管道氧气流量计在用作蒸汽流量测量时产生误差的原因分析

管道氧气流量计普遍用在工况中测量液体、气体流量常用工具，是属于*新型的一类流量计，但其发展迅速，目前已成为通用的一类流量计。智能管道氧气流量计是在流体中安放一根非流线型游涡发生体，流体在发生体两侧交替地分离释放出两串规则地交错排列的游涡的仪表。在工业生产过程中对于蒸汽流量的测量有多种类型的仪表可以选择，其中管道氧气流量计就是较为常见的一种，它通常被用作计量蒸汽的流量。下面笔者以管道氧气流量计为例，结合自己近几年现场校验仪表的经验，介绍管道氧气流量计及其配套仪表在安装和使用中*常出现的问题以及解决办法。
一、现场安装中*容易出现的问题
1.管道氧气流量计上、下游直管段的长度不够引入误差众所周知，管道氧气流量计安装对直管段的要求是非常严格的，国内外各个厂家的技术资料对管道氧气流量计上、下游直管段都有明确要求，然而很多现场不能满足所需直管段长度的要求，例如管径较大的管道等，从而给管道氧气流量计的测量带来了很大的附加误差。
针对上述情况，可采用在管道氧气流量计上游加装流动调整器的办法，来消除上游阻流件产生的涡街和流速分布畸变的影响。单板式流动调整器的漩涡消除能力和速度分布恢复能力较强，压力损失较小，其孔径是固定的，因而备受制造厂和用户的青睐。
2.压力补偿仪表安装不规范引入误差
在压力变送器的安装现场，为了维修方便，压力变送器安装地点与取压点往往不在同一高度，这样，引压管中的冷凝水就会对压力测量带来影响。图1为4种常见的形式，其中：Ps为蒸汽压力，Pa；ρ为冷凝水密度，kg/m3；P0为变送器压力输入口处实际压力，Pa；h为高度差，m；g为重力加速度，m/s2。
管道氧气流量计的压力变送器引压管中冷凝水液柱高度对压力测量的影响通常可以用以下两种方法校准。
（1）在压力变送器中进行校准。这种方法的实质是对压力变送器的零点进行迁移。一般的压力变送器都带HART协议，可采用手持终端将测量范围进行调整，从而达到消除液柱高度差带来的影响。然而，对于非智能的或不带HART协议的压力变送器上述办法很难实现，相比之下，在二次仪表中作校准成为一种很受欢迎的方法。
（2）在流量显示仪表中进行校准。这里说的二次仪表不仅包括普通二次仪表也包括流量演算器、DCS等，可采用在二次仪表中对压力的量程进行迁移以达到目的。
3.现场工矿条件不理想引入的误差
管道氧气流量计一个*大的局限性就是对管道机械振动较敏感，不宜用于强振动场所，容易受周围环境干扰的影响。往往很多安装人员忽略了这一点，安装在风机、空压机等动力设备旁边，这些设备运行时都有不同程度的振动，这些振动都有可能让管道氧气流量计有额外的输出。工频干扰也是一个不容忽视的问题，如变频器的干扰。
针对上述情况可采用减振措施，可在传感器上、下游，分别设置防振管支架并加装防振垫，如果还不能达到效果，可采取：（1）现场进行检查，检查一次仪表和二次仪表有没有按规定屏蔽和按规定接地。（2）如果接地和屏蔽都已做到，还是有小流量，可采用调整一次仪表的触发电平（TLA），将幅值小的干扰进行滤除。如果小流量处于某一恒定值左右，可采用在二次仪表中进行适当的小信号切除，从而消除干扰带来的误差。
二、二次仪表参数设置错误
1.误把常温条件下的K系数当做工矿条件下的K系数
很多人错误地认为管道氧气流量计送法定计量检定机构检定后**中所给的K系数就是仪表的K系数，其实不然。根据JJG1029-2007《管道氧气流量计》检定规程的要求，管道氧气流量计的仪表K系数是通过液体或气体流量标准装置在常温、常压条件下标定后确定，所以检定**中所给的K系数不能代表仪表工作时的K系数。因为当管道氧气流量计测量高温（例饱和蒸汽、过热蒸汽、热水等）介质时，仪表的表体（测量管）和发生体都处在高温介质中，进而影响管道氧气流量计的仪表系数K，所以测量高温介质时应该对仪表系数K进行修正。其温度修正系数为
Et=〔1+（2a0+ax）（t-t0）〕-1
式中：a0——管道氧气流量计表体材料的膨胀系数，（℃·mm）-1；ax——发生体材料的膨胀系数，（℃·mm）-1；t——流体温度，℃；t0——实验室标定时流体的温度，℃。
如果表体和发生体采用同种材料，则
Et=[1+3a（t-t0）]-1
式中：a——表体、发生体材料的膨胀系数，（℃·mm）-1。
对仪表系数进行温度修正后，有
K=EtK0
式中：K0——实验室标定获得的平均仪表系数。
2.显示仪表（流量积算仪）中的参数设置错误
一般的管道氧气流量计积算仪都有手动温度、压力补偿项，设置该项的目的主要是为了在温度、压力测量出现异常数值时作为恒定补偿来计算蒸汽密度，而这两项参数许多人任意设置，更有人甚至不装温压补偿仪表，采用固定补偿来测量蒸汽。而当温压补偿仪表损坏或出现故障时，仪表人员不能及时的发现或处理使得仪表所测流量与实际流量偏差较大，从而影响测量准确度。建议该两项参数的设置应根据管道中常用的实际压力、温度值进行设置。
以上仅是*容易忽略但对日常测量影响较大的几个误差来源及解决办法，然而蒸汽管道氧气流量计测量误差的来源包括很多因素。笔者希望有关人员无论在仪表的安装还是日常的维护使用中都能重视起来，从而为企业能源计量、贸易结算等提供准确可靠的数据。

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