毕托巴差压式流量计在能源计量中的应用

毕托巴差压式流量计在能源计量中的应用

齐丽萍

（辽宁毕托巴科技有限公司，铁岭，112616）

摘要：能源是一种战略性资源，是经济社会可持续发展的重要物质基础，能源安全是关系我国经济发展、社会稳定和国家安全的重大战略问题。节能减排，发展低碳环保经济，已经成为国际社会积极应对全球气候变化，实现经济发展与环境保护双赢的重要途径。

随着科学技术的不断进步和发展，能源计量计量器具的种类不断增加，能源计量器具的数字化、自动化、智能化水平不断提高，能源计量器具的准确度也得到明显提高。

近年来随着电子技术的突飞猛进，变送器、积算仪等二次仪表的准确度、灵敏度发生了质的变化，达到了极高的水平，但是几十年来传感器的检测水平始终没有重大突破，成了制约差压式流量测量系统发展的瓶颈，使得高水平的下游仪表无法发挥出应有的高效率。

本文系统的介绍了能源计量器具（毕托巴差压式流量计）的应用和技术规范等，汇集了该计量器具的测量原理、计算、选型、安装、现场调试、正确使用、维护检修、故障处理等方面的案例。

关键词：能源；毕托巴；差压式流量计；能源计量

毕托巴差压式流量计用于测量流量，它具有结构简单，使用寿命长，适应性广，并且结构标准化，测量准确度高，现在各企业中得到了广泛认可和应用。

一、毕托巴差压式流量计的测量原理

测量原理

毕托巴流量计是一种差压式流量测量仪表。毕托巴传感器长度按管道直径定制，由一对取压孔组成，将毕托巴传感器插入管道中心，全压孔对正流体的来流方向取总压P1，静压孔对正流体的去流方向取静压P2，将P1和P2分别引入差压变送器,测量出差压△P=P1-P2,差压△P即为管道中心的实测差压，再由该毕托巴的标定曲线拟合出该点的平均差

压，根距平均差压计算出流体的流量。

二、毕托巴差压式流量计的组成

差压式流量计由以下设备组成：将被测流体的流量转换成差压信号的非节流装置，其中包括节流件和取压装置、传输差压信号的信号管路、测量差压值的差压计或差压变送器及显示仪表。

三、应用公式

根据伯努利方程，介质在管道中心的流速按式（1）计算：

r /2p v z D = (1)

式中：

v z ——管道中心流速，m/s ；

Δp ——毕托巴传感器上、下游侧的总压和静压之差，Pa ；

ρ——工作状况下，毕托巴传感器上游处流体的密度，kg/m 3。流体的体积流量按式（2）计算：

r

/2p S k S v k S v q z p V D ´=´´=´= (2)

式中：q V ——流体的体积流量，m 3/s ；

V p ——介质在管道内各点流速的平均值，m/s ；

S ——管道内横截面积，m 2；

k ——流量计的修正系数。

将k 系数置入流量积算仪中，则积算仪的（4～20）mA 输出信号与流量计的显示流量呈线性对应关系。

流量计的质量流量可按式（3）计算：

r

´=V m q q ..............................................................................(3)式中：

q m——流体的质量流量，kg/s。

四、安装方式及用途

毕托巴流量传感器的安装方式有插入式和法兰式两种。

4.1插入式安装。在介质管道上打一个大于传感器直径的插入孔，再将法兰连接座定位焊接在管道上，最后，按照安装要求将传感器探头插入管道中心，通过螺栓与法兰紧固。开孔操作时应注意防止切屑和焊渣落入管道内，其他要求养个按照安装说明执行。

另外，在传感器的总、静压接口处个安装一个一次截止阀。在测量气体是，差压变送器的位置要高于一次阀；在测量液体或蒸汽时，差压变送器的位置要低于一次阀，微小差压变送器在安装时，要避免安装在容易晃动、周围气流变化较大的位置，要有防冻措施。

4.2法兰连接式安装。选一段与工艺管材质和内径相同的管子，两端焊上标准法兰，再按照插入式安装方式安装传感器。这种类型的流量计可以整体送到计量检定部门进行检定、校准。确保计量准确度，但在安装时要注意垫片内径应大于管径1--3mm确保流场稳定。

流量计适用于气体、液体和蒸汽流量的测量，特别适用于大口径、低流速、低粘度的流量测量。

五、计量特性

5.1流量计在规定的流量范围内准确度等级、最大允许误差应符合表1的规定。

表1流量计准确度等级及对应的最大允许误差

准确度等级0.20.5 1.0 1.5 2.0 2.5

最大允许误差±0.2％±0.5％±1.0％±1.5％±2.0％±2.5％

5.2流量计的重复性不得超过相应准确度等级规定的最大允许误差绝对值的1/3。

六、毕托巴差压式流量计选型

随着近年来毕托巴流量测量技术的发展，测量技术本身涉及面广，不同的使用对象，对流量计有着不同的要求，也就是说客观上多种流量计并存，才能满足不同层次、不同场合的要求。不同类型的流量计具有不同的仪表特性和流体特性，要求的安装条件和使用条件各不相同，每种流量计都有其适用范围，也都有局限性，这就要求我们在选型时同时考虑各种因素，在选择仪表时，一定要熟悉被测对象、仪表性能、测量环境等多方面的情况。

6.1被测对象

（1）使用目的

流量计的使用目的应该很明确。即要知道测的是体积流量，还是质量流量；要测瞬时流量，还是累积流量，而不同型号的流量计由于结构的差异往往适用的介质工况不同，对于同一种流量的测量或者是测量某一种流量最为精确。

（2）被测介质状态和性质

首先应该考虑流体的性质，例如：对不可压缩流体来说，体积流和质量流是可以转换的，即可通过速度和密度相关变量来求得（速度和密度为定值时）。例如对天然气的计量有两种状况：一是加工处理前非洁净的天然气的计量，一是加工处理后洁净天然气的计量。非洁净天然气中往往夹带着液体、固体颗粒和其它可能会对气体流量计造成污染的析出物，给计量带来很大麻烦，加工处理后洁净天然气由于处理技术欠佳及集输管道不干净等原因，集输过程的天然气有时也是不洁净的。

6.2测量环境

（1）安装条件

安装条件往往取决于现场空间、方位的要求。毕托巴差压式流量计本身对于安装的方向没有严格的要求，通常安装方向和流动方向分别是水平、垂直，对于一些不能满足最低安装条件并且由于受流速畸变等因素影响，需要在上游或下游加一定长度的直管，消除对其的干扰。

（2）环境因素

在流量计使用时，影响它的周围环境因素主要是电磁干扰。如低频电磁干扰，也就是现场使用时，来自交流电源（220V，50Hz），因为安装时，为了走线规范，往往通过电缆桥架或保护管，这样，就可能使交流电源与信号线一起平行走线，干扰信号就会耦合到信号输出线上。由此可见，增加电源线与信号线之间距离，减少分布以及合理选择信号线接地点，就可避免干扰电压对流量计的影响。因此建议用户在布线时尽量使用屏蔽电缆进行。

6.3仪表性能

（1）温度、压力修正

气体流量测量中，温度和压力修正是提高气体流量测量精度的重要手段之一。

是否具备温度、压力修正也是选型需要考虑的问题之一，不进行压力修正所造成的偏差肯定为负，且实际工况压力越大造成的偏差也越大。不进行温度修正，当环境温度高于20℃，所造成的偏差为正；当环境温度低于20℃，所造成的偏差为负，所以，进行温度压力修正十分重要。

（2）准确度