孔板流量計誤差分析＊

李豪杰，劉 雁，裴建兵

（中國核電工程有限公司，浙江 嘉興 314300）

1 概述

孔板流量計是壓差流量計的一種，是使用最廣泛、歷史最久的一種流量測量儀表，在核電廠有廣泛使用。在核電的調試過程中，不同工況下的流量跨度較大，連接孔板流量計的測量誤差，正確的使用孔板流量計對調試結果的影響較大。筆者分析了不同流量下孔板流量計的誤差，孔板流量計的使用有一定的指導作用。

2 孔板流量計的工作原理

孔板流量計就是在管道中放置一個比管道內徑還小的孔板。在孔板前流體穩定的向前流動，流體流過孔板時，由于孔徑變小，截面積收縮，使穩定流動狀態被打破。在孔板附近收縮處，流體的流速會增加，這樣流體的靜壓力就會增加，在孔板前后會造成靜壓差。產生的靜壓差和流體的流量有關，流量越大靜壓差也越大，通過測量靜壓差就可以來測量流體的流量。根據流體力學基本知識，流體經過節流后，壓降與流速的平方成正比，即：

差壓變送器輸出與ΔP成正比，即：

式（3）中：U0為孔板流量計輸出；UI為孔板壓差輸出；t為0點輸出值。

3 孔板流量計示數波動分析

當孔板流量計顯示流量為150 m3/h左右時，此時儀表輸出U0約為6 mA，壓差傳感器輸出UI約為4.25 mA，孔板壓差約為3.12 kPa。

同理，當孔板流量計顯示流量為300 m3/h左右時，此時儀表輸出U0約為8 mA，壓差傳感器輸出UI約為5 mA，孔板壓差約為12.5 kPa。

如果差壓出現+0.5%的波動，流量的變化率為4%.

如果差壓出現－0.5%的波動，流量的變化率為－4%.

當孔板流量計顯示流量為400 m3/h左右時，儀表輸出U0約為9.33 mA，壓差傳感器輸出UI約為5.78 mA，孔板壓差約為22.22 kPa。

如果差壓出現+0.5%的波動，流量的變化率為2.38%.如果差壓出現－0.5%的波動，流量的變化率為－2.13%.當孔板流量計顯示流量為600 m3/h左右時，儀表輸出U0約為12 mA，壓差傳感器輸出UI約為8 mA，孔板壓差約為50 kPa。

如果差壓出現+0.5%的波動，流量變化率為0.5%.

如果壓差出現－0.5%波動，流量變化率為－1%.

當孔板流量計顯示流量為800 m3/h左右時，此時儀表輸出U0約為14.67 mA，壓差傳感器輸出UI約為11.11 mA，孔板壓差約為88.89 kPa。

如果差壓出現+0.5%的波動，流量變化率為0.59%.

如果壓差出現－0.5%波動，流量變化率為－0.53%.

當孔板流量計顯示流量為1 000 m3/h左右時，儀表輸出U0約為17.33 mA，壓差傳感器輸出UI約為15.11 mA，孔板壓差約為138.89 kPa。

如果差壓出現+0.5%的波動，流量變化率為0.35%.

如果差壓出現－0.5%的波動，流量變化率為－0.4%.

通過對6個流量點的計算可以發現，在同等壓力波動下，150 m3/h時孔板式流量計顯示值誤差最大，可達到儀表量程的17.5%，如果流量繼續減小，則儀表顯示的誤差會更大。其次是600 m3/h，而1 000 m3/h時的誤差最小，如圖1所示，即在流量較小時，孔板壓差的波動對流量計的顯示影響較大，隨著流量的增大，孔板壓差波動對流量計顯示的影響減小。

圖1 不同流量下壓差流量計的誤差趨勢

4 結論

當壓差式流量計流量很小時，流體細微的擾動（比如管道振動、泵出口壓力的微小波動）都會造成差壓流量計顯示劇烈變化，如流體流量為150 m3/h時，流體壓差有1 kPa的波動，流量計波動達到17.5%。流量逐漸增大，孔板壓差波動對壓差式流量計顯示的影響越小。

參考文獻：

［1］姚明源，王婕.壓差式流量計的誤差分析及處理［J］.儀表技術，2012（02）：48-50.

［2］田野，王岳，郭士歡，等.常見流量計的應用［J］.當代化工，2011（12）：1294-1296.