*量測量界關注現場測量準確度
2006年頒布的GB17167《用能單位能源計量器具配備和管理通則》,是GB/T17167-1977《企業能源計量器具配備和管理導則》的修訂版,從推薦性標準改為強制性標準。標準中強制性條款規定用能單位必須配備計量器具及其準確度等級要求等。GB/17167提出的準確度應該理解為現場整個流量測量系統的準確度,而現在常被誤解僅是流量儀表的準確度。流量儀表準確度通常是在制造廠或*實驗室的流量標準裝置作量值傳遞或校準所得,現場測量系統的環境條件、流體特性、迎流流場等與實驗室參比條件的差異引入了測量不確定性,給現場使用儀表帶來附加誤差,應評估這一條件下的測量是否符合規定的要求。例如點流速插入式儀表的渦輪測量頭等的基本誤差為1%—1.5%,因引入測量系統其他環節形成的誤差,如流通面積的測量誤差、插入深度偏差、速度分布系數和阻塞系數等不確定度誤差,整個測量系統的誤差常在2.5%—5%之間,若條件差、工作粗糙,可能超過5%許多。
石油天然氣的儲運分配交接計量為獲得現場高的測量準確度,配備了移動式的車裝標準容器(或衡器)、車裝標準體積管或車裝標準流量計駛往現場,采取在運行條件下校準(參見《世界儀表與自動化》2006年3月《流量計的現場校準和驗證》),并解決現場測量準確度問題。但是相當一部分人士還只關心流量儀表準確度而忽視現場測量準確度。
二業內人士關注流量測量軟實力和開展偏離、參比(工作)條件偏差的研究
重慶工業自動化儀表研究所孫懷清教授在《淺議流量儀表的軟實力》(《世界儀表與自動化》2006年第5期)一文中談到“通常把流量儀表實驗研究和實踐資料的累積視為流量儀表的軟實力,一種通用型流量儀表具備雄厚的軟實力是其現場應用的*條件”,傳統儀表一般說已積累了豐富實踐經驗,而對于新型流量計使用者就比較陌生,如何正確選用成為難題,為避免供應商的誤導,識別其真實性,他認為向供應商“咨詢其軟實力的高低不失為一種區別的標志”。
流量儀表在實驗流量標準裝置上校準的準確度與現場測量的準確度間形成差別的諸因素中,迎流流速分布和流動旋轉度的影響(即現場使用時前置擾流件的影響)是比較顯著的,因此國內有些學術機構和企業開展這方面的研究,在我國國家標準中也有一些列入了要求試驗這種影響量的條款。
例如GB/T18659-2002《電磁流量計的性能評定方法》規定了上游彎頭、不同開度閘閥等擾流件影響的試驗要求條款。實際上電磁流量計不同磁場分布等結構設計對流速分布影響的敏感度是有很大差別的,設計新型號的樣機必須要做這一項“型式評定”試驗。但是*發布的國家計量檢定規程JJG1033-2007《電磁流量計檢定規程》中卻缺失這方面內容的條款。
同樣,渦輪流量計渦輪葉片形狀(直形或螺旋形)和葉片傾角不同設計對流速分布畸變度和流動旋轉度影響的敏感性也有差別,氣體渦輪流量計的標準ISO9951-1999也在這方面的試驗作出了規定,多聲道超聲流量計的聲道數和布置方式(Z形、V形、X形、W形)也影響對流動擾動的敏感性。儀表制造商在開發新型號儀表時必須加強這方面試驗以指導使用,而在行業、國家標準和檢定規程中亦應作出相應的規定,而一般也都缺失。
三近年流量儀表快速發展
在全社會重視物料和能源節約,加強儲運交接計量,降低流程工業和公用事業物耗漏損,細化流量控制管理以及環境保護、污水廢氣排放管理等市場需求下,在過程測量溫度、壓力、流量、物位四大參數的儀表中相比較,近年以流量儀表增長較快。在品種方面,近年在展會上見到兩種非侵擾(不接觸)式新測量原理流量儀表,即聲納流量計和微波氣固雙相流量計。前者是以一組陣列聲壓傳感器,檢測管內湍流連貫性漩渦擾動,追隨行進渦流的流速;后者是一種利用微波檢測技術的相關流量計。當前它們尚處于應用推廣階段。
已占有市場相當份額的新型流量儀表在提高性能,增加功能,擴展應用領域方面又有新進展,如:科里奧利式和電磁式推出具有在線自診斷功能的新型號儀表,延長校準周期,降低檢驗維護費用;儀表的多參數測量也有發展,如科里奧利質量流量計除可測質量流量、體積流量、密度、雙組分液組成百分比外,又增加了測量流體黏度的功能。
傳統流量儀表中差壓式儀表雖然長期以來份額持續下降,但估計使用臺數仍占有50%左右用量。流量儀表業界為改善本類儀表固有缺點,開發了眾多新儀表投放市場,例如將節流件、差壓變送器和引壓管組成一體,免除現場布設引壓管,更有由兩臺差壓變送器和節流件組成雙量程一體化差壓流量計,流量范圍度可拓寬到25:1。
傳統節流件是向中心束流產生差壓,前幾年國內眾多企業紛紛開發向管壁束流的內錐式流量計,但總體來說缺少研究實驗工作,可謂軟實力薄弱。天津大學多年來開展內錐流量計、內椎體錐角等幾何要素優化設計及迎流流速分布等各種影響量的研究,論證國外原創企業發表的數據,增強內錐流量計的軟實力。在實踐中,人們感到內錐流量計尚有許多可改進之處,開發了一些不同形體的內椎體,如稱作雙錐形流量計、梭式流量計以及流線形體的槽道流量計,使之擾動小,流動更穩定,壓損更小。
除內錐流量計外,還上市了一些其他節流裝置和差壓發生器,如稱作調整孔板(conditioning orifice)的4孔孔板,有像流動調整(器)板那樣,稱作“多孔平衡節流裝置”的孔板,這類孔板據稱可縮短前置直管長度和擴大范圍度。前置直管段長度可短至2D,但未見到供應方彎管等擾流件實驗數據的報告和第三方的實驗認證。動壓式皮托管是18世紀以來用來測量某一點的流速,上世紀60年代發展了徑向多點測量的均速管流量計,近年市場上見到非徑向多點測量稱作測管流量計的儀表,以及MPA(Multi-Point Averaging)流量計。MPA按管徑大小在同心圓上置12-18個測速點,以改善流速分布影響。
差壓式儀表因上述一些發展以及差壓變送器等方面的其他改進,近年銷售份額呈回升之勢。
在本期本欄目匯集的幾篇文章,反映了成熟新型流量計和差壓流量儀表上述相關動態。