流量積算儀在流量計量中的作用和現(xiàn)狀

流量積算儀是流量二次儀表，對流量控制與監(jiān)測起到了很大的作用，也是用能單位不可缺少的重要設(shè)備。這些流量積算儀有比較強(qiáng)的功能，能與差壓式流量計( 如孔板流量計) 或速度式流量計( 如渦街流量計) 配合顯示瞬時流量和累積流量，同時還可以顯示工況的壓力、溫度和密度，有些還具有通訊功能。流量積算儀有一個發(fā)展過程，它的前身是電動單元組合儀表的開方積算器，輸入信號來自差壓變送器，以后又增加了密度補(bǔ)償( 壓力、溫度補(bǔ)償) ，在輸入信號方面又增加了脈沖頻率的，是工業(yè)過程測量和控制系統(tǒng)中的流量測量和控制儀表，可以對運行在設(shè)計工況附近的蒸汽進(jìn)行準(zhǔn)確計量，目前又被大量使用在能源的計量領(lǐng)域。近些年來由于產(chǎn)業(yè)調(diào)整，蒸汽的用量變化較大，按常規(guī)及時更換孔板、管道，但仍不能達(dá)到準(zhǔn)確計量。這是因為不可能做到均衡用氣，往往高峰和低谷的用氣量相差較大，偏離設(shè)計流量的狀況越嚴(yán)重誤差就越大。經(jīng)分析，目前常用的過程測控用流量積算儀不宜用于流量經(jīng)常變化的能源計量中。因為它與孔板流量測量的數(shù)學(xué)模型之間有差異導(dǎo)致誤差。用于工業(yè)過程測量和控制系統(tǒng)中的流量積算儀與孔板流量計配合使用時，當(dāng)孔板前后的壓差信號用的是4 ～ 20mA 輸出的差壓變送器時。

( JJG 640—1994 《差壓式流量計》檢定規(guī)程給出的孔板流量計的質(zhì)量流量計算公式) 的工程化形式。兩者具有一定誤差，狀態(tài)補(bǔ)償函數(shù)k 的合理給出將大大縮小數(shù)學(xué)模型之間的誤差。目前，在用的流量積算儀幾乎只進(jìn)行密度的補(bǔ)償，均取k = 1，未對可膨脹系數(shù)和雷諾數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。這就是造成偏離設(shè)計流量越嚴(yán)重誤差就越大的主要原因。以一某發(fā)電廠對其鄰廠提供過熱蒸汽為例分析誤差產(chǎn)生的原因和程度。用孔板節(jié)流件配差壓變送器、壓力變送器、鉑電阻和流量積算儀進(jìn)行流量計量。

按設(shè)計慣例，首先應(yīng)根據(jù)以上設(shè)計參數(shù)按JJG640—1994 規(guī)程計算常用差壓與開孔直徑。程序為:按常用流量、非常大流量和非常大差壓計算常用差壓，再用常用差壓和常用流量確定孔板的開孔直徑。然后用迭代方式按數(shù)學(xué)模型驗算常用流量的符合性。在非常后認(rèn)定孔板的開孔直徑后發(fā)現(xiàn)孔板流量計在各流量點的理論流量值與流量積算儀工程化的計算值只有在常用流量點附近誤差非常小。表2 為設(shè)計工況( 溫度270℃、表壓力0. 6MPa、密度2. 85860kg /m3 ) 時兩種流量數(shù)學(xué)模型的比較結(jié)果。

從這些數(shù)據(jù)可以觀察到: 差壓信號為20kPa ( 常用差壓附近) 時兩種數(shù)學(xué)模型理論值誤差在± 0. 2%之內(nèi); 差壓信號小于20kPa 時，流量積算儀的流量計算值偏低，越小誤差越大; 差壓信號大于20kPa 時，流量積算儀的流量計算值偏高。同樣，偏離越遠(yuǎn)偏差越大，考慮工況的偏離，僅數(shù)學(xué)模型的不同誤差非常大可達(dá)1. 5%。

產(chǎn)生偏差的原因在于流量積算儀工程化的流量公式中qmax只是設(shè)計工況和常用流量的產(chǎn)物，沒有隨工況和流量的變化而變化。因此，在流量不能運行在設(shè)計的常用流量附近時k 不能為1，應(yīng)介入一個補(bǔ)償函數(shù)以減小它們的誤差。流量積算儀在數(shù)學(xué)模型中增加補(bǔ)償函數(shù)kε的功能設(shè)置后，計量性能大為改善。