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扩展孔板流量计使用范围的可能性

来源：ABG仪表集团   2013年06月18日 16:44  

涡街流量计自问世以来, 之所以没有得到广泛使用, 主要是人们尚缺乏使用经验, 担心其可靠性和测量精度, 为此我们作以下比较。
1.1 量程比
涡街流量计与孔板流量计（以常用的PN4.0MPa的孔板流量计为例）的量程比见表1。
根据柏努利方程, 孔板流量计的流量q与差压△p的关系可表示如下：

孔板压降与流量的平方成正比, 若流量量程比为3：1, 差压的量程比就要达到9：1, 一般的差压变送器的量程比为8：1~ 10：1, 这就限制了孔板流量计的量程比不可能高。
通常进行孔板计算时, 小流量小于刻度流量的33% 即为合格, 即量程比≥3; 而涡街流量计的量程比大多都> 10, 可以在10%~ F.S 的范围内任意区段工作, 也可以全量程工作, 大大提高了仪表选用的灵活性。
1.2 测量精度的比较
式（1） 表示的是假定温度压力都恒定时的流量, 如果温度压力变化, 流体的密度和粘度都会发生变化, 从而使测量的流量发生误差; 同时, 孔板流
量计的精度还受同心度、管道粗糙度、前后直管段长度的影响。孔板计算中, 在以上因素均符合要求的条件下, 其不度>0.6% ; 实际上由于以上因素的影响, 其不度要大得多。例如流量系数为0.5 时, 若上游有两个在同一平面内的90°弯头, 则上游直管段应为20D , 若由于条件所限, 按10D长度安装时, 则附加误差为±0.5%, 并且管道的收缩和阀门均会产生附加误差, 因而实际上的不度>2%。
系统误差为变送器与孔板测量误差的叠加, 例如采用一台0.25% 精度的变速器测量差压, 假定工作差压在50% 处, 该处的不度为0.25%/0.5=0.5%, 系统误差=孔板误差+变送器误差=2%+0.5%,即测量精度只能达到2.5%, 而且会随着孔板磨损变形降低精度。而涡街流量计测液体
精度为0.75%, 测气体精度为1%, 大大优于孔板流量计。
一般孔板流量计的可靠性和稳定性较高, 而国产的涡街流量计尚未达到令人满意的程度, 但许多自国外购买的仪表, 其可靠性和稳定性均可与孔板
流量计相抗衡。
1.3 投资比较
a） 设备材料费: 一台DN100的孔板流量计, 包括节流装置、变送器、阀门、引压配管材料和仪表箱等约1.5 万元采用DN50或DN80的涡街流量计即
可测相同流量, 其进口价格约为2万元左右, 一次性投资略高于孔板流量计。
b） 安装费用: 孔板流量计的安装费用约为涡街流量计的20倍。
c） 维护费用: 涡街流量计一次性安装完毕后,除定期标定外, 基本上是免维护的。而孔板流量计则需经常更换材料、冲洗、排污、保温伴热和系统维护, 其维护费用累计起来是可观的。
d） 运行费用: 孔板流量计用以测量可能凝结的介质时, 需进行保温伴热, 而涡街流量计则不需要。
以金山化工厂*装置为例, 大部分介质在40℃就结晶, 在190个孔板流量计中有150 个需要长年伴热到50℃以上, 每个伴热点年平均需蒸汽10kg/
h, 每年工作6000h, 每吨蒸汽60元, 年伴热费用为54万元, 平均每点运行费用3600元/年。
普通伴热回路用蒸汽约6kg/h, 每年按伴热3000h 考虑, 耗汽18t , 费用1080元。
由以上比较可知, 采用进口涡街流量计, 一次投资略高于孔板流量计, 但从维护和长期运行费用考虑, 使用涡街流量计优于孔板流量计, 而且涡街
流量计的精度和量程比均优于后者, 其可靠性和稳定性与后者相当, 因此在一定程度上用涡街流量计取代孔板流量计是可能的。
2 扩展涡街流量计使用范围的可行性
2.1 涡街流量计与孔板流量计的性能比较（ 见表2）

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