證直管段長度

圖6.24直管段基本要求5-10

5.5驗證方法之一物料平衡法原理：質(zhì)量守恒

流體從封閉管道的一端連續(xù)地流到另一端，在管道內(nèi)充滿被測流體而且工況穩(wěn)定的條件下，可忽略管道中物料滯留量的變化，因而在管道的始端和末端所測量到的流體總量應是相等的。

用于物料交接的一根管道上，交接雙方各裝一套計量表。鍋爐的產(chǎn)汽流量應與進水流量相等（停止排污時）。各分表之和總表示值應相等。用凝結水的總量驗證蒸汽量。

5-11物料平衡驗證法的應用案例（一）案例1：云南煙草

案例：一根管道兩臺表，一臺是E+HDN200渦街，另一臺是DY150，用戶訴F≥5t/h，兩臺表示值相符，F(xiàn)小時，相差很多。

診斷：P=1.6MPa,DN200儀表最小可測流量為3.5t/h，F(xiàn)＜5t/h后，靠近最小可測流量。

案例2：上海金茂大廈PRV6流量計口徑太大引出的問題進分配器是四臺10t/h鍋爐，出分配器有7路，四進七出之間的總量平衡，冬季很好，但夏季，管損大于10%。原因：分表中一臺口徑太大，在夜間流量小于最小可測流量。

5-12物料平衡驗證法的應用案例（二）案例3：鍋爐進水溫度偏低，引起產(chǎn)汽量比進水量大2%。青島某廠的一臺220t/h電站鍋爐，發(fā)汽流量總是比鍋爐進水流量大2%。原因：高加未開，進水溫度比設計條件低50℃，導致密度偏高4%。

5-13超聲流量計直管段長度不夠引出的問題例4：有一幢大樓低區(qū)冷凍水系統(tǒng)（見圖6.25）流量測量總表與各分表示值之和差5％。該系統(tǒng)共有12臺分表，管徑從DN80～DN200，均用IFM型電磁流量計測量流量，而總管為DN600，采用AT868型夾裝式超聲流量計測量流量。

圖6.25低區(qū)供冷系統(tǒng)5-14間歇發(fā)料系統(tǒng)的回流引入的誤差例5：間歇發(fā)料系統(tǒng)，停泵期間泵出口外管內(nèi)存料返回到泵的進口。圖6.26液料間歇輸送系統(tǒng)

上海某氯堿廠用泵將料液從一個部門打到另一個部門。

輸送量由一臺智能電磁流量計測量。

當一批料輸送完畢泵即停止運轉(zhuǎn)，于是泵出口外管內(nèi)的料液返回泵的進口。由于外管直徑大，線路長，所以每次返回量較大。流量計所計總量比儲槽中用容積法所計總量大。5-15并聯(lián)運行的兩臺鍋爐產(chǎn)汽流量重復計量圖6.27鍋爐蒸汽計量系統(tǒng)圖

兩臺鍋爐中一臺發(fā)汽另一臺熱備。發(fā)現(xiàn)發(fā)汽量比耗汽總量大很多。原因之一：熱備鍋爐自然散熱。原因之二：蒸汽壓力波動時，備用爐汽包充汽—排汽，導致流量計潛動。原理：將與被測流量相關聯(lián)的有關數(shù)據(jù)代入熱量平衡方程式，計算出流量理論值，用以驗證流量計示值。例7：有一臺除氧器用壓力為p=1.2MPa（表壓力），溫度為250℃的蒸汽經(jīng)減壓后直接加熱進水，除氧器進水溫度為45℃，出水溫度為105℃，在鍋爐產(chǎn)汽流量為15t/h的條件下，除氧器消耗蒸汽應為多少？解：設除氧器加熱蒸汽流量為xkg/h，則除氧器進水流量應為(15000–x)kg/h，從蒸汽的溫度和壓力參數(shù)查表知其比焓為2954kJ/kg，1kg蒸汽變成105℃冷凝水放出的熱量為2514kJ，則根據(jù)熱量平衡關系有下面的方程式成立。單位質(zhì)量蒸汽放熱量·蒸汽流量＝水的比熱容·（出水溫度－進水溫度）·進水流量將已知數(shù)據(jù)代入上式得：2541x=4.1868·（105－45）·（15000－x）x=1363kg/h5-165.6驗證方法之二：能量平衡法根據(jù)設備能力來估算流量是個“古老”的方法，早在幾十年前，煤氣公司就用煤氣壓縮機開機臺時作為輸送煤氣的計量手段，直到有了較先進的煤氣流量計的現(xiàn)在，這一方法仍作為監(jiān)視、核對流量計示值的手段。運用該方法時，應注意下面各點：a.壓縮機出口壓力應為規(guī)定值，因為出口壓力不同，壓縮機的內(nèi)泄量也相應變化。如果達不到規(guī)定值，應計入此因素對排氣量的影響。b.設備的效率同其完好狀況密切相關，在其完好狀況不佳時，輸出流量相應減小。c.

壓縮機畢竟不是計量器具，它沒有計量準確度的概念，同一種型號同一個規(guī)格的壓縮機，在規(guī)定的條件下考核，排氣量也允許有-5%~+10%的差異[15]。多年來人們沿用這一方法，一是煤氣壓縮機出現(xiàn)得早，在其投入工業(yè)應用時，還沒有合適的流量計可選用；二是有“定排量”（positivedisplacement）的概念，即壓縮機每旋轉(zhuǎn)一周或每往復一次，就有固定量的氣體被吸入和排出。三是因為出口壓力很低，機內(nèi)泄漏可以忽略，在其他類型的壓縮機上，因為出口壓力較高，機內(nèi)泄漏受多種因素影響，仍使用這個方法不夠可靠。5-175.7驗證方法之三：設備能力估算法例8：兩臺同規(guī)格水泵由于實際性能差異引發(fā)的誤解某水廠兩臺同規(guī)格水泵輸給兩條管線，分別裝有DN600mm電磁流量計，布置如圖6.25所示。該水廠運行人員從泵銘牌上的額定流量來核對儀表讀數(shù)，稱泵A通A表（即關閉閥C）儀表誤差+(10～15)%，泵B通B表誤差為－5%，認為兩臺儀表均不準確。儀表廠服務人員即利用裝有閥C的有利條件，試測泵A通B表和泵B通A表的流量，得出與上述相近的數(shù)據(jù)。兩臺流量計測出同一臺泵的輸水量相近，證明除管網(wǎng)負載有些差別外，主要是兩臺水泵性能上的差異。5-18設備能力驗證法—注意設備實際性能的差異圖6.28雙泵雙表交叉測試管線例9：揚程差別大的泵并聯(lián)運行誤認為流量儀表間相互干擾

吉林某廠用幾臺泵并聯(lián)輸送液體，每臺泵的下游各裝有電磁流量計，然后匯集總管輸出。各泵單臺運行（或其中幾臺并聯(lián)）都很正常，但增開某一臺泵并入管系，原來運行各泵的儀表指示流量明顯減少，甚至出現(xiàn)指示反向流現(xiàn)象。運行人員認為該特定泵所裝電磁流量計干擾了其他運行中的儀表。經(jīng)檢查確認為儀表正常，找出產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是所增開泵的揚程比其他高得多，致使壓抑低揚程泵的輸出，使之減少甚至倒流。5-19設備能力驗證法—注意泵的揚程差異例11：往復式空壓機排氣量受吸入口溫度影響大某儀表公司為上海某柴油機廠空壓站配置空氣流量計14臺，用于往復式空壓機出口流量和空壓站出口總管流量測量。儀表在夏季投運后，帶溫壓補償?shù)牧髁坑嬎@示的標準狀態(tài)體積流量值普遍比空壓機鉻牌數(shù)據(jù)低，廠方未對此提出異議。因為已使用幾年到四十年的老機器出力不足是可以理解的。但是到了冬季，流量計示值普遍大幅度升高，有一部分高于銘牌數(shù)據(jù)，于是廠方提出異議：

a.

已使用了幾十年的老機器排氣流量如此高不可能。b.

排氣量比銘牌數(shù)據(jù)還高，也是不可能的。

儀表公司解釋說，空壓機排氣流量冬季增大是因為空壓機吸入口空氣溫度降低、密度增大所引起，一段氣缸每往復一次吸入的空氣體積是常數(shù)，但其質(zhì)量隨空氣密度成正比增加。夏季大氣溫度以30℃計，按理想氣體定律，大氣溫度降到0℃時，空氣密度增大約11％，僅此一項，冬季的流量就有可能比夏季流量高11％。

其次，空壓機排氣量考核時其吸入氣體溫度是以20℃為參考點，如果吸入口溫度降為0℃，則吸入口空氣密度比20℃條件下密度增大約7.3％，因此，排氣流量高于銘牌數(shù)據(jù)也屬正常。5-20設備能力驗證法—注意工況的變化5-215.8驗證方法之四：流量增量驗證法

在不影響生產(chǎn)、不影響正常運行的前提下，采用合適的方法使流量計示值有一個顯著的增量，并對引起這一示值的增量所對應的流體的增量進行較準確的測量。一臺理想的流量計，其顯示值與實際流量的關系可用圖6.30中的一根直線來表示，這是一根通過原點的與橫坐標夾角為45°的直線。

增量驗證法其實是一種最簡單的模型辨識，在應用這一方法時，有幾條要領值得重視。圖6.30流量計理想示值與流量的關系例12循環(huán)水流量的增量驗證法。上海某藥業(yè)公司在組建全廠能源計量管理網(wǎng)絡過程中，對新裝的一套循環(huán)水流量計的顯示值提出異議。該計量點安裝的是KROHNEDN200電磁流量計，流量測量范圍為0~200m3/h。流量計安裝在地面上，流量計下游的管道上方有一個DN20排氣閥。工藝專業(yè)認為，該路循環(huán)水應有100m3/h左右的流量，可是，儀表顯示值只有5m3/h多一些，變化幅值也不大。于是懷疑儀表誤差大。5-22流量增量驗證