孔板流量计误差原因分析与修正

陈瑛

摘 要：本文首先介绍了孔板流量计计量的基本原理，进而分析了孔板流量计在实际使用过程中产生误差的主要原因，并提出了提高计量精度的措施与建议，为孔板流量计的标准化、智能化发展提供依据。

关键词：孔板流量计；基本原理；误差；修正措施

中图分类号：TH814 文献标识码：A

差压流量计是在工业场合应用极为广泛的一种流量计量仪器，对于气体、液体和蒸汽的流量都可以测定。据数据统计，工业场合差压流量计的使用占流量仪表总数的1/3以上，此中应用最普遍的是由差压计和节流装置构成的节流式流量计。

差压流量计所采用的典型节流件主要为孔板、文丘里管、喷嘴和文丘里喷嘴等。孔板流量计上世纪初便被最先用于天然气流量的测定。截止目前，大量学者已对孔板流量计的结构设计进行深入探讨，使孔板流量计逐步趋于标准化。根据孔板流量计的测量原理，可以直接确定节流件前后差压与流量的关系，此特性是孔板流量计所独有的。

1 孔板流量计的计量原理

在管道中安装一个流通面积小于管道截面积的节流部件，节流件的变截面效应可使流体在经过节流件时产生局部收缩，流速急剧增加，压强明显变小，从而在节流件前后截面差生压差。针对某一标准节流装置，如果管道、计量装置、测压位置及流体参数均保持恒定，节流件前后截面的差压与管道流量间存在一定的函数关系。因此，可以通过直接测量节流件前后截面的压差，间接计量流量。

2 孔板流量计的误差原因分析

2.1 流体本身特性的影响

管道中流体自身的温度、压力等特性参数极易受到环境温度的影响产生波动，进而影响孔板流量计的测量精度。尽管温度等环境参数对流体粘度的影响并不明显，但仍影响孔板流量计的计量精度和准确度。经验表明，孔板流量计常用于单相流体流量的测定，针对多相流体流动，其精度将受到严重的干扰。

2.2 流量积算方式的影响

将孔板节流装置与各种二次测量仪表相结合，就形成了多种流量积算的方法。如果在流量计量过程中，测量系统不按照计量标准安装对应的二次测量仪表，流量积算时便不能对流体压力、温度的变化进行补偿，测量精度将难以保证[3]。针对此问题，可以采用先进的微计算机技术对流量进行精确的计算，持续地对流量进行补偿。

2.3 结构及附属仪器的影响

孔板流量计的结构也会造成很多误差，主要包括：孔板和管道的直径比改变；孔板发生变形；孔板表面粗糙度不达标等因素，都将影响孔板流量计的计量精度。同时附属仪器的影响也不可忽视。比如，如果下游引压管与流量仪表间的连接件产生漏气、堵塞等状况，会导致流量计的计量流量略大。另外，差压变送器的零点通常需要校准。

2.4 安装条件的影响

使用场地通常不能达到流量计上游最短直管段长度的要求，致使管线布置经常发生偏离。同时为了避免进口流体流动状况对流量计计量精度的影响，要求孔板流量计上游具有最短直管段长度，但在实际中一般很难满足。另外流量、流速等电子信号设备应远离存在电磁干扰的场合，保证其工作性能。

2.5 环境条件的影响

使用环境条件严重影响孔板流量计的性能，比如流体温度急剧变化将增加管道内的流体的湿度，加速腐蚀；环境温度直接决定流体的密度、粘度等物性参数；流量计的结构尺寸发生变化等。

3 提高计量精度的改进办法

3.1 设计安装应严格遵循标准

必须依照标准进行孔板节流装置的设计，根据孔板前阻力件形式配接至少30倍管徑的直管段，从而减小计量误差[5]。在安装场地不允许的场合，必须在上游直管段上加设整流器，且孔板的侧面务必与管道中心线垂直。同时安装时应正确选择压差计的型号与量程[4]。

3.2 避免流体脉动，保证良好的流动状况

在符合计量能力的前提下，尽量选用较小内径测量管，保证管道内流体在高雷诺数下运行，抑制脉动流的产生。采用上下游相同长度的短引压管线，抑制引压管线系统中阻力件对流动所造成的影响。消除流体中夹带的杂质。

3.3 采用定值节流装置

通过定值节流装置、差压变送器、智能流量积算仪的综合使用，便能实现流量的智能化计量。同时采用定值节流装置有利于产品的大批量生产，实现节流装置产品标准化，进而提高计量的准确度和精度。

3.4 推动计量的智能化发展

随着微型传感器和微计算机技术的飞速发展，流量计量已逐步向在线、实时、智能的方向发展，对传感器和采集、储存及传输数据等模块进行数据集成，实现计量方式的智能化处理，不断提升计量精度。

3.5 加强管理培训，定期检修维护

加强计量职工的业务培训，提高其计量能力，尽可能避免操作不当造成的计量误差。完善计量过程的监管制度，健全定期检修和维护制度，及时检测并消除偏差，保证计量仪器的精度。

结论

尽管孔板流量计的结构十分简单，但影响其计量精度的原因十分复杂。本文主要针对使用过程中常见的影响因素进行分析，并提出相应的解决措施。总体来看，如果孔板流量计的结构设计及安装均按照标准进行，采用先进的智能检测设备在线检测，并定期进行计量计的检修维护，便可减小误差，提高计量精度。

参考文献

[1]程跃.智能孔板流量计的设计与研究[D].西南大学，2006.

[2]杨红.影响标准孔板流量计计量精度因素的定量分析研究[D].西南石油大学，2012.

[3]张琳，李长俊.天然气孔板流量计计量误差分析及改进措施[J].石油矿场机械，2006，35（02）：59-61.

[4]霍磊.浅谈孔板流量计测量误差分析及改进措施[J].科技信息，2014（07）：52.

[5]周中强，张卫敏，钱国梁.差压式孔板流量计的误差来源与控制措施分析[J].中国石油和化工标准与质量，2013（09）：118.

[6]张琳，李长俊.天然气孔板流量计计量误差分析及改进措施[J].石油矿场机械，2006，35（02）：59-61.