《毕托巴差压式流量计在能源计量中的应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕托巴差压式流量计在能源计量中的应用.docx（10页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、毕托巴差压式流量计在能源计量中的应用（辽宁毕托巴科技有限公司，铁岭，112616）摘要：能源是一种战略性资源，是经济社会可持续发展的重要物质基础，能源 安全是关系我国经济发展、社会稳定和国家安全的重大战略问题。节能减排，发展 低碳环保经济，已经成为国际社会积极应对全球气候变化，实现经济发展与环境保 护双赢的重要途径。随着科学技术的不断进步和发展，能源计量计量器具的种类不断增加，能源计 量器具的数字化、自动化、智能化水平不断提高，能源计量器具的准确度也得到明 显提高。近年来随着电子技术的突飞猛进，变送器、积算仪等二次仪表的准确度、灵敏 度发生了质的变化，达到了极高的水平，但是几十年来传感器的检测
2、水平始终没有 重大突破，成了制约差压式流量测量系统发展的瓶颈，使得高水平的下游仪表无法 发挥出应有的高效率。本文系统的介绍了能源计量器具（毕托巴差压式流量计）的应用和技术规范 等，汇集了该计量器具的测量原理、计算、选型、安装、现场调试、正确使用、维 护检修、故障处理等方面的案例。关键词：能源；毕托巴；差压式流量计；能源计量毕托巴差压式流量计用于测量流量，它具有结构简单，使用寿命长，适应性 广，并且结构标准化，测量准确度高，现在各企业中得到了广泛认可和应用。一、毕托巴差压式流量计的测量原理测量原理毕托巴流量计是一种差压式流量测量仪表。毕托巴传感器长度按管道直径定 制，由一对取压孔组成，将毕托巴传
3、感器插入管道中心，全压孔对正流体的来流方向取总压P1,静压孔对正流体的去流方向取静压P2,将P1和P2分别引入差压变送器，测量出差压P=P1-P2差压4P即为管道中心的实测差压，再由该毕托巴的标 定曲线拟合出该点的平均差压，根距平均差压计算出流体的流量、毕托巴差压式流量计的组成差压式流量计由以下设备组成：将被测流体的流量转换成差压信号的非节流装 置，其中包括节流件和取压装置、传输差压信号的信号管路、测量差压值的差压计 或差压变送器及显示仪表。三、应用公式根据伯努利方程，介质在管道中心的流速按式（1）计算:v z =（1式中：v z 管道中心流速，m/s；Ap 修托巴传感器上、下游侧的总压和静压
4、之差，Pa ;P-工作状况下，毕托巴传感器上游处流体的密度，kg/m3o流体的体积流量按式（2）计算：q V =v p S =k V z S =k S 式中：（2q V流体的体积流量，m 3/s；V p介质在管道内各点流速的平均值，m/s；S管道内横截面积，m 2;k流量计的修正系数。将k系数置入流量积算仪中，则积算仪的（420） mA输出信号与流量计的 显示流量呈线性对应关系。流量计的质量流量可按式（3）计算：q m =q V r式中：（3则t巴流量计系统构成图AAq m流体的质量流量，kg/s。四、安装方式及用途毕托巴流量传感器的安装方式有插入式和法兰式两种。4.1 插入式安装。在介质管道
5、上打一个大于传感器直径的插入孔，冉将法兰连 接座定位焊接在管道上，最后，按照安装要求将传感器探头插入管道中心，通过螺 栓与法兰紧固。开孔操作时应注意防止切屑和焊渣落入管道内，其他要求养个按照 安装说明执行。另外，在传感器的总、静压接口处个安装一个一次截止阀。在测量气体是，差 压变送器的位置要高于一次阀；在测量液体或蒸汽时，差压变送器的位置要低于一 次阀，微小差压变送器在安装时，要避免安装在容易晃动、周围气流变化较大的位 置，要有防冻措施。4.2 法兰连接式安装。选一段与工艺管材质和内径相同的管子，两端焊上标准 法兰，再按照插入式安装方式安装传感器。这种类型的流量计可以整体送到计量检 定部门进行
6、检定、校准。确保计量准确度，但在安装时要注意垫片内径应大于管径 1-3mm确保流场稳定。流量计适用于气体、液体和蒸汽流量的测量，特别适用于大口径、低流速、低 粘度的流量测量。五、计量特性5.1流量计在规定的流量范围内准确度等级、最大允许误差应符合表1的规定。表1准确度等级最大允许误差0.2 02%流量计准确度等级及对应的最大允许误差0.5 :0.5%1.0 1.0% 1.5 1.5%2.0 2.0%2.5 25%5.2流量计的重复性不得超过相应准确度等级规定的最大允许误差绝对值的1/3。六、毕托巴差压式流量计选型随着近年来毕托巴流量测量技术的发展，测量技术本身涉及面广，不同的使用 对象，对流量
7、计有着不同的要求，也就是说客观上多种流量计并存，才能满足不同 层次、不同场合的要求。不同类型的流量计具有不同的仪表特性和流体特性，要求 的安装条件和使用条件各不相同，每种流量计都有其适用范围，也都有局限性，这 就要求我们在选型时同时考虑各种因素，在选择仪表时，一定要熟悉被测对象、仪 表性能、测量环境等多方面的情况。6.1 被测对象(1)使用目的流量计的使用目的应该很明确。即要知道测的是体积流量，还是质量流量；要 测瞬时流量，还是累积流量，而不同型号的流量计由于结构的差异往往适用的介质 工况不同，对于同一种流量的测量或者是测量某一种流量最为精确。(2)被测介质状态和性质首先应该考虑流体的性质，例
8、如：对不可压缩流体来说，体积流和质量流是可 以转换的，即可通过速度和密度相关变量来求得(速度和密度为定值时)。例如对 天然气的计量有两种状况：一是加工处理前非洁净的天然气的计量，一是加工处理 后洁净天然气的计量。非洁净天然气中往往夹带着液体、固体颗粒和其它可能会对 气体流量计造成污染的析出物，给计量带来很大麻烦，加工处理后洁净天然气由于 处理技术欠佳及集输管道不干净等原因，集输过程的天然气有时也是不洁净的。6.2 测量环境(1)安装条件安装条件往往取决于现场空间、方位的要求。毕托巴差压式流量计本身对于安 装的方向没有严格的要求，通常安装方向和流动方向分别是水平、垂直，对于一些 不能满足最低安装
9、条件并且由于受流速畸变等因素影响，需要在上游或下游加一定 长度的直管，消除对其的干扰。(2)环境因素在流量计使用时，影响它的周围环境因素主要是电磁干扰。如低频电磁干扰， 也就是现场使用时，来自交流电源(220V , 50Hz ),因为安装时，为了走线规 范，往往通过电缆桥架或保护管，这样，就可能使交流电源与信号线一起平行走 线，干扰信号就会耦合到信号输出线上。由此可见，增加电源线与信号线之间距 离，减少分布以及合理选择信号线接地点，就可避免干扰电压对流量计的影响。因 此建议用户在布线时尽量使用屏蔽电缆进行。6.3 仪表性能(1)温度、压力修正气体流量测量中，温度和压力修正是提高气体流量测量精度
10、的重要手段之一。是否具备温度、压力修正也是选型需要考虑的问题之一，不进行压力修正所造 成的偏差肯定为负，且实际工况压力越大造成的偏差也越大。不进行温度修正，当 环境温度高于20C,所造成的偏差为正；当环境温度低于 20C,所造成的偏差为 负，所以，进行温度压力修正十分重要。(2)准确度整体的测量准确度要求多少？在某一特定流量下使用，还是在某一流量范围内 使用？在什么测量范围内保持上述准确度？所选仪表的准确度能保持多久？是否易 于重新校验？是否要现场在线核对仪表准确度？这些问题必须细致考虑。毕托巴元件是一个经机械加工的金属结构件，而变送器和流量计算机可以有效 地修正一次元件的精度误差，所以系统性
11、能取决于一次元件 /差压变送器/流量计算 机三者之和。(3)重复性重复性在过程控制应用中是重要的指标，由仪器本身原理与制造质量所决定， 而准确度除取决于重复性外，还与量值标定系统有关，严格的说，重复性是指环境 条件、介质参量等不变情况下，对某一流量值时间段内同方向进行多次测量的一致 性，然而实际应用中，仪表优良的重复性被许多因素包括流体粘度、密度等变化所 干扰，然而这些变化因素还未到需要专门做检测修正的地步，这些影响往往被误认 为仪表的重复性不好。因此有着类广义要求(即有参量变化影响因素的使用条件) 高重复性的场所，不要选择影响量敏感的仪表。(4)线性度流量仪表输出主要有线性和平方根非线性两种
12、。大部分流量仪表的非线性误差 不列出单独指标，而包括在基本误差内，然而对于宽流量范围脉冲输出用作总量积 算的仪表，线性度是一个重要指标，使有可能在测量范围内用同一个仪表系数，线 性度差就要降低仪表的精确度，随着微处理器技术的发展，采用信号适配系数修正 仪表系数非线性，从而提高仪表精确度和扩展流量范围。如需作管道流量配比，流 量相加或热量计要对温度差和流量相乘时，应选择线性输出的仪表，可以简化计算 过程。(5)上限流量、下限流量和流量范围选择流量仪表的口径应按被测管道使用的流量范围和被选仪表的上限流量和下 限流量来选配，而不是简单地按管道通径配用。虽然通常设计管道流体最大流速是 按经济流速来确定
13、的。因为流速选择过低，管径粗投资大，过高则输出功率大，增 加运行费用。大部分仪表上限流量的流速接近或略高于管道经济流速，因此仪表选 择口径与管径相同的机会较多，安装就比较方便，如不相同也不会相差太多，一般 相邻一档规格，采用异径管连接。然后同一口径不同类型的仪表上限流量受各自工作原理和结构的约束，差别很大。在选型时往往考虑的是设备最大流量不超出流量计的上限流量，而对于用气设备各个流量段的使用概率及其误差区域未加考虑，这样导致流量计使用中均未超出其流量上限，但是小流量段或常用流量段误差偏大。 流量范围下限，选型时要满足 流量计进入精度的最小流量 (Qmin)小于管道的最小用气量，这样才能保证小流
14、 量的计量精度。(6)范围度 范围度是满足精度的情况下上限流量和下限流量的比 值，其值越大流量范围越宽。 制约差压式流量计的范围度的因素有：测量准确度 的制约，流出系数非线性的制约，可膨胀系数 的制约。线性仪表有较大范围度， 一般为10: 1,非线性仪表则较小，通常仅为 3: 1,能满足一般过程控制用流量 测量和商贸核算总量计量。差压式流量计属于非线性仪表，新型毕托巴差压式流 量计的范围度有所拓宽， 经实验证明，毕托巴差压式流量计的范围度一般可以超 过30: 1。 (7)压力损失 实现节能降耗现已成为各大企业必须高度重视的极其重 要和紧迫的任务。要实现节能的目标，必须选择节能的仪表。节能仪表必
15、须要具备两个基本条件，一是要有较高的准确度，否则就难以用数据说明节能效果，也无法进一步采取节能措施，二是永久压损不宜过大。除无阻碍流量传感器外， 大部分流量传感器或要改变流动方向，或在流通通道中设置静止的或活动的检测元 件，从而产生随流量而变的不能恢复的压力损失，具值有时高达数10kPa,首先应按管道系统泵送能力和仪表进口压力等条件，确定最大流量时容许的压力损失，据此选定仪表。因选择不当而产生过大的压力损失，往往影响流程效率。压力损失 较大的仪表短短几年为测量付出的泵送费用往往超过低压损而价格较贵仪表的购 置等费用。6.4基它方面（1）经济性流量计的费用主要是购置仪器的费用，运行维护费和流量计
16、的流量调节和校验的费用也应当加以考虑。（2）安全性流量测 量的安全可靠，首先是测量方式可靠， 即取样装置在运行中不会发生机械强度或 电气回路故障而引起事故；二是测量仪表无论在正常生产或故障情况下都不致影 响生产系统 的安全。一般有可燃性气体的场合，应选用防爆型仪表。毕托巴差压式流量计的选型必须同时考虑到多种因素，并且还得分清主次、综合分析，才能 6找到最适合用户应用的型号。 七、毕托巴差压式流量计常见故障、原因及处 理毕托巴差压式流量计在管道中的接液部门为金属部件，没有电子元件和可动部件，并且毕托 巴传感器即使有一定的磨损也不会影响正常测量，因此通常的故障都出现在导压管、 截止阀、三阀保温伴热
17、、差压变送器等部分。 主要不透光之处 是通过反吹阀进行反吹处理解决导压管堵塞的现象。案例一：差压变送器的正确 使用与定期检查 故障现象：某公司使用BTB-S型毕托巴差压式流量计测量氮气， 在流量较小时，输出显示为 零。故障原因：现场操作人员进行差压变送器零点调 整时，只打开平衡阀，不关一次截止阀，导致差压变送器的零点调整误差较大。大于微小差压变送器，这种操作方式是错误的。处理措施：先关闭一次截止阀，再打开三阀组平衡阀，然后对差压变送器进行零点调整后，输出显示正常。案例提示：对于带有开方功能或小信号切除功能的差压变送器，在检查静压误差时，一 定要将小信号切除功能暂时取消，以观察真正的零位。静压误
18、差就是：当差压变 送器安装到现场 并通过但阀组使正负压室通入相同的实际使用压力（静压），得到的零位输出偏离实验室校准时的零位值。静压误差在全量程范围内总是在起作 用，虽然小信号切除功能能将这一矛盾 掩盖掉，但是其影响客观上是存在的，尤其在相对流量较小时，影响更可观，因此一定要进 行现场调零，消除静压误差。案例2: DCS应按技术要求进行参数设置 故障现象：某公司用BTB-B型毕托巴流量计测量空气，发现流量显示偏低。故障原因：现场检查流量计各项参数设置，均没有问题；再查DCS系统设置，发现我公司提供了 5个修正系数，但DCS中 只用了 1个修正系数，所以流量显示不对。处理措施：在DCS中严格按我
19、公司计算书进行设定后，流量显示正常。案例5:测量蒸汽须注意伴热方式 故障现象：某公司使用BTB-S型毕托巴流量计测量蒸汽，正常运行一段时间后流量显示出现波动。故障原因：首先检查差压变送器零点几运行状况正常，但每次进行排污时导压管内存在气泡。分析原因是伴热管过热，使导压管内冷凝水汽化。处理措施：伴热管单独保温后，再与两根引压管等距离包在一起，完善伴热措施后仪表运行7正常。结束语：要节约能源，首先要量化能源，准确计量能源及其消耗，当 前，各行各业生产用能 的计量，尚存在着各种各样的技术问题，新的计量器具不 断涌现，如何正确的使用和维护，流量计量所占的比例很大，被测介质的工况最为复杂，且对计量器具的正确使用，维护的要 求也越来越高，因此毕托巴差压式 流量计的涌现，是能源的流量计量中的未来之星，也是为企业解决具体技术问题的必然选择。参考文献：1.倪丽娜差压式流量计精度提高方法分析期刊论文-中 小企业管理与科技2008（30 2能源计量器具（流量）应用技术指南 3.毕托巴差压式 流量计校准规范4.差压式流量计检定规程JJG640-1994 8