1.1.1存在問題
浙江某熱力公司提問，有兩熱力公司聯(lián)合對丫個大用戶供汽，在兩個供方和一個需方的管道上各裝有一套相同規(guī)格的孔板式蒸汽流量計(jì)，測量范圍均為0~100t/h.系統(tǒng)圖如圖2.5所示。

圖中q1對q3單獨(dú)供汽，兩臺表示值基本相符.q2對q3單獨(dú)供汽，兩臺表示值也基本相符，但兩個供方聯(lián)合對q3供汽時，q1和q2之和比q3小1.5%~3%。
1.1.2分析與診斷
①由q1單獨(dú)向q3供汽或由q2單獨(dú)向q3供汽時，兩套表均工作在較理想的區(qū)間，約為滿量程流量的60%-80%。而且兩套表又是相同規(guī)格，兩套表之間示值基本相符是應(yīng)該的。
②在q1和q2聯(lián)合對q3供汽時，q3仍然運(yùn)行在較理想的區(qū)間，偏離常用流量不遠(yuǎn)，但q1和q2，實(shí)際使用區(qū)間比常用流量低得多。其對應(yīng)的差壓值只有常用流量的1/4。此時，流出系數(shù)C的非線性約引起儀表示值偏低0.1%，可膨脹性系數(shù)非線性約引起儀表示值偏低1.5%。
③從提問者所介紹的情況分析，差壓變送器的選型也有問題。合理的設(shè)計(jì)應(yīng)是選用高低壓室各有兩個排放口的差壓變送器，這時，將上方的一個口用作排氣，可以將高低室內(nèi)的空氣排凈，如圖2.6(c)所示。而實(shí)際安裝的是只有一個排放口的差壓變送器，如圖2.6(a)所示。這樣，高低壓室內(nèi)點(diǎn)氣體不能排凈，為流量示值帶來不確定因素。
1.1.3建議
①3套差壓式流量計(jì)均引入流出系數(shù)非線性校正和可膨脹性系數(shù)非線性補(bǔ)償，保證全量程的準(zhǔn)確度。
②改選用高低室各有兩個排放口的差壓變送器，或?qū)F(xiàn)有的差壓變送器按圖2.6 (b)進(jìn)行改裝，使高低室內(nèi)的氣體，自行沿流路上升到冷凝罐。
1.1.4討論
(1)差壓式流量計(jì)的一般關(guān)系式
節(jié)流式差壓流量計(jì)的一般表達(dá)式為

式中 qm—質(zhì)量流量，kg/s；
C—流出系數(shù)；
β—直徑比，β=d/D；
D—管道內(nèi)徑，m；
ε1—節(jié)流件正端取壓口平面上的可膨脹性系數(shù)；
d—工作條件下節(jié)流件的開孔直徑，m；
△P—差壓，pa;
ρ1—節(jié)流件正端取壓口平面上的流體密度，kg/m3。
在式中，β和d為常數(shù)，△P和ρ為測量值，C隨雷諾數(shù)的變化而顯著地變化，ε1隨著△p的變化有較大的變化。
(2)流出系數(shù)的在線補(bǔ)償
由雷諾數(shù)的表達(dá)式可知,管道內(nèi)流動的流體的雷諾數(shù)與流體的流量成正比:

式中 ReD—與D有關(guān)的雷諾數(shù)；
qm—質(zhì)量流量，kg/s;
μ—流體的動力黏度，Pa·s;
D—管道內(nèi)徑，m；
所以，流體流量在廣闊的范圍內(nèi)變化時，雷諾數(shù)也在較大的范圍內(nèi)變化。而差壓式流量計(jì)的流出系數(shù)又是雷諾數(shù)的函數(shù)，因此需對流出系數(shù)進(jìn)行在線補(bǔ)償，才能保證全量程的測量精確度。
流出系數(shù)在線補(bǔ)償就是按照流出系數(shù)表達(dá)式在線計(jì)算當(dāng)前的流出系數(shù)C，然后與差壓裝置計(jì)算書中的流出系數(shù)設(shè)計(jì)值Cd進(jìn)行比較，得到補(bǔ)償系數(shù)kc。
GB/T2624-2006中分別給出了標(biāo)準(zhǔn)孔板、ISA 1932噴嘴和長徑噴嘴等流出系數(shù)隨雷諾數(shù)變化的關(guān)系，其中式(2.3)所示為ISA 1932噴嘴流出系數(shù)C表達(dá)式:
式中 C—流出系數(shù)；
β—直徑比；
ReD—與D有關(guān)的雷諾數(shù)。

如式所示的關(guān)系如圖2.7所示，更加直觀和形象。
在圖2.7中，隨著雷諾數(shù)ReD的減小，流出系數(shù)C逐漸增大.在差壓流量計(jì)的量程低段
往往就處于曲線的迅速升高段，如果不進(jìn)行補(bǔ)償，必將導(dǎo)致流量示值明顯偏低。
實(shí)現(xiàn)流出系數(shù)在線補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ性诰€計(jì)算法和折線補(bǔ)償法。在線計(jì)算法是先設(shè)C為某值(標(biāo)準(zhǔn)孔板設(shè)C=0.6, ISA 1932噴嘴設(shè)C=0.9900,長徑噴嘴設(shè)C=0.9965)
按(2.1)計(jì)算Qm，再由式(2.2)計(jì)算ReD，再由式(2.3)、式(2.4)或式(2.5)計(jì)算C,迭代到精度足夠時得Cf，再由式(2-6)計(jì)算補(bǔ)償系數(shù)kc:
kc=Cf/Cd
式中 kc—流出系數(shù)補(bǔ)償系數(shù);
Cf—使用狀態(tài)流出系數(shù);
Cd—設(shè)計(jì)狀態(tài)流出系數(shù)。
折線補(bǔ)償法是將差壓裝置計(jì)算書中C=f(qf)線表寫入流量計(jì)算裝置，程序運(yùn)行后就可用查表和線性內(nèi)插的方法計(jì)算Cf，然后按式(2.6)計(jì)算kc。程序框圖如圖2.8所示。
(3)差壓式流量計(jì)可膨脹性系數(shù)的定義
差壓式流量計(jì)(孔板、噴嘴、文丘里管等)在用來測氣體和蒸汽流量時，流體流過差壓裝置，在節(jié)流件兩邊都要產(chǎn)生一定的壓差，節(jié)流件的下游靜壓降低，因而出現(xiàn)流束膨脹，流束的這種膨脹使得差壓裝置的輸出(差壓)-輸入(流量)關(guān)系同不可壓縮流體之間存在一定的偏差，如果不對這種偏差進(jìn)行校正，將會導(dǎo)致流量示值偏高千分之幾到百分之幾，在β和△P/P1均較大的情況下甚至可達(dá)10%的誤差?？膳蛎浶韵禂?shù)ε就是為修正此偏差而引入的變量。