差压变送器对差压型流量计测量准确度的影响探究

差压变送器对差压型流量计测量准确度的影响探究

李文静 刘刚

中国核电工程有限公司 浙江省嘉兴市 314300

摘 要：随着科学技术进步，对实际生产中流量的测量精度需求越来越高，而从目前采用的差压型流量计在实际应用中的成效来看，其检测范围和准确度都无法适应目前的工业应用需求。本文介绍了差压型流量计的工作机理及影响其精度的各种因素，对如何改进其精度进行了分析，并对其在实际使用中的使用提出了一些建议。

关键词：差压变送器；差压型流量计；测量精度

引言

目前，在工业生产中，一般采用差压型流量计来进行流量参数的测定。随着技术的进步，工业生产工艺日趋多元化和复合化，对流量的计量准确性提出了更高的标准。目前，传统的差压型流量计在实际应用中，其检测范围和准确度都不能适应当前工业中的流量参数检测需求。所以，对差压型流量计的工作机理和精度技术进行深入的探讨，是非常有实际价值的。

1差压型流量计概述

差压流量计也叫节流流量计，它是根据液体的流动特性，利用液体在节流阀上的不同压差来测定流量的大小，这是目前应用最广泛、技术最成熟的一种。在测量流量的过程中，差压型流量计的工作原理是将被测量液体的流量参量经节流转换成压力差，从而在测量仪器上得到表达。实际应用中，通常采用的是差压变送器，将节流器所输出的压力变化为标准的电子或气压，以便于管理者进行记录和调控。

2差压型流量计的工作原理

差压流量计测量液体流量的主要依据是节流元件所生成的压力，当液体通过节流部件时，由于管道的横断面缩小，同时，由于液体的动能增大，在这个流动区域中，液体的能量损耗很少，几乎可以被忽视。因此可以认为，在这个流动部分中，液体的总的能量是一个恒定的数值，从能量守恒的角度可以看出，在液体流量增大后，局部静压力会转化为液体的动能。同时，液体的静态压强也会降低，这时，压力差值与液体的流动速度成一定的函数关系，只要对这种压力差进行测定，就可以得到液体的流量具体值^[1]。

3提高测量准确度的技术措施

3.1 理论补偿

改进设计信息的精确度。为了提高差压流量计的测量精度，必须针对现场的具体测量环境进行设计，而采用差压流量计的节流设备，尽管当前的差压计节流设备已趋向规范化，但还是要针对实际应用进行优化，对流体的性质和物理性能进行细致的研究是进行优化的先决条件。要在进行设计前了解各种参数，包括管道的尺寸、流体状态、温度、压力等。在进行结构设计时，应着重考虑液体的密度、粘性等因素。在气体流体中，应特别注意其等嫡率和压缩比；多组分的媒质必须根据组成成分进行物理性能的测定，这样既保证了获得最佳的流体物理特性，又为提高测量精度提供了依据。

改进流动系数的精确性。由于工业技术水平的迅速提高，实际生产对差压流量计的检测精度提出了更高的要求。近十年来，差压型流量计从一开始的标准节流设备发展到现在的20多种，而且越来越完善。但是，在现有的差压型流量计中，只有孔板、喷嘴和文丘里等具有很高的标准化水平，但是其适用的领域比较狭窄，而且超过了限值的产品也不包括在ISO5167内。而非标节流设备由于缺少试验资料支持，必须采用实流校正法进行核准，所以没有通过实流校验的非标节流器无法保证其准确性。差压节流结构是一种机械零件，它的精确性取决于加工设备和工艺工人的水准，有些标准的差压节流装置也会因为生产商的生产水准而产生偏差，所以必须采用实流校准法来测定^[2]。

3.2安装应用

增加安装时的测试精度校准步骤。首先，在设置时要保证液体足够地充填到管路中，并尽可能地选用竖向安装。在对水平管路进行流体计量时，应尽可能地避开管路的最高处。在使用竖直装置时，必须留意由下至上的液体流动，以防止液体不灌入管路。在节流装置的前端，应该特别关注半开式阀门和调节阀门，并尽可能地防止管路直接位于扰流件下面。在进行管道安装时，必须保证管道的同轴性，不然有可能造成流量的测量偏差达到5%。

改善压差检测的精确性和传输精度。在应用中，差压变送器的额定精度有一定的限制，比如EJA110A型差电压传感器最常用的量程为100 kPa，其允许的 MPE是0.065% Fs，基准精度是（0-100> kPa), MPE:0.065 kPa，而这个容错值在较低的流动和较低的压力下尤其明显。在选择仪器的范围越来越大的情况下，提高相应的差压计在低流量工况下的测试精度是非常重要的。

4差压变送器对差压型流量计测量准确度的影响

差压型流量计因其特性而对其标定的需求与常规的差压变送器有很大的区别。因此，对差压型流量计的标定方式进行研究，优化差压型变送器的校准精度，可以有效地提高实际测量过程中的精准度，而这对于保障测量结果的整体精度和可靠性有毋庸置疑的意义。

4.1选择使用合适的标准器会更有利于校准结果的评价

在实际生产中，标准差压变送器适合选用的标准器包括以下几种：自动标准压力发生器、活塞式压力计、双活塞式压力计、浮球式压力计及补偿式压力计。同时，考虑到差压型流量计构型的差压式流量计通常具有几百 kPa或数十 kPa的最高值，并且校正程序方便，大部分的定标单位都会选用数码测量仪或者是全自动的标定气压源。这两种标准的压力基准都是以参照误差来评估它们自己的精确性和最大容许的误差，因此，它在差压变换器标定的不确定程度也是以参考误差的方式表示的。

为了达到这一目的，可以采用一个同样精度级别，但是范围更短的数字式气压表作为辅助观测。或附加一个精度水平的小型压力组件，用于自动化的标准压力产生组分。从而降低了低气压测定点的不精确性，提高了采集数据的整体精确性。比较直观的方法是采用活塞差压变送器和气缸差压变送器。因为活塞压力表是用活塞有效面积、重量质量和其它校正来测量它的制动力，它所测得的不确定性常表现为一种不确定性，因此，无论测试的压力点数是多少，都能得出比较一致的结论^[3]。

4.2选择合适的测量点进行校准，可以更好地减少实际测量的误差

为方便用数理公式求出所需要的流量数值，差压型流量计结构的压差变频仪在生产过程中，通常会改变传统的输出和输入压强之间的线性关系，在此基础上可以幂次函数形式表示的输出信号和输入压强之间的关系。该设置方法可将压差式流量计所得到的流量与压差传感的输出信号的数值成直线关系，方便了数据的分析和分析。而对于压差传输机所选用的标定值，则根据 JJG 882-2019 《压力变送器》的标准规定，其尺寸分布大致均匀，且上、下限等不低于5个百分点。这里的平均范围是说，选择的压强是均一的，转换为相应的流速值后，就会变得不均匀，由于检测点分布在管道的大流量相应部位，从而影响了其总体精度的评估。

5结语

流量计在推动行业发展方面有着无可取代的地位，它历经数十年的发展，功能日趋完善和规范化，但是在国外，能够满足要求的仪表仅为差压型流量计。而在科技进步的同时，差压型流量计的精度也会得到进一步的提升。

因此，从差压型流量计的总体设计角度来看，选择差压变送器时应根据其输出信号的大小来选择。该方法不仅对压差传感器在低压力下的测点处的检测进行了更为细致的研究，而且能够对低压差的测量结果进行更为准确的校正和纠偏，同时保证了在各个测试点测得的流量数值能够达到理想的精度。

参考文献

[1]任玉洁,刘冰,吴健宏,邢楠,田靖. 差压流量计选型计算及程序开发[J]. 山东化工,2022,51(02):163-165.

[2]牛泽亭. 差压式流量计的温压补偿计算[J]. 化工管理,2021,(30):63-64.

[3]郭月姣. 橄榄形差压式流量计节流元件结构优化及性能研究[D].江苏科技大学,2021.