摘要：提高蒸汽測量精度歷來是工程上的關(guān)鍵點(diǎn)，差壓式流量計(jì)及配套孔板的精度越來越高，而不可忽視的安裝，對系統(tǒng)精度的影響越來越成為主要問題。筆者就差壓式標(biāo)準(zhǔn)孔板和平衡式流量計(jì)(多孔孔板)安裝時(shí)易出現(xiàn)的問題進(jìn)行舉例、分析，以使大家關(guān)注。

1、前言

差壓式流量測量已占流量測量儀表的50%左右，各種元件的精度已越來越高，其配套的差壓變送器精度已達(dá)0.075%～0.04%，因此安裝引起的誤差逐漸成為主要因素。雖然安裝方式是傳統(tǒng)的，有根據(jù)的，但有些過細(xì)的環(huán)節(jié)，還需根據(jù)現(xiàn)場情況改進(jìn)安裝方式，本文以蒸汽和濕氣體為例進(jìn)行說明，并提出校正方法。

什么是靜壓誤差，差壓變送器的差壓刻度通常是在負(fù)壓室通大氣的條件下校驗(yàn)的，安裝到現(xiàn)場通入實(shí)際使用靜壓校零時(shí)，往往發(fā)現(xiàn)零位輸出與負(fù)壓室通大氣校驗(yàn)時(shí)的零位輸出不一致。這種正負(fù)壓室通入相同靜壓得到的零位輸出偏離通入大氣校驗(yàn)時(shí)的零位稱為靜壓誤差。

下面對造成靜壓誤差的幾種情況予以分析。

2、差壓變送器測濕氣體時(shí)高低壓室內(nèi)積水問題

圖1(a)所示是典型的節(jié)流式差壓流量計(jì)信號管路安裝圖，在被測流體為濕氣體時(shí)，冷凝液理應(yīng)不會(huì)進(jìn)入差壓變送器高低壓室，但從現(xiàn)場反饋信息來看，實(shí)際情況是有時(shí)還會(huì)有微量水滴進(jìn)入高低壓室。變送器差壓范圍較低時(shí)，此微量水滴會(huì)引起儀表零點(diǎn)的明顯漂移。有些差壓變送器設(shè)計(jì)有兩個(gè)排放口，打開下排放口就可將凝液順利排出。但是若采用早期變送器只有中部一個(gè)排放口，打開此口無法將高低壓室內(nèi)的凝液排凈，*后只得將變送器拆下，將凝液從信號輸入口中傾倒出來。

高低壓室內(nèi)積液的現(xiàn)象，經(jīng)進(jìn)一步分析，應(yīng)該是變送器上方的一段管路由于環(huán)境溫度變化將信號管中的水蒸氣凝液沿著信號管往下流入高低壓室。

防止冷凝液流入高低壓室*簡單易行的方法是消除變送器上方的一段信號管路，將信號管路從下方引入變送器，如圖1(b)所示，這樣，即使高低壓室內(nèi)有微量冷凝液，也能依靠其自身重力沿著管路自動(dòng)流回母管或沉降器。實(shí)踐證明，這一方法是有效的。

2.1 關(guān)于差壓變送器引壓管直接進(jìn)入差壓計(jì)討論：

(1)有些微差壓系統(tǒng)，微差壓為50~100Pa，即5~10mmH2O，如果引壓管有死區(qū)，只要積液1mm，就有10Pa的誤差，誤差達(dá)20%。因此連接必須差壓計(jì)在上沒有死區(qū)(靜壓誤差)。

(2)濕氣體為了使氣體中積液返回管道，安裝時(shí)需差壓計(jì)在上，孔板在下。

(3)低壓蒸汽，如果溫度低于差壓計(jì)允許溫度，可以差壓計(jì)在上，省卻冷凝容器的方案亦有地方試用。

(4)在以上1,2,3情況下，引壓管需略大(內(nèi)徑Φ12及以上)。

2.2 差壓變送器靜壓誤差的現(xiàn)場消除方法

差壓變送器在制造廠出廠前零點(diǎn)作為一個(gè)重要指標(biāo)檢驗(yàn)過，但是殘存的靜壓誤差在儀表投運(yùn)時(shí)還必須在使用現(xiàn)場輸入實(shí)際靜壓對靜壓誤差再一次檢查校核。其方法是向正負(fù)壓室通入相同的靜壓，在圖1(b)所示的系統(tǒng)圖中，將三閥組的高低壓閥中一個(gè)打開，另一個(gè)關(guān)閉，將平衡閥打開，如果懷疑正負(fù)壓室內(nèi)尚未充滿被測介質(zhì)，則可通過正負(fù)壓室上的排氣(或排液)閥排凈積氣(或積液)，然后檢查變送器的輸出。有的差壓變送器帶有開平方功能和小信號切除功能，在檢查靜壓誤差時(shí)應(yīng)將小信號切除功能暫時(shí)解除，以觀察真正的零位。

差壓變送器的輸出也可在流量顯示儀表或DCS中讀出，為了讀出真正的零位輸出，也需將小信號切除功能暫時(shí)解除。

將差壓變送器與流量顯示儀表配合起來檢查零位輸出，如果零位存在偏差，則可能的原因如下：

(1)差壓變送器靜壓誤差；

(2)差壓變送器安裝位置偏離正確位置引起零點(diǎn)偏移；

(3)流量顯示儀表零點(diǎn)偏差。

這種偏差的代數(shù)和不會(huì)很大，*終是通過差壓變送器的零點(diǎn)校準(zhǔn)予以消除。因此儀表投運(yùn)前這一檢查校準(zhǔn)環(huán)節(jié)是開表投運(yùn)操作中的重要一環(huán)。

差壓式流量計(jì)經(jīng)過上述的靜壓誤差及零點(diǎn)檢查校準(zhǔn)后，就可關(guān)閉平衡閥，開足高低壓閥，投入運(yùn)行。

3、測蒸汽垂直管道導(dǎo)壓管引向?qū)x表示值的影響

節(jié)流裝置導(dǎo)壓管的作用是將節(jié)流裝置所產(chǎn)生的差壓信號不失真地傳遞到差壓變送器，但從現(xiàn)場的實(shí)際情況來看，導(dǎo)壓管的配置這看似簡單的事情還是存在很大問題。

*嚴(yán)重的問題是安裝在垂直管路上的測量蒸汽流量的節(jié)流裝置，按照信號不失真?zhèn)鬟f的要求，導(dǎo)壓管的結(jié)構(gòu)應(yīng)如圖2所示。

GB/T2624-2006中規(guī)定的差壓式流量計(jì)工藝管道全為水平方向，當(dāng)實(shí)際應(yīng)用中，垂直方向的管道無法避免，因此按照信號不失真?zhèn)鬟f的原理就有了如圖2所示的結(jié)構(gòu)，在該圖中，切斷閥采用直通閥(直通閘閥或球閥)后，只要冷凝器一端導(dǎo)壓管略高于節(jié)流裝置的一段，則從冷凝器溢出的冷凝液就可通暢地流回母管，兩只冷凝器中的液位可保持等高，管中的蒸汽也可正常地向冷凝器的上部補(bǔ)充，從而實(shí)現(xiàn)正常的汽液交換。但是有不少儀表廠供應(yīng)的卻是如圖3所示的結(jié)構(gòu)，這種導(dǎo)壓管連接方式的優(yōu)點(diǎn)是外觀漂亮，但卻損害了它的基本功能。

在圖3中，正端導(dǎo)壓管內(nèi)冷凝液仍可通暢地流回母管，但負(fù)端導(dǎo)壓管卻不能，一定要到管內(nèi)積滿冷凝液后才會(huì)向母管溢出，一次兩只冷凝器中的液位高度不一致，假定負(fù)端冷凝器中的液位高度同導(dǎo)壓管左端一樣高，則負(fù)壓端冷凝器中的液柱高度就比正壓端高度約高16.5mm，因?yàn)榄h(huán)室上兩個(gè)管口之間的距離為33mm。其實(shí)，負(fù)壓端冷凝器內(nèi)的液位高度并非總是同導(dǎo)壓管左端一樣高，而是可能高些，也可能低一些，因此就增加了不確定因素。

導(dǎo)壓管連接的不正確，使得流量計(jì)在相對流量較小時(shí)出現(xiàn)明顯的偏低。例如有一臺(tái)差壓式流量計(jì)，△pmax=20kPa，在qm=20%qmmax時(shí)，節(jié)流裝置送出的差壓信號為800Pa，由負(fù)端冷凝器內(nèi)液位偏高引起的附加差壓以165Pa計(jì)，則相應(yīng)的流量示值就減為17.8%FS，誤差為2.2%FS。

在使用現(xiàn)場，法蘭1″取壓也用的較多。由于這種取壓節(jié)流裝置的兩個(gè)取壓口之間的距離比環(huán)室取壓大的多，所以上述的導(dǎo)壓管引向不合理引起的誤差相應(yīng)增大，即附加差壓約為249Pa，相應(yīng)的流量示值減為16.6%FS，誤差為3.4%FS。

4、測蒸汽導(dǎo)壓管切斷閥的影響

在測量蒸汽配冷凝器時(shí)如選用針形閥，因流路曲折不暢，特別流量較小時(shí)，示值不穩(wěn)定，因此建議采用閘閥或球閥，其流路沒有彎曲，通徑大，從現(xiàn)場使用來看，相對流量為10%FS時(shí)，都能穩(wěn)定指示。

5、徑距取壓節(jié)流裝置測蒸汽安裝不合理引入的誤差

大口徑節(jié)流裝置的取壓方式，人們往往喜歡采用徑距取壓。這種取壓方式的兩個(gè)取壓口之間相距1.5D，而管徑又較大，所以取壓口之間的距離較大。在安裝過程中稍有疏忽，就會(huì)引入誤差。圖4所示為水平安裝的徑距取壓節(jié)流裝置，用來測量蒸汽流量。規(guī)范要求，正端和負(fù)端取壓管在母管上的開口高度應(yīng)相同，兩個(gè)冷凝器的高度也應(yīng)一致。如果施工疏忽造成即使10mm的高度差，用肉眼也難以分辨，但會(huì)引起實(shí)際流量為零時(shí)，仍有100Pa左右的輸出。

如果差壓上限△pmax為60kPa，在流量為70%FS時(shí)，這一不應(yīng)有的差壓引入的流量示值誤差約為0.17%FS；而在流量為20%FS時(shí)，這一不應(yīng)有的差壓引入的流量示值誤差達(dá)4.2%FS，因此應(yīng)引起注意。

圖5所示為一個(gè)垂直管道上安裝的徑距取壓節(jié)流裝置，用來測量蒸汽流量。如果安裝不合理，引入的誤差更是驚人。在圖5中，正壓管的垂直部分管內(nèi)應(yīng)充滿蒸汽，或蒸汽以緩慢的速度向冷凝罐補(bǔ)充，而冷凝罐內(nèi)的凝結(jié)水經(jīng)溢流口沿著垂直管的內(nèi)壁流回母管。但若這導(dǎo)管的坡度不合理或選用針形閥作為取壓閥，很容易導(dǎo)致凝結(jié)水在垂直管內(nèi)憋住，引起驚人的測量誤差。

下面以一個(gè)實(shí)例來說明安裝時(shí)應(yīng)注意的重要問題。某公司的熱電廠經(jīng)一根DN400的管道向化工廠供汽，供方在管道始端、需方在管道終端各裝一套由同一個(gè)儀表廠制造的DN400蒸汽流量計(jì)，兩套儀表的孔板計(jì)算書表明，兩副孔板的計(jì)算參數(shù)完全相同，可是儀表投入運(yùn)行后，供方的一套流量計(jì)示值嚴(yán)重偏低，只能以接受方表計(jì)數(shù)據(jù)作為計(jì)算依據(jù)。有關(guān)人員對這套儀表的各個(gè)部分進(jìn)行多次檢查，均未查出原因所在，*后，儀表維修工只能將差壓變送器的零點(diǎn)向負(fù)方遷移來湊答數(shù)。巧合的是測量起點(diǎn)遷移到-6kPa左右，兩套流量示值就趨一致，而且流量變化時(shí)，仍能基本保持一致。

懷疑應(yīng)當(dāng)充滿蒸汽的正端導(dǎo)壓管內(nèi)被凝結(jié)水占據(jù)，從而產(chǎn)生6kPa的偏移。于是建議拆開保溫層檢查導(dǎo)壓管內(nèi)究竟是蒸汽還是凝結(jié)水。待拆開保溫層后，發(fā)現(xiàn)這段垂直導(dǎo)壓管是冷冰冰的，只在排污掃線時(shí)導(dǎo)管才是燙的，顯然，這段管道內(nèi)已被凝結(jié)水占據(jù)。進(jìn)一步分析垂直段積水的原因，發(fā)現(xiàn)所配用的根部閥是針形閥，而且安裝根部閥的一段不僅沒有合理的坡度，相反在導(dǎo)管的轉(zhuǎn)彎處還略低了一些。后來建議將垂直段導(dǎo)管截去數(shù)厘米，使根部閥處的水平段左低右高，滿足坡度要求。

經(jīng)改裝后，儀表重新投運(yùn)，獲得成功。