流量测量准确度的现场验证

五.流量测量准确度的现场验证5-01

5.1流量测量系统的零点校验（1）保证流过流量计的流体确实为零。（2）流量计测量管道中必须充满被测介质（对于电磁流量计尤为重要）（3）小信号切除应先退出再检查流量计零点。（4）涡街流量计在流量为零时，容易引入干扰，尤其是管道和环境的振动。（5）差压式流量计中，差压变送器零点好并不等于流量计零点好。5-02

5.2用容积法校验流量计

适用于小口径液体流量校验。流量校验点一般取常用流量。可在不影响生产操作的情况下进行。容器的容积不应小于1min的输送量。图6.14容积法校验系统图5-03

5.3用称量法校验流量计

适用于公称通径较小的液体流量校验。不适用于腐蚀性流体。以衡器为标准器，质量与密度计算得到体积流量。图6.15称量法现场校验管路连接图5-04

5.4标准表法现场校验比对（一）

标准表法既适用于液体也适用于气体。

标准表准确度足够时，可实现校验、校准。标准表准确度等级不够时，可实现比对。前后直管段长度必须满足规程要求。图6.16标准表法现场校验管路连接图5-05

标准表法现场校验比对（二）

用体积管或多声道超声流量计对现场流量计进行校验，校验用接口必须事先准备好。

天然气门站计量标准中，就要求若干台用于交接的流量计要配一台标准表，通过阀门切换可对各台流量计进行检定。图5.2成品油装船批量控制系统5-06

标准表法现场校验比对（三）用夹装式超声流量计对流量计进行现场比对。①管道中流体的雷诺数ReD对超声流量计的示值有影响，在ReD≥5000后，仪表才能稳定指示。所以流速太低时，不宜使用。

②管道内流体流速分布不均匀，对仪表示值影响较大。如果换能器安装位置上、下游存在弯头、异径管、阀、泵或管道内有阻流物等，流体形成横向二次流，流速分布偏离，在直管段长度不够时，测量精确度下降，在有旋涡的情况下甚至不能测量。图6.18上游直管段的影响5-07

标准表法现场校验比对（四）③管道内径和壁厚尺寸必须实际精确测量，不能用各义值代替。据富士电机公司资料介绍，管道内径误差±1％，会引起约±3％的流量误差。

④注意管道内壁沉积结垢，因为这使得声道偏离原预设的声道，也改变了流通截面积。有的旧管道结垢严重或起皮，以致无法正常测量流量。图6.22换能器安装位置5-08

标准表法现场校验比对（五）⑤换能器安装在水平管道上时，为避开管道顶部可能存在的气隙和底部可能沉积的泥沙或其他固形物，应尽可能安装在与水平成±45°角的位置，如图6.19所示。

⑥换能器不能安装在管道焊缝或法蓝安装处。图6.23安装避开焊缝和法蓝5-09

标准表法现场校验对比（六）⑦保证直管段长度

图6.24直管段基本要求5-10

5.5验证方法之一物料平衡法原理：质量守恒

流体从封闭管道的一端连续地流到另一端，在管道内充满被测流体而且工况稳定的条件下，可忽略管道中物料滞留量的变化，因而在管道的始端和末端所测量到的流体总量应是相等的。

用于物料交接的一根管道上，交接双方各装一套计量表。锅炉的产汽流量应与进水流量相等（停止排污时）。各分表之和总表示值应相等。用凝结水的总量验证蒸汽量。

5-11物料平衡验证法的应用案例（一）案例1：云南烟草

案例：一根管道两台表，一台是E+HDN200涡街，另一台是DY150，用户诉F≥5t/h，两台表示值相符，F小时，相差很多。

诊断：P=1.6MPa,DN200仪表最小可测流量为3.5t/h，F＜5t/h后，靠近最小可测流量。

案例2：上海金茂大厦PRV6流量计口径太大引出的问题进分配器是四台10t/h锅炉，出分配器有7路，四进七出之间的总量平衡，冬季很好，但夏季，管损大于10%。原因：分表中一台口径太大，在夜间流量小于最小可测流量。

5-12物料平衡验证法的应用案例（二）案例3：锅炉进水温度偏低，引起产汽量比进水量大2%。青岛某厂的一台220t/h电站锅炉，发汽流量总是比锅炉进水流量大2%。原因：高加未开，进水温度比设计条件低50℃，导致密度偏高4%。

5-13超声流量计直管段长度不够引出的问题例4：有一幢大楼低区冷冻水系统（见图6.25）流量测量总表与各分表示值之和差5％。该系统共有12台分表，管径从DN80～DN200，均用IFM型电磁流量计测量流量，而总管为DN600，采用AT868型夹装式超声流量计测量流量。

图6.25低区供冷系统5-14间歇发料系统的回流引入的误差例5：间歇发料系统，停泵期间泵出口外管内存料返回到泵的进口。图6.26液料间歇输送系统

上海某氯碱厂用泵将料液从一个部门打到另一个部门。

输送量由一台智能电磁流量计测量。

当一批料输送完毕泵即停止运转，于是泵出口外管内的料液返回泵的进口。由于外管直径大，线路长，所以每次返回量较大。流量计所计总量比储槽中用容积法所计总量大。5-15并联运行的两台锅炉产汽流量重复计量图6.27锅炉蒸汽计量系统图

两台锅炉中一台发汽另一台热备。发现发汽量比耗汽总量大很多。原因之一：热备锅炉自然散热。原因之二：蒸汽压力波动时，备用炉汽包充汽—排汽，导致流量计潜动。原理：将与被测流量相关联的有关数据代入热量平衡方程式，计算出流量理论值，用以验证流量计示值。例7：有一台除氧器用压力为p=1.2MPa（表压力），温度为250℃的蒸汽经减压后直接加热进水，除氧器进水温度为45℃，出水温度为105℃，在锅炉产汽流量为15t/h的条件下，除氧器消耗蒸汽应为多少？解：设除氧器加热蒸汽流量为xkg/h，则除氧器进水流量应为(15000–x)kg/h，从蒸汽的温度和压力参数查表知其比焓为2954kJ/kg，1kg蒸汽变成105℃冷凝水放出的热量为2514kJ，则根据热量平衡关系有下面的方程式成立。单位质量蒸汽放热量·蒸汽流量＝水的比热容·（出水温度－进水温度）·进水流量将已知数据代入上式得：2541x=4.1868·（105－45）·（15000－x）x=1363kg/h5-165.6验证方法之二：能量平衡法根据设备能力来估算流量是个“古老”的方法，早在几十年前，煤气公司就用煤气压缩机开机台时作为输送煤气的计量手段，直到有了较先进的煤气流量计的现在，这一方法仍作为监视、核对流量计示值的手段。运用该方法时，应注意下面各点：a.压缩机出口压力应为规定值，因为出口压力不同，压缩机的内泄量也相应变化。如果达不到规定值，应计入此因素对排气量的影响。b.设备的效率同其完好状况密切相关，在其完好状况不佳时，输出流量相应减小。c.

压缩机毕竟不是计量器具，它没有计量准确度的概念，同一种型号同一个规格的压缩机，在规定的条件下考核，排气量也允许有-5%~+10%的差异[15]。多年来人们沿用这一方法，一是煤气压缩机出现得早，在其投入工业应用时，还没有合适的流量计可选用；二是有“定排量”（positivedisplacement）的概念，即压缩机每旋转一周或每往复一次，就有固定量的气体被吸入和排出。三是因为出口压力很低，机内泄漏可以忽略，在其他类型的压缩机上，因为出口压力较高，机内泄漏受多种因素影响，仍使用这个方法不够可靠。5-175.7验证方法之三：设备能力估算法例8：两台同规格水泵由于实际性能差异引发的误解某水厂两台同规格水泵输给两条管线，分别装有DN600mm电磁流量计，布置如图6.25所示。该水厂运行人员从泵铭牌上的额定流量来核对仪表读数，称泵A通A表（即关闭阀C）仪表误差+(10～15)%，泵B通B表误差为－5%，认为两台仪表均不准确。仪表厂服务人员即利用装有阀C的有利条件，试测泵A通B表和泵B通A表的流量，得出与上述相近的数据。两台流量计测出同一台泵的输水量相近，证明除管网负载有些差别外，主要是两台水泵性能上的差异。5-18设备能力验证法—注意设备实际性能的差异图6.28双泵双表交叉测试管线例9：扬程差别大的泵并联运行误认为流量仪表间相互干扰

吉林某厂用几台泵并联输送液体，每台泵的下游各装有电磁流量计，然后汇集总管输出。各泵单台运行（或其中几台并联）都很正常，但增开某一台泵并入管系，原来运行各泵的仪表指示流量明显减少，甚至出现指示反向流现象。运行人员认为该特定泵所装电磁流量计干扰了其他运行中的仪表。经检查确认为仪表正常，找出产生这一现象的原因是所增开泵的扬程比其他高得多，致使压抑低扬程泵的输出，使之减少甚至倒流。5-19设备能力验证法—注意泵的扬程差异例11：往复式空压机排气量受吸入口温度影响大某仪表公司为上海某柴油机厂空压站配置空气流量计14台，用于往复式空压机出口流量和空压站出口总管流量测量。仪表在夏季投运后，带温压补偿的流量计所显示的标准状态体积流量值普遍比空压机铬牌数据低，厂方未对此提出异议。因为已使用几年到四十年的老机器出力不足是可以理解的。但是到了冬季，流量计示值普遍大幅度升高，有一部分高于铭牌数据，于是厂方提出异议：

a.

已使用了几十年的老机器排气流量如此高不可能。b.

排气量比铭牌数据还高，也是不可能的。

仪表公司解释说，空压机排气流量冬季增大是因为空压机吸入口空气温度降低、密度增大所引起，一段气缸每往复一次吸入的空气体积是常数，但其质量随空气密度成正比增加。夏季大气温度以30℃计，按理想气体定律，大气温度降到0℃时，空气密度增大约11％，仅此一项，冬季的流量就有可能比夏季流量高11％。

其次，空压机排气量考核时其吸入气体温度是以20℃为参考点，如果吸入口温度降为0℃，则吸入口空气密度比20℃条件下密度增大约7.3％，因此，排气流量高于铭牌数据也属正常。5-20设备能力验证法—注意工况的变化5-215.8验证方法之四：流量增量验证法

在不影响生产、不影响正常运行的前提下，采用合适的方法使流量计示值有一个显著的增量，并对引起这一示值的增量所对应的流体的增量进行较准确的测量。一台理想的流量计，其显示值与实际流量的关系可用图6.30中的一根直线来表示，这是一根通过原点的与横坐标夹角为45°的直线。

增量验证法其实是一种最简单的模型辨识，在应用这一方法时，有几条要领值得重视。图6.30流量计理想示值与流量的关系例12循环水流量的增量验证法。上海某药业公司在组建全厂能源计量管理网络过程中，对新装的一套循环水流量计的显示值提出异议。该计量点安装的是KROHNEDN200电磁流量计，流量测量范围为0~200m3/h。流量计安装在地面上，流量计下游的管道上方有一个DN20排气阀。工艺专业认为，该路循环水应有100m3/h左右的流量，可是，仪表显示值只有5m3/h多一些，变化幅值也不大。于是怀疑仪表误差大。5-22流量增量验证