為什么流量?jī)x表現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)確度低于校驗(yàn)？
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影響流量?jī)x表準(zhǔn)確度的主要因素
排除流量?jī)x表原理與結(jié)構(gòu)自身的原因，影響其準(zhǔn)確度的外在因素主要?dú)w結(jié)為以下三個(gè)方面：
(1) 流體的物性
在試驗(yàn)中常用的介質(zhì)為水、空氣及油品。 而在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中面臨的將是數(shù)以萬(wàn)計(jì)的各種流體，其物性(如密度、黏度、電導(dǎo)體、導(dǎo)熱系 數(shù)，聲速、成分……)均不同于在試驗(yàn)中常用的介質(zhì)，將或多或少地影響流量?jī)x表的準(zhǔn)確度。 但這些流體的物性可以通過(guò)一些工程手冊(cè)查到，并給予修正以減輕其影響。這也是流量?jī)x表智能化的一項(xiàng)重要內(nèi)容。
(2) 流體的性狀
在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)流量?jī)x表的流體不可能如實(shí)驗(yàn) 室所用流體那么潔凈，它們可能會(huì)有沉淀物， 有腐蝕性。使用一段時(shí)間后，還會(huì)在管邊檢測(cè) 件上產(chǎn)生積垢、磨損、腐蝕。在管壁上的沉淀 物將改變管道的壁厚及粗糙度。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)孔板而 言會(huì)改變?chǔ)轮?，造成?~10%的誤差；對(duì)渦輪、轉(zhuǎn)子、容積式流量計(jì)的運(yùn)動(dòng)件造成磨損、 腐蝕，輕則產(chǎn)生誤差，重則無(wú)法工作；對(duì)電磁 流量計(jì)的電極、超聲流量計(jì)的換能器、熱式流量計(jì)的熱電阻的污染會(huì)降低其靈敏度，增大誤差；對(duì)差壓式流量計(jì)取壓孔的造成阻塞，等等。當(dāng)然這個(gè)過(guò)程是緩慢的，但絕不能掉以輕心。而只要重視定期維修并形成制度也可以減輕(或消除)其影響。
(2) 流體的性狀
在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)流量?jī)x表的流體不可能如實(shí)驗(yàn) 室所用流體那么潔凈，它們可能會(huì)有沉淀物， 有腐蝕性。使用一段時(shí)間后，還會(huì)在管邊檢測(cè) 件上產(chǎn)生積垢、磨損、腐蝕。在管壁上的沉淀 物將改變管道的壁厚及粗糙度。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)孔板而 言會(huì)改變?chǔ)轮?，造成?~10%的誤差；對(duì)渦輪、轉(zhuǎn)子、容積式流量計(jì)的運(yùn)動(dòng)件造成磨損、 腐蝕，輕則產(chǎn)生誤差，重則無(wú)法工作；對(duì)電磁 流量計(jì)的電極、超聲流量計(jì)的換能器、熱式流量計(jì)的熱電阻的污染會(huì)降低其靈敏度，增大誤差；對(duì)差壓式流量計(jì)取壓孔的造成阻塞，等等。當(dāng)然這個(gè)過(guò)程是緩慢的，但絕不能掉以輕心。而只要重視定期維修并形成制度也可以減輕(或消除)其影響。
(3) 流動(dòng)的特性
在實(shí)驗(yàn)室中，流量?jī)x表應(yīng)處于較為理想的流 動(dòng)狀態(tài)中，它應(yīng)是：
◇ 牛頓流體：在流程工業(yè)中，除食品工業(yè)多為 牛頓流體。
◇ 定常流：測(cè)量管段中流量不隨時(shí)間變化的一種流動(dòng)狀態(tài)，但有緩慢的變化是允許的，在工業(yè)中所說(shuō)的脈動(dòng)流(流量隨時(shí)間變化較快的一種流動(dòng)狀態(tài))即非定常流。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中由于泵、壓氣機(jī)、 鼓風(fēng)機(jī)、某些調(diào)節(jié)器、閥門的振蕩都將產(chǎn)生脈動(dòng)流，它將給流量?jī)x表帶來(lái)較大的誤差。早在1956年Head 就提出了這個(gè)問(wèn)題，并提出了脈動(dòng)系數(shù)Ip的概念，以界定脈動(dòng)流對(duì)流量測(cè) 量的影響，并認(rèn)為當(dāng)Ip小于0.03時(shí)就可以視為定常流；大于0.03就應(yīng)給予重視。
1989年，Mottram和Sproston就指出了脈動(dòng)流會(huì)給流量 儀表帶來(lái)誤差，這種影響對(duì)差壓式流量?jī)x表尤為嚴(yán)重。其他如：對(duì)渦輪流量計(jì)脈動(dòng)流會(huì)引起轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的變化；對(duì)渦街流 量計(jì)如脈動(dòng)的頻率與渦街頻率相近，將產(chǎn)生所謂“同步現(xiàn)象”，也會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。對(duì)流體而言，氣體的可壓縮性 優(yōu)于液體，脈動(dòng)流在流動(dòng)中將很快被衰減，對(duì)流量?jī)x表的影響將小于液體。人們關(guān)注脈動(dòng)流對(duì)流量?jī)x表的影響已近60 年，雖然也開展了許多研究力圖進(jìn)行修正，但至今尚缺乏足夠的數(shù)據(jù)。當(dāng)前常用的方法是在管道中采用濾波器來(lái)消除(或減輕)它的影響。
◇ 單相流體：流量?jī)x表在單相或者多相流體的測(cè)量結(jié)果有 很大的差異，本文只討論單相流量?jī)x表的測(cè)量，流量?jī)x表也僅是在單相流量實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行校驗(yàn)，而在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，將不可避免地會(huì)遇到多相流體的問(wèn)題。
在流程工程中，由于流體流經(jīng)各種阻力件，將不可避免 地產(chǎn)生摩阻、分離，以及由于截面的變化、壓力的下降，使溶于液相中的氣相分離出來(lái)產(chǎn)生空穴，對(duì)于節(jié)流裝置來(lái)說(shuō)由 于孔板的流動(dòng)變化較為劇烈產(chǎn)生空穴的機(jī)率將為文丘利管的8 倍，道爾管的三倍，空穴的產(chǎn)生如能限制在一定范圍內(nèi)，所產(chǎn)生測(cè)量誤差可高達(dá)20%，如果失控發(fā)展太大，將可能損壞儀表。
對(duì)于氣固，及液固兩相流來(lái)說(shuō)，對(duì)于流量?jī)x表的測(cè)量也將帶來(lái)較大的誤差及危害，這些已在上節(jié)流體的性狀中有所表述，不再贅述。避免的方法，是盡可能地將流量?jī)x表安裝在垂直的管道上方，以避開固相的沉積。
◇ 充分發(fā)展紊流：眾所周知，管道中的流速分布影響了絕大部分原理(科氏、容積除外)流量?jī)x表的準(zhǔn)確度，所以ISOTC30 規(guī)定流量?jī)x表要保持較高的準(zhǔn)確度必需安裝在充分發(fā)展紊流中，當(dāng)然流量實(shí)驗(yàn)室也應(yīng)具有充分發(fā)展紊流，這樣校驗(yàn) 的流量系數(shù)才有意義。一般來(lái)說(shuō)，只要具備了30D(D為管內(nèi) 徑)的直管段長(zhǎng)度就可獲得充分發(fā)展紊流。
但是在工程日益現(xiàn)代化、大型化的趨勢(shì)下，工程中管徑日益增大，工藝設(shè)計(jì)從節(jié)約場(chǎng)地出發(fā)從未考慮流量?jī)x表維持較高準(zhǔn)確度所必需的直管段長(zhǎng)度，且現(xiàn)場(chǎng)的阻力件品種成千上萬(wàn)，組合形形色色，管道中的流速分布十分復(fù)雜，在試驗(yàn)室理想條件下所校驗(yàn)的流量系數(shù)，由于流場(chǎng)差異，不可能無(wú)誤地傳遞給現(xiàn)場(chǎng)的流量?jī)x表，因此難以得到較高的準(zhǔn)確度。
上述討論了影響流量?jī)x表準(zhǔn)確度的因素如流體的物性、 性狀和流動(dòng)特性，都可修正或采取一定措施減輕或消除其影響，唯獨(dú)流速分布很難解決，因?yàn)楣に囋O(shè)計(jì)不可能照顧到流量?jī)x表所需的直管段長(zhǎng)度，以下討論幾種典型阻力件對(duì)流量?jī)x表的影響。
阻力件對(duì)流量測(cè)量準(zhǔn)確度的影響
(1) 彎頭
◇ 在工藝流程中，為改變方向或高度常采用彎頭，是最常見(jiàn)的一種管道阻力件，無(wú)論是充分發(fā)展紊流或“自由流動(dòng)” (從大氣汲入)通過(guò)彎頭后，流動(dòng)都將變得較為復(fù)雜，流速分布不再對(duì)稱于軸心，且伴有漩渦(如方管還有二次流)，對(duì)流量測(cè)量準(zhǔn)確度的影響主要取決于彎頭的曲率半徑及流速的大小。
◇ 當(dāng)流體流經(jīng)彎管時(shí)，將發(fā)生離心力，外壁壓力增大流速下降；內(nèi)壁壓力減小流速上升，而自彎頭流向直管時(shí)，流動(dòng)的效應(yīng)相反，外側(cè)流速加大，內(nèi)側(cè)流速減小，同時(shí)由于流體 流動(dòng)的慣性，在內(nèi)側(cè)將產(chǎn)生較大的漩渦區(qū)，外側(cè)形成較小的漩渦區(qū)(如圖1)。
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評(píng)論