在工業(yè)化迅速發(fā)展的大時代，缺少不了壓力變送器、流量計、液位計、密度計、差壓變送器等儀表把現(xiàn)場第一數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)焦た叵到y(tǒng)上，為整個工業(yè)自動化系統(tǒng)充當(dāng)控制、檢測等一系列的眼睛，接下來華恒儀表為您解讀工業(yè)現(xiàn)場最前沿的壓力變送器使用情況。

　　差壓流量計是應(yīng)用很廣泛的一種流量計，已經(jīng)實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計、噴嘴和文丘里管的標(biāo)準(zhǔn)化，只要按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計、制造、檢驗、安裝和使用，不經(jīng)實流標(biāo)定就能得到規(guī)定的準(zhǔn)確度。

　　但該類流量計有一個顯著的弱點，即量程比不盡人意。自從２０世紀(jì)８０年代ＣＰＵ進(jìn)入工業(yè)儀表之后，情況有了改觀，通過引入流出系數(shù)Ｃ非線性的校正技術(shù)及膨脹性系數(shù)的自動校正技術(shù)，再加上差壓測量精確度從２０世紀(jì)７０年代的１．５％提高到現(xiàn)在的０．０４％，使差壓式流量測量的系統(tǒng)不確定度有了顯著提高，同時量程比也得到顯著的拓展，從早先的３∶１，擴(kuò)大到１０∶１。

　　后來有的儀表公司推出了雙量程差壓流量計，即增設(shè)了１臺低量程差壓變送器以及用Ｈａｒｔ通信的方法傳送差壓信號，可將量程比擴(kuò)大到３０∶１，筆者就測量精確度和量程比的關(guān)系問題進(jìn)行分析，然后提出提高測量精確度和擴(kuò)大量程比的實用方法。

　　３∶１量程比的原因分析

　　流量》兩個標(biāo)準(zhǔn)中，并未對標(biāo)準(zhǔn)中所涉及的幾種差壓裝置能達(dá)到的量程比做出規(guī)定，只對能達(dá)到的不確定度做出了規(guī)定，例如大家所熟悉的標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計，只要滿足５０ｍｍ≤Ｄ≤１　０００ｍｍ，ｄ１２．５ｍｍ，０．２≤≤０．６，ＲｅＤ５　０００的使用條件，就能得到０．５％的不確定度。其中，Ｄ為管道內(nèi)徑，ｄ為孔板流量計開孔直徑，為直徑比，ＲｅＤ為與Ｄ有關(guān)的雷諾數(shù)。

　　所謂流量量程比就是保證精確度的zui大流量ｑｍａｘ與zui小流量ｑｍｉｎ之比。在常用壓力和溫度條件下，雷諾數(shù)與流量成正比關(guān)系。所以，如果ｑｍａｘ與ｑｍｉｎ之比為１０，就意味著ＲｅＤｍａｘ與ＲｅＤｍｉｎ之比為１０。而在上述標(biāo)準(zhǔn)中，ＲｅＤｍａｘ與ＲｅＤｍｉｎ之比差１０倍、１００倍甚至更大的倍數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的Ｃ＝ｆ（，ＲｅＤ）的模型都能達(dá)到規(guī)定的不確定度。

　　所以能夠做到這一點是因為從ＧＢ／Ｔ　２６２４—１９９３版開始，就已經(jīng)不再將流出系數(shù)Ｃ當(dāng)常數(shù)來處理，而是當(dāng)變量來處理。在該標(biāo)準(zhǔn)中給出了Ｃ＝ｆ（，ＲｅＤ）的關(guān)系式，到了ＧＢ／Ｔ　２６２４２００６，在總結(jié)了十多年的zui新研究成果之后，對該模型作了進(jìn)一步完善，給出了精確度更高的關(guān)系式，如標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計（角接取壓）的關(guān)系式如下：

　　標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計（角接取壓）的關(guān)系式

　　將式（１）用圖形來表示，如圖１所示。從圖１可看出，當(dāng)ＲｅＤ較大時，Ｃ近似成水平線，即Ｃ為常數(shù)；但隨著ＲｅＤ的減小，Ｃ逐漸增大。若將和ＲｅＤ代入式（１）計算出Ｃ，可基本消除ＲｅＤ對Ｃ的影響，保證了０．５％的不確定度。

　　典型標(biāo)準(zhǔn)孔板流出系數(shù)隨雷諾數(shù) 變化曲線（  ＝０． ６ ）通常情況下差壓裝置制造廠提供的設(shè)計計算書中都規(guī)定了３∶１的量程比，原因是制造廠無法確定用戶將差壓裝置買回去是否進(jìn)行Ｃ的非線性補(bǔ)償，而且制造廠無法進(jìn)行Ｃ的非線性補(bǔ)償。而在該計算書中，需要提供產(chǎn)品的不確定度，如果zui小流量太小，將會導(dǎo)致不確定度嚴(yán)重惡化。

　　孔板流量計制造廠解決該問題的方法之一是縮小量程比，傳統(tǒng)方法是將量程比定為３∶１，這時提供給用戶的Ｃ是常用流量對應(yīng)的Ｃ。按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，這一點的不確定度是比較小的，而偏離常用流量之后，例如在３０％ｑｍａｘ點或１００％ｑｍａｘ點，不確定度將顯著增大。

　　該方法使用了幾十年，而且在ＧＢ　２６２４１９８１中用標(biāo)準(zhǔn)的形式固定下來。用標(biāo)準(zhǔn)圖形來表示標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計與ＲｅＤ的關(guān)系，這是節(jié)流裝置設(shè)計計算中必用的工具。在該標(biāo)準(zhǔn)中，不使用Ｃ而采用流量系數(shù)ａ。ａ也不是按照公式計算出來的，而是查圖得到的。ａ與２和管徑Ｄ的關(guān)系如圖２所示［１１］。由圖２可知，ａ不僅與有關(guān)，而且與Ｄ有關(guān)，這反映了管道內(nèi)壁絕對粗糙度相同的前后直管段，由于管道內(nèi)徑不同，其速度分布也不同，所以雖相同，而流量系數(shù)卻不同。圖２中還反映出一個問題，即流量系數(shù)與雷諾數(shù)沒有關(guān)系。即在實際雷諾數(shù)大于界限雷諾數(shù)之后，Ｃ＝ｆ（，ＲｅＤ）曲線已經(jīng)接近水平，所以忽略了ＲｅＤ的影響。

　　流量系數(shù) ａ 與  ２ 的關(guān)系

　　目前，隨著儀表技術(shù)的飛速發(fā)展，實時計算Ｃ已變得簡單，Ｃ的非線性在線補(bǔ)償較容易實現(xiàn)。因此，對于差壓裝置制造廠來說，量程比不再受孔板流量計的約束。

　　儀器儀表是工業(yè)化進(jìn)程的基石，只有選用工業(yè)現(xiàn)場選用合適的儀表，才能夠事半功倍，自動化流程才能夠更加自動化。