浅谈差压式流量计的设计计算及应用

随着标准节流装置和计算机的进一步发展，大量设计管理软件的出现代替了繁重的人为迭代计算，避免了引入很多人为误差， 推动了标准节流装置的发展，但是也随之带来一些问题。 下面就实际检定工作中发现的问题作一讨论。

一、设计软件计算错误

假定未经标定的节流装置与已经经过充分试验标定的节流装置几何相似和动力学相似， 亦即符合GB2624 -2006  《 节流元件标准规范及其应用 》（ 或ISO5167）标准的要求，则在标准规定的不确定度内 ，质量流量qm 与差压的关系由式（1）确定

式中：C—流出系数；ε—可膨胀系数；β—

孔板的直径比，β=d/D（D为管道内径）；d—孔板的开孔直径，m；ρ—流体密度，kg/m3； p—通过孔板的差压，Pa。

在标准节流装置的设计过程中，根据式（1）给出的计算关系，以及标准文件中给出的经验公式，经过迭代法计算，得出标准孔板的相应设计参数，如开孔直径等。

以某蒸汽用户送检的标准孔板为例，根据客户提供的节流装置设计计算书如表1所示。

在上述给定的工艺条件下，根据经验公式及迭代法重新计算，得到设计参数结果，如表2所示。

比较表1和表2中的计算结果，观察可知，由于表1中设计软件得出的流体密度5.13302kg/m3 与实际计算中表2的流体密度4.5424kg/m3 相去甚远， 则将表1中得出的流体密度值5.13302kg/m3 代入式（1）中计算，得到的d20 必然出现较大误差。

本例中，显然是由于设计软件给出的流体密度错误，导致了***终结果的错误，使得制造的标准孔板不符合实际的工况要求。 而在未经验证的情况下，用户依据错误的设计计算书， 在本应安装开孔直径为d20=195.071mm孔板的条件下 ， 错误使用了开孔直径为

d20=189.307mm的孔板。 将开孔直径d20=189.307mm代

入式（1），经过重新计算，常用流量qmcom=56246.2kg/h，在用户要求的常用流量点60000kg/h，误差达到-6.26%，给贸易结算方造成巨大经济损失。 在以往版本的标准文件GB2624-1981中，采用根据经验公式及迭代法的人为设计计算方法，其弊端是计算量繁重，引入人为计算误差较大，而现在改用*的软件计算，在保证其正确性的基础上，设计软件能够充分展现运算效率高的优点。 本例中，由于设计软件未经过检测，所产生的信息未能纳入安全体系，直接造成流量测量的较大偏差。 针对目前市场上众多的设计软件，如果不能确

认设计软件的正确性，不但不能体现设计软件*于人为计算的特点， 反而会产生一些不必要的贸易纠纷。 因此，应将设计软件纳入检测范围，从源头上保证设计的正确性。

二、复核设计计算书是检定工作的重要一步

 在上述实例中，究其原因，是初步设计错误，导致了***终的流量测量误差。 如果在标准孔板安装使用前， 按照给定的工艺条件对设计计算书进行严格复核，那么上述计量事故可以避免。

在现行的JJG640-1994《差压式流量计检定规程》中，仅要求对孔板的随机文件进行检查， 并未对设计计算书的正确性复查作出明确规定。 如果略过检查设计计算书是否正确这一步骤，在采用几何检验法检定标准孔板时，所测得的尺寸可能均在规程规定的误差范围内， 从而作出被检孔板合格的结论，而从上面的例子中可以看出， 这样的结论， 显然可能与孔板实际的工作状态截然相反，并不能满足用户的实际要求，给用户的贸易交接量造成不可小视的影响。

所以， 复核设计计算书是安装使用前的步。对于检定人员而言，通过本例的分析，更应明确认识到设计计算书可能存在的问题，把复核设计计算书作为检定工作的步。 同时，随着更多的设计软件应用于实际工作， 而目前尚未对此类软件纳入检测范围，检定规程也应针对目前情况，把检验设计计算书的正确性明确纳入检定规程的条款中，以建立保证设计计算正确的***后一道防线。

三、配套流量积算仪在选型和设置上应注意的问题

目前，在实际应用中，很多差压式流量计配套的流量积算仪，采取了把流出系数C和可膨胀系数ε视为定值的方法， 对于准确度等级为0.5及以下的流量积算仪，可以满足计量要求。

 实际上， 流出系数C是实际流量与理论流量的比值，在一定的安装条件下给定的节流装置中，c值仅与雷诺数有关;可膨胀系数ε则是对流出系数在可压缩性流体中密度变化的修正,c流出系数和可膨胀系数ε均为统计量,是随着流量参数的改变而变化.由实验数据可知,以设计工况为标准当压力波动17%,温度波动9%时，流出系数c***大变化为0.07%,可膨胀性系数***大变化为0.9%。这对于高精度的流量积算仪来说，计量准确度的影响不可忽视。因此，在更高准确度等级的使用场合，如使用0.1或0.2级的流量积算仪时，应该采用式（1）中的数学模型。对C、ε进行实时计算以减小由此带来的误差。

在实际使用中，应根据具体的准确度要求本着经济合理的原则在0.2及以上等级要求的情况下时应选用能进行实时补偿运算的流量积算仪，满足用户的计量要求，减少计量争议。

四、小结

采用设计管理软件设计标准节流装置，减少了很多人为误差，能有效提高工作效率，将是标准节流装置设计应用的大势所趋。设计软件程序的正确性则直接决定了标准节流装置能否得以正确应用。目前我国尚未出台此类相关的检测规范，因此，应尽快制定针对设计管理软件的检测规范，从根本上保证设计计算结果的正确性。

2.标准节流装置是依据工况情况设计，在实际检定工作中发现，如果工况条件与设计条件偏离较大，将产生不可忽视的影响。甚至造成难以避免的贸易纠纷。

3.在实际使用中，由于流体可能变化较大，应根据使用的准确度要求，在经济合理的基础上，考虑是否选用具有实时补偿运算功能的流量积算仪。