提高流量测量精准度的实用方法

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流量测量马永志2014年4月

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提高流量测量精准度的实用方法

目录 一、流量测量技术与流量测量仪表应用

二、企业流量计量监侧与管理系统三、师生互动，疑难问题现场解答

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提高流量测量精准度的实用方法

一、流量测量技术与流量测量仪表应用(一)蒸汽和气体流量测量技术新进展、国内外流量仪表 的优势比较及选型安装调试方法 (二)几种典型流体的流量测量

(三)热量和冷量的计量(四)流量批量控制系统、脉动流量测量

(五)提高流量测量精准度的实用方法(六)流量测量系统误差的生成与处理 (七)天然气与煤气的流量计量 (八)流量仪表及流量过程测量的相关国家标准、国际标 准及操作规程2页

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一、流量测量技术与流量测量仪表应用 (五)提高流量测量精准度的实用方法(1)实液非拆卸标定；(2)补偿修正：为了提高测量精度，实现宽范围内高精度 的测量，IAS-8660流量多参数智能变送显示仪对流量测量 实现全工况动态补偿，对雷诺数进行线性修正，根据国标 GB/T 2624-93对流量的计算公式的定义，将实际工况下的 各类参数通过测量后进行重新计算，然后再代入标准流量 计算公式，现场完成被测流体的质量 流量计算，这种计算方法可以大大 提高测量的范围并能确保一定的精度。

(3)定流量点使用；3页

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一、流量测量技术与流量测量仪表应用 (五)提高流量测量精准度的实用方法(4)温压修正：在IAS-8660中，从两方面对温度作了补偿： 节流件节流孔直径的温度补偿和差压变送器的温度补偿。 节流件节流孔直径d应为工作条件下的数值，而在孔板的 设计、加工、检测中，均以常温状态下的数值为依据。显 然，与工况条件相比，是有一定误差的，主要是温度系数 造成在不同温度下两者的直径有一些不同，在常规仪表中 是忽略这种影响的。但孔板的孔径对测量的影响是比较大 的，为了提高测量精度， 就不能忽视这一因数而且在计 算机高度发展的今天，完全有可能来解决这一问题。IAS8660就是利用计算机技术，根据测得的孔板实际温度，按 照孔板材料的温度系数曲线进行实时修正，从而进一步提 高了测量精度。4页

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一、流量测量技术与流量测量仪表应用 (五)提高流量测量精准度的实用方法(4)温压修正：为了提高测量的精度，尤其是提高小信号 下的测量精度，减小在不同温度变化情况下的零位漂移 (也称零点稳定性),IAS-8660在差压传感器上还增加了 温度测点，以测出差压传感器在工作状况下的实际温度， 通过计算机运算，对弹性系数进行实时修正，在-40℃~ 120℃范围内实现零温度系数，从而提高测量精度，向下 拓展了下限测量范围并扩大

了工作温度的适应范围。

(5)自校正；

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一、流量测量技术与流量测量仪表应用 (五)提高流量测量精准度的实用方法(6)压缩系数校正：是实际气体性质与理想气体性质偏差 的修正值。通常用Z表示。Z偏离1越远，气体性质偏离理 想气体性质越远。Z在实际气体状态方程中出现。凡在气 体流量的计算中必然要考虑压缩系数。在压力不太高、温 度较高、密度较小的参数范围内，按理想气体计算能满足 一般工程计算精度的需要，使用理想气体状态方程就可以 了，此时压缩系数等于1。但是在较高压力、较低温度或 者要求高准确度计算，需要使用实际气体状态方程，在计 量气体流量时由于要求计算准确度较高，通常需要考虑压 缩系数。随着对气体状态方程准确度要求提高，在百余年 来实际气体状态方程出现了许多不同形式，对压缩系数也 有不同的表述。6页

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一、流量测量技术与流量测量仪表应用 (五)提高流量测量精准度的实用方法(7)磨损修正：磨损，就是机器或别的物体因为磨擦或使 用而造成的损耗。也叫“磨耗”。 (8)配套仪表的校准及修正。

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一、流量测量技术与流量测量仪表应用(一)蒸汽和气体流量测量技术新进展、国内外流量仪表 的优势比较及选型安装调试方法 (二)几种典型流体的流量测量

(三)热量和冷量的计量(四)流量批量控制系统、脉动流量测量

(五)提高流量测量精准度的实用方法(六)流量测量系统误差的生成与处理 (七)天然气与煤气的流量计量 (八)流量仪表及流量过程测量的相关国家标准、国际标 准及操作规程8页

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一、流量测量技术与流量测量仪表应用 (六)流量测量系统误差的生成与处理(1)涡街流量计工况变化和旋涡发生体状况变化对流量示值的影响；(2)差压式流量计的静压误差及其校正； (3)节流装置压管引向对仪表示值的影响； (4)差压式流量计量复开方引入的误差； (5)差压信号传送失真及引入的误差； (6)孔板变形对流量测量的影响； (7)测温误差对蒸汽流量测量的影响； (8)将过热蒸汽误作饱和蒸汽进行补偿带来的影响； (9)蒸汽密度求职处理不当引入的误差； (10)电磁流量计误差生成的原因及处理方法； (11)气液两相流问题； (12)气穴与气蚀。9页

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一、流量测量技术与流量测量仪表应用 (六)流量测量系统误差的生成与处理(1)涡街流量计工况变化和旋涡发生体状况变化对流量示值的影响；涡街流量计，在流体中安放一个非流线型旋涡发生体，使流体在发生 体两侧交替地分离，释放出两串规则地交错排列的旋涡，且在一定范 围内旋涡分离频率与流量成正比的流量计。

1)流体温度变化对涡街流量计的影响 流体温度变化后，其密度相应变化，因而给差压式流量计以及速度式 流量计的质量流量测量带来误差，可以通过密度补偿来解决。除此之 外，流体温度变化还引起流量计测量部分几何尺寸变化，并因此而引 入误差。 温度引起金属材料几何尺寸变化，一般约为10-5℃-1 ,但当流量计被 用来测量蒸汽流量时，由于可能的温度变化大，所引起的影响就很可 观，一般都需另作修正。流体温度升高后，发生体两边的流通截面积 增大，K相应减小，流量示值偏低。 解决这一问题的办法是按照流体的实际温度重新计算流量系数。10页

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一、流量测量技术与流量测量仪表应用 (六)流量测量系统误差的生成与处理(1)涡街流量计工况变化和旋涡发生体状况变化对流量示值的影响；2)发生体迎流面堆积产生的影响 如果被测流体中存在黏性颗粒或夹杂较多纤维物质，则可能会逐渐堆 积在旋涡发生体迎流面上，使其几何形状和尺寸发生变化，因而流量 系数也相应变化。 据日本Oval公司工作人员著文透露模拟试验 结果，在该公司三角柱发生体端的堆积物厚 度γ 为0.01D的附加误差为-2%;γ 为0.02D 时，附加误差为-3.4%

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一、流量测量技术与流量测量仪表应用 (六)流量测量系统误差的生成与处理(1)涡街流量计工况变化和旋涡发生体状况变化对流量示值的影响；2)发生体锐缘磨损产生的影响 涡街流量计旋涡发生体的迎流面的两条棱边正常情况下是锐利的，但 若被测流体中含有固形物，则锐缘很容易被磨损而变成圆弧，虽然流 量系数K对边缘的锐利度的变化不像孔板流量计那样敏感，但由于几 何形状和尺寸发生了变化，也会引起流量系数的变化。横河公司对旋 涡发生体锐缘变鈍同标准

孔板锐缘变鈍对流量系数的影响做过测试，发现在 相同的圆弧半径的情况下，

涡街流量计流量系数的相对变化率比孔板流量系数 的相对变化率小得多，其相互关系如图所示。12页

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一、流量测量技术与流量测量仪表应用 (六)流量测量系统误差的生成与处理(1)涡街流量计工况变化和旋涡发生体状况变化对流量示 值的影响；2)发生体锐缘磨损产生的影响

从图可清楚地看出，随着锐缘半径地增大，孔板的流量系 数和涡街流量计的流量系数都相应增大，但因流量系数的 定义不相同，对流量测量误差的影响却相反。其中孔板流 量系数的增大却使流量示值成正比地增大。选择耐磨性优良的材质制造发生体，是改善磨损的积极方 法。一旦发现磨损，应对仪表的流量系数重新标定，当磨 损严重，流量系数变化太大时，应考虑

更换发生体。13页

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一、流量测量技术与流量测量仪表应用 (六)流量测量系统误差的生成与处理(1)涡街流量计工况变化和旋涡发生体状况变化对流量示 值的影响；3)管道内径引入的误差

与涡街流量计连接的管道，其内径与涡街流量计测量管内 径完全一致的情况并不很多，尤其是大家喜欢使用的进口 涡街流量计和引进技术生产的涡街流量计。因为外国的无 缝钢管管径标准与中国标准不一致。另一个原因是名义管 径标准相同的无缝钢管，由于壁厚规格差别大，内径也产 生较大差异。在实流标定中发现，管道内径等于或略大于 涡街流量计测量管内径时，流量示值稳定，流量系数正常。 但若管道内径小于测量管内径时，流量示值出现强烈的噪 声，这是因为流体流过截面积突变的管段时产生二次流所 致。 14页

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一、流量测量技术与流量测量仪表应用 (六)流量测量系统误差的生成与处理(1)涡街流量计工况变化和旋涡发生体状况变化对流量示 值的影响；3)管道内径引入的误差

在管径大于测量管内径时，也有二次流产生，但因二次流 存在的部位在测量管之外，对仪表示值影响不明显。当管道内径小于测量管内径(3%以内)时，虽然不会对 仪表本身所固有的流量系数产生影响，但因流通截面积突 变引起表现流速变化而可能产生附加测量误差。这时可通 过修正流量系数Km来补偿。

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一、流量测量技术与流量测量仪表应用 (六)流量测量系统误差的生成与处理(2)差压式流量计的静压误差及其校正；1)静压误差 差压变送器的差压刻度通常是在负压室通大气的条件下校 验的，安装到现场通入实际使用静压校零时，往往发现零 位输出与负压室通大气校验时的零位输出不一致。由此引 起的误差称为静压误差。

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一、流量测量技术与流量测量仪表应用 (六)流量测量系统误差的生成与处理(2)差压式流量计的静压误差及其校正；2)差压变送器的静压误差 差压变送器的静压误差是由其正负压室膜盒有效面积不相 等引起的。在XD-Ⅲ型差压变送器中，静压误差可高达 ±0.5%FS。在智能型差压变送器中，由于装有静压传感 器，并且通过实验的方法测出静压在规定的范围内变化时， 零位输出的偏离值，然后在表内的单片机中将静压误差予 以校正。经过静压误差在线校正的差压变送器，残存的静 压误差一般可降低到±0.1%以下，从而使其性能得到显 著改善。

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一、流量测量技术与流量测量仪表应用 (六)流量测量系统误差的生成与处理(2)差压式流量计的静压误差及其校正；2)差压变送器的静压误差 差压变送器的静压误差

如果不作校正，将会给流量测量带 来误差，有其是在相对流量较小时，影响更可观。例如有 一台XD-Ⅲ型差压变送器同节流装置一起组成差压式流量 计，在常用压力条件下其静压误差为0.5%FS ,因未对此 静压误差作调整就投入运行，则实际流量为零时，仪表的 流量示值就可能达到7.1%FS,虽然小信号切除功能(是 流量仪表中的特殊需要，是为了克服各种原因引起的小信 号导致的不良后果)就将这一矛盾掩盖掉，但是其影响客 观上是存在的，而且在全量程范围内±0.5%FS的差压偏 离总是在起作用。18页

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一、流量测量技术与流量测量仪表应用 (六)流量测量系统误差的生成与处理(2)差压式流量计的静压误差及其校正；2)差压变送器的静压误差 差压变送器在制造厂出厂前零作为一个重要指标检验过， 但是残存的静压误差在仪表投运时还必须在使用现场通入 实际静压的静压误差再一次检查校核。其方法是向正负压 室通入相同的静压。

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一、流量测量技术与流量测量仪表应用 (六)流量测量系统误差的生成与处理(2)差压式流量计的静压误差及其校正；2)差压变送器的静压误差 有的差压变送器带有开平方功能和小信号切除功能，在检 查静压误差时应将小信号切除功能暂时解除，以观察真正 的零位。 差压变送器的输出也可在流量显示仪表或DCS(分散控制 系统Distributed Control System)中读出，为了读出真 正的零位输出，也需将小信号切除功能暂时解除。

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