摘要：分析了差压式流量计在煤气计量中在符合国家标准规定状态下计量时的相对误差及计算公式，以及在不符合国家标准状态下计量时产生误差的原因。
1前言
差压式流量计使用历史悠久，由于它具有原理简明，设备简单,应用技术比较成熟，容易掌握等优点被广泛应用于工业生产中。在煤气的计量中也常常使用差压式流量计。但差压式流量计在现场实际应用时,它的测量误差往往超过2%,有时甚至达到10~20%。特别是在采用差压式流量计作为工艺生产过程中物料(水.蒸汽、煤气以及各种原料、半成品、成品等液体和气体)的计量,进行经济核算时，这一矛盾更显突出。
2差压式流量计工作原理及实用流量公式
在管道中流动的流体，具有动能和位能，并在-定的条件下两种形势的能量可以互相转换，但参加转换的能量总和是不变的。在管道中安装-一个直径比管径为小的节流件时，流体在管道中的流动,.由于流通截面突然缩小，流束必然要产生局部收缩,流速加快。根据能量守恒定律,动压能和静压能在一定条件下可以互相转换，流速加快的结果必然要导致静压能的降低，因而在节流件的上、下游之间产生了静压差。这个静压差的大小和流过流体的流量有关,所以,可通过此静压差来求流量。
式中:Q一工作状态下的体积流量,m³/h
α一流量系数;
ε一流束膨胀系数;
d一工作状态下的节流件开孔直径，mm,
△P一差压力kgf/m2
ρ1一工作状态下,被测流体的密度,kgf/m3
3在标准规定状态下计时相对标准误差分析及计算公式
由上式可见标准节流装置测量是通过间接方式实现的，即通过差压仪表测量出差压，再根据流量公式计算出流量值。这样流量测量误差不仅受差压仪表精度的影响，并且还受到公式中各量的影响。如果在煤气的计量中对标准节流装置的设计、制造、安装和使用完全按国家标准的规定进行，其相对标准误差用下式计算:
式中:σm一质量流量测量的标准误差;
σa一糙管流量系数的标准误差;
σe一流束膨胀系数的标准误差;
σ△p一差压测量的标准误差;
σp1一被测流体密度的标准误差;
σD一管道内径的标准误差;
σd一节流件开孔直径的标准误差。
3.1流量系数的基本相对误差
流量系数α是一个影响因素复杂、变化范围较大的重要系数，当管道直径、节流件的形式和开孔直径、取压位置已定,雷诺数大于某-数值(界限累诺数)时,α值可认为是一常数,也只有在测量过程:中α保持为常数才能保证测量的精度,这也是差压式流量计能否达到正确测量的前提。由于流量系数是靠试验提供的,是由很多次测量结果整理计算而得到的，因而由于测量仪表的误差及由于计算时各量的误差累积成流量系数的误差。在不计β、D、Rep和d值的测量误差时,各标准节流装置的α0和α的基本相对误差分别按下列公式计算。
3.1.1角接取压标准孔板在节流件上游侧的管道没有管径突变，节流件的安装经检验其偏心率≤1/10x0.015D(1/β-1),环室(或夹紧环)的开孔直径与管道内径相等，在此条件下，角接取压孔板.的光管流量系数α0的基本相对误差为:
3.2流束膨胀系数ε的基本相对误差σε/ε.
流束膨胀系数，对于标准喷嘴是通过公式计算出来的，对于标准孔板是靠试验结果整理出来的，.因而是存在误差的。设β、△P/P1和k为已知,且不计其误差时,ε的基本相对误差规定如下:
3.2.1角接取压孔板
3.2.2法兰取压标准孔板
σε/ε=±(△P/P1)%
3.3管道内径的基本相对误差σD/D
若D20为实测值时，可令σD/D=±0.1%作为估计值;
若D20为管径的公称直径,可令σD/D=±0.5~1.0%。
3.4节流开孔直径的基本相对误差σs/d
d20必须实测,可令σd/d≈±0.05%。
3.5差压测量的基本相对误差σap/AP
这里仅考虑差压显示仪表误差σ△p/△P的估计方法。
σ△p/△P=1/3ζ△P/△P1
式中ζ为差压仪表的精度等级，△P1为预定的差压测值。在节流设计中,取△Pano
3.6煤气密度的基本相对误差σp1/ρ1
4在非标准规定状态下计量时造成测量误差的原因
差压式流量计在煤气计量的实际应用中，安装和使用条件等往往不符合标准规定，在只要求流量相对值的场合下，对流量的指示值和实际值之间的偏差往往不被注意，但事实，上确是客观存在的。下面分析造成测量误差的原因。
4.1煤气的工作状态的变动
焦炉煤气流体状态受生产状况的制约,变化较频繁,煤气的瞬时流量是流体工况的函数。而工况参数是瞬变的，以瞬时参数计算并累计流量才是符合流量计量的科学方法。要很好地解决繁琐而复杂的温度..压力、差压、孔板、管道等补偿的问题,才能保证流量测量的准确率。否则，就会造成计量误差。
4.2压力损失
煤气流束通过节流件时，-部分能量用来克服摩擦阻力和消耗在节流件后形成的旋涡上。因而，通过节流件后流体的静压力并不能完全恢复，而有一些损失。
4.3密度的变化
煤气的密度，对于流量测量精度的影响，与差压处于同等地位,因此必须对它进行正确的计算。煤气是一种混合气体含CO、CO2、H2、CH4、N2、O2、NH3、HCN等成分。工作状态下,煤气的密度服从叠加规律,可按下式计算:
ρ煤气=X1ρ1+X2ρ2+....100
ρ煤气-煤气的密度,kg/m³
ρ1、ρ2~ρn煤气各组分的密度,kg/m³
X1、X2--Xn混合气体各组分的体积百分数,%
4.3.1煤气组份对密度的影响
不同的煤资源和工艺操作都会对煤气的组成造成影响，如不能正确的测算出煤气的成分,煤气的密度就会产生变化。
4.3.2湿度对密度的影响
焦炉煤气是湿煤气，输送煤气的管道没有保温措施，介质受环境的影响是明显的，随季节和环境温度的不同，介质温度也会产生相应的变化，在不同温度下介质的饱和水汽含量是不同的，直接影响了煤气的密度。
4.4节流装置安装不正确引起的误差
孔板的尖锐一侧应迎着流向，为人口端，而其呈喇叭形一侧为出口端，即孔板不能装反。除此之外，由于安装不正确引起的测量误差，往往是由于孔板开孔中心和管道中心线不同心造成。因此，在结构设计、加工制造和安装中,必须十分注意。管道实际内径和计算时所用的管道内径之间的差别，以及垫片等凸出物的出现、引压管路上的毛病等，也是引起测量误差的原因。
4.5节流装置内表面的结垢和流通截面积的变化
焦炉煤气由于含焦油、水、工业奈等杂质,这些杂质极易在其中凝结在孔板等表面可能会沾结上一层污垢，或者由于在孔板前后角落处日久而沉积有沉淀物,都会造成流量测量的误差。
4.6节流装置使用日久，节流装置的几何形状和尺寸由于化学腐蚀等原因会发生变化。对于使用广泛的孔板来讲，它的人口边缘的尖锐度会受到冲击、磨损和腐蚀而变钝。这样,在相等数量的流体经过时所产生的压差△P将变小，从而引起仪表指示值偏低。故应注意检查、维修,必要时应换用新的孔板。
4.7能够测量差压的仪表很多，为保证测量的顺利进行和流量测量的精度，对差压计要进行选择,差压计的测量范围必须是包括流量的整个测量范围(流量的最大值和最小值),并留有余地。由于流量值是与节流件两侧的差压值的平方根成比例，差压计量程选择的好坏也会影响测量的精度。
5结束语
要保证计量的正确率必须引起注意的是:不仅需要合理的选型、正确的计算，更要注意正确的安装、维护和符合使用条件等，才能保证差压式流量计有足够的实际测量精度。
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