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          時間:2022-5-11 08:28:48

        用節流孔板提高液氨計量中的準確度

        摘要:液氨計量表示值誤差,主要受液氨介質在流經計量表時產生汽化形成氣液二相流的影響。作者對研制的液氨計量表在出口處設置節流孔板以建立背壓、提高和維持液氨的液相壓力、降低示值誤差進行了理論分析、試驗設計和探索性試驗,建立了壓力與節流孔徑間的函數關系式和壓力隨節流孔徑變化率的函數式。通過對二種介質(水、液氨)的計量試驗檢測和數據處理分析,得出了影響液氨計量表主要性能指標(示值誤差及壓力損失}的關鍵因素的主次,優水平、優水平組合及置信度。
          液氨計量表是液氨氨化秸稈系統中用于計量施用液氨量的儀表,如圖1所示。其中計量表1,2是用于計量灌注量、計量表3,4是用子計量施用量。
         
          氨的液相氣相狀態受溫度、壓力的影響而變化.氨的液相氣相狀態平衡圖[2如圖2所示。
         
        1提高液氨計址表計量準確度的技術措施
          液氨計量表的計量準確度以計量示值誤差δ表示,即
         
          式中.V示為計量表的示值,V標為通過計量表的實際值(標準量器的值)。
        1.1問題的提出
          影響液氨計量表示值誤差的主要因素.-是液氨介質在流經計量表頭的過程中,因管路中壓力減小,環境溫度變化,使得部分液氨發生汽化形成氣液二相流,且汽化的速率與壓力減小和溫度增高呈正相關。液氨與氣氨的密度比或體積變化比為1:10001,致使計量表示值誤差δ值很大;二是因計量表頭內部通道、管路流線方向與流通斷面突變,造成介質流動狀態出現紊流、渦旋流等.使計量表流量變送器運動狀態不穩定而影響計量表的示值誤差δ。
        1.2技術措施與理論分析
          防止液氨汽化常用的方法有溫度補償法(設置冷凝器、保溫層)和壓力補償法(采用節流孔板),以保持液氨介質流的液相溫度和液相壓力。
          本課題研制的液氨計量表,在其出口處設置節流孔板(圖3),以建立背壓來提高保持計量表頭及之前管路中液氨介質流的液相壓力,防止了液氨在流經計量表頭過程中發生汽化生成氣液二相流、并且改善了介質流在計量表頭內流動狀態、減小了計量表的示值誤差(δ≤±4%)。
         
          為了理論分析的便利,根據實際工況的要求。液氨介質流可以認同為一元穩定流.即流量Q=C;取液氨的密度ρ=(1.6g/cm³(在10~40C.壓力0.5~1.5MPa);表頭進管直徑d1為定值,節流孔板孔徑d2可調換,分別為d2=2.5mm,3.5mm,4.5mm,5.5mm。
          對過流斷面1-1和2-2處列伯努利方程式
         
         
        (6)式給出了壓力p2·p2:隨節流孔徑d:變化率的關系式。
          由(4)和(6)式可知,利用節流孔板提高和保持計量表頭及之前管路內的流體壓力.可以維持液氨的液相壓力,阻止汽化,提高計量準確度,這在計量表的試驗中得以驗證。
        2試驗方案與試驗
        2.1試驗方案
          液氨計量表的主要性能指標有:計量示值誤差δ,節流孔板前后壓力差△p.影響性能指標的因素和水平見表1。
         
          利用混合型正交表L6(4。2*)進行正交試驗設計.正交試驗方案見表2。
         
        2.2試驗與試驗結果分析
          計量表性能試驗分別用水和液氨為計量介質進行試驗測定,分為試驗I和試驗I。
        2.2.1試驗I及結果分析
          試驗根據表2的方案,參照“GB778一-84”中的有關條款,用水進行試驗測定。試驗地點在某水表廠試驗檢測中心(國家二級計量檢測單位)。公稱流量Qw=0.24m³/h.用水量.為20L.測定三個流量點即0.5Qm,Qw,2Qw,試驗管網壓力為0.42MPa.試驗臺精度0.2%m³/h,試驗室環境溫度20℃,試驗數據表略。示值誤差最大值δmax=+1.2%,最小值δmin=0.0%,示值誤差平均值δ=+0.45%;壓力差最大值△pmax>0.42MPa.最小值△pmax=0.01MPa,壓力差平均值△p=0.085MPa。
          計量表的示值誤差δ值遠小于"GB778-84”中的標準值±5%~±2%,試驗結果表明,在計量表出口處設置節流孔板能良好地改善介質流在計量表頭內的流動狀態。
          對試驗I的數據利用極差與方差分析法處理,得出試驗I的分析結論如表3所示。
         
        2.2.2試驗II及結果分析
          根據表3中的優水平及優水平組合,用液氨進行實際工況試驗,檢測液氨計量表示值誤差和壓力差。試驗地點在河北柏鄉縣液氨站,試驗設備有液氨槽車和液氨鋼瓶等,液氨槽車內溫度30℃,環境溫度29~30℃。標準量器編號及精度等級:磅秤(02000002)2級。試驗結果見表4。
         
          試驗II表明示值誤差值小于示值誤差限(±4%)、示值誤差最大值δmax=4.0%,最小值Δmin=0.57%,示值誤差平均值δ=2.04%;壓力差最大值△pmax=0.4MPa,最小值△pmax= 0.23MPa,壓力差平均值△p=0.33MPa.
        3結論.
        (1) 通過對二種介質(水、液氨)的試驗檢測驗證,利用節流孔板在計量表出口處建立背壓可提高和維持液相壓力,能很好地阻止液氨發生汽化,并能良好地改善介質在計量表頭內的流動狀態以提高計量準確度。
        (2) 計量表性能指標的優結構參數為:表芯型號20C,節流孔板直徑為中5~中6。
        (3)通過液氨試驗,發現表芯材料ABS工程塑料耐液氨腐蝕性差,且腐蝕速率與液氨壓.力呈正相關,腐蝕呈溶化蠕變狀,顏色呈黃色或焦黃色。改用耐液氨腐蝕性強的材料,如聚三氟氯乙稀、聚全氟乙丙稀、聚偏二氟乙稀或尼龍。

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