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流量测量关注点和动向
新闻来源:江苏金仪自动化仪表有限公司    点击数:1901    更新时间:2009-10-01 14:50:26    收藏此页

一流量测量界关注现场测量准确度
 

2006年颁布的GB17167《用能单位能源计量器具配备和管理通则》,是GB/T17167-1977《企业能源计量器具配备和管理导则》的修订版,从推荐性标准改为强制性标准。标准中强制性条款规定用能单位必须配备计量器具及其准确度等级要求等。GB/17167提出的准确度应该理解为现场整个流量测量系统的准确度,而现在常被误解仅是流量仪表的准确度。流量仪表准确度通常是在制造厂或计量部门实验室的流量标准装置作量值传递或校准所得,现场测量系统的环境条件、流体特性、迎流流场等与实验室参比条件的差异引入了测量不确定性,给现场使用仪表带来附加误差,应评估这一条件下的测量是否符合规定的要求。例如点流速插入式仪表的涡轮测量头等的基本误差为1%—1.5%,因引入测量系统其他环节形成的误差,如流通面积的测量误差、插入深度偏差、速度分布系数和阻塞系数等不确定度误差,整个测量系统的误差常在2.5%—5%之间,若条件差、工作粗糙,可能超过5%许多。

石油天然气的储运分配交接计量为获得现场高的测量准确度,配备了移动式的车装标准容器(或衡器)、车装标准体积管或车装标准流量计驶往现场,采取在运行条件下校准(参见《世界仪表与自动化》2006年3月《流量计的现场校准和验证》),并解决现场测量准确度问题。但是相当一部分人士还只关心流量仪表准确度而忽视现场测量准确度。

 

二业内人士关注流量测量软实力和开展偏离、参比(工作)条件偏差的研究

 

重庆工业自动化仪表研究所孙怀清教授在《浅议流量仪表的软实力》(《世界仪表与自动化》2006年第5期)一文中谈到“通常把流量仪表实验研究和实践资料的累积视为流量仪表的软实力,一种通用型流量仪表具备雄厚的软实力是其现场应用的必备条件”,传统仪表一般说已积累了丰富实践经验,而对于新型流量计使用者就比较陌生,如何正确选用成为难题,为避免供应商的误导,识别其真实性,他认为向供应商“咨询其软实力的高低不失为一种区别的标志”。

流量仪表在实验流量标准装置上校准的准确度与现场测量的准确度间形成差别的诸因素中,迎流流速分布和流动旋转度的影响(即现场使用时前置扰流件的影响)是比较显著的,因此国内有些学术机构和企业开展这方面的研究,在我国国家标准中也有一些列入了要求试验这种影响量的条款。

例如GB/T18659-2002《电磁流量计的性能评定方法》规定了上游弯头、不同开度闸阀等扰流件影响的试验要求条款。实际上电磁流量计不同磁场分布等结构设计对流速分布影响的敏感度是有很大差别的,设计新型号的样机必须要做这一项“型式评定”试验。但是国家质量监督检验检疫总局发布的国家计量检定规程JJG1033-2007《电磁流量计检定规程》中却缺失这方面内容的条款。

同样,涡轮流量计涡轮叶片形状(直形或螺旋形)和叶片倾角不同设计对流速分布畸变度和流动旋转度影响的敏感性也有差别,气体涡轮流量计的国际标准ISO9951-1999也在这方面的试验作出了规定,多声道超声流量计的声道数和布置方式(Z形、V形、X形、W形)也影响对流动扰动的敏感性。仪表制造商在开发新型号仪表时必须加强这方面试验以指导使用,而在行业、国家标准和检定规程中亦应作出相应的规定,而一般也都缺失。

 

三近年流量仪表快速发展

 

在全社会重视物料和能源节约,加强储运交接计量,降低流程工业和公用事业物耗漏损,细化流量控制管理以及环境保护、污水废气排放管理等市场需求下,在过程测量温度、压力、流量、物位四大参数的仪表中相比较,近年以流量仪表增长较快。在品种方面,近年在展会上见到两种非侵扰(不接触)式新测量原理流量仪表,即声纳流量计和微波气固双相流量计。前者是以一组阵列声压传感器,检测管内湍流连贯性漩涡扰动,追随行进涡流的流速;后者是一种利用微波检测技术的相关流量计。当前它们尚处于应用推广阶段。

已占有市场相当份额的新型流量仪表在提高性能,增加功能,扩展应用领域方面又有新进展,如:科里奥利式和电磁式推出具有在线自诊断功能的新型号仪表,延长校准周期,降低检验维护费用;仪表的多参数测量也有发展,如科里奥利质量流量计除可测质量流量、体积流量、密度、双组分液组成百分比外,又增加了测量流体黏度的功能。

传统流量仪表中差压式仪表虽然长期以来份额持续下降,但估计使用台数仍占有50%左右用量。流量仪表业界为改善本类仪表固有缺点,开发了众多新仪表投放市场,例如将节流件、差压变送器和引压管组成一体,免除现场布设引压管,更有由两台差压变送器和节流件组成双量程一体化差压流量计,流量范围度可拓宽到25:1。

传统节流件是向中心束流产生差压,前几年国内众多企业纷纷开发向管壁束流的内锥式流量计,但总体来说缺少研究实验工作,可谓软实力薄弱。天津大学多年来开展内锥流量计、内椎体锥角等几何要素优化设计及迎流流速分布等各种影响量的研究,论证国外原创企业发表的数据,增强内锥流量计的软实力。在实践中,人们感到内锥流量计尚有许多可改进之处,开发了一些不同形体的内椎体,如称作双锥形流量计、梭式流量计以及流线形体的槽道流量计,使之扰动小,流动更稳定,压损更小。

除内锥流量计外,还上市了一些其他节流装置和差压发生器,如称作调整孔板(conditioning orifice)的4孔孔板,有像流动调整(器)板那样,称作“多孔平衡节流装置”的孔板,这类孔板据称可缩短前置直管长度和扩大范围度。前置直管段长度可短至2D,但未见到供应方弯管等扰流件实验数据的报告和第三方的实验认证。动压式皮托管是18世纪以来用来测量某一点的流速,上世纪60年代发展了径向多点测量的均速管流量计,近年市场上见到非径向多点测量称作测管流量计的仪表,以及MPA(Multi-Point Averaging)流量计。MPA按管径大小在同心圆上置12-18个测速点,以改善流速分布影响。

差压式仪表因上述一些发展以及差压变送器等方面的其他改进,近年销售份额呈回升之势。

在本期本栏目汇集的几篇文章,反映了成熟新型流量计和差压流量仪表上述相关动态。
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