問：在您的儀器工程師手冊，第四版 - 過程測量和分析，第 I 卷的第 2.15 節“孔口”的非常好頁上寫道：“如果正確計算、準備和安裝孔徑，孔口可以精確到實際流量的 ±0.25 至 ±0.5%。”

 

我的問題如下：根據 ISO 5167-1 的公式 3 并忽略除流量系數 C 之外的所有其他不確定性，質量流量的非常小不確定性與 C 的不確定性相同。后者，根據第 5.3 條ISO 5167-1 的 .3.1 至少為 0.5%。

 

賽義德·貝赫什蒂·馬爾

 

A1： 一個非常有用的問題，因為它表明有時會混淆循環性能和組件性能。在我的手冊每一章的前面，只給出了所討論組件（在這種情況下是孔板）的關鍵數據，但沒有給出流動回路的關鍵數據。此類關鍵數據包括不確定性，也可以稱為錯誤或不準確（但肯定不是準確性）。孔板的數據，如第 2.15 章所述，僅適用于該組件，并假定為校準板。

 

ISO 聲明可能也是這種情況，因為它假定 ß、D、Re 等是準確已知的常數，并且誤差為零。對于循環組件，這很常見。例如，當 ABB 報告其 Flow-X 計算器不確定度為 0.006% 時，并不意味著流量測量誤差僅為 0.006%。簡而言之，我的建議是不僅要閱讀前面的摘要，還要閱讀我手冊中的整章，因為首頁摘要僅針對討論的組件，可能會被誤解。實際上，在以后的版本中，我可能會略去這些摘要以避免此類誤解。

 

現在，讓我詳細說明對孔板式流量測量的總不確定度的其他潛在誤差貢獻。通過孔板的體積流量 Q 為：

質量流量 W 為：

 

其中 Q 是體積流量，C 是流量系數，A 是管道橫截面積，h 是穿過孔口的壓降，ρ 是密度。現在，讓我提一下潛在的誤差源，它會增加孔板式流量測量的總不確定度。

 

密度 (ρ)： 密度（或成分）測量的不確定度通常很高（尤其是在天然氣測量中），由此產生的誤差是孔口誤差本身的附加誤差。測量質量流量時密度低于平方根的事實是有利的，因為這減少了流量測量誤差的增加。如果壓降超過入口壓力的 0.25，也會出現誤差，因為當流體通過孔板時會產生過度的密度變化。

 

流量系數 (C)：C 的變化是總流量測量誤差的主要貢獻者，因為 C 的變化不僅是由 ß 比變化（ß 比必須保持在 0.2 和 0.65 之間）引起的，而且還有許多其他原因。例如，由于雷諾數變化，C 隨著速度分布的變化而變化。圖 1 顯示了許多頭部型流量傳感器的流量系數 C 與雷諾數之間的關系，包括同心方形邊緣、斜面、偏心、整體和象限半徑孔口。

如果收縮靜脈的位置發生變化，C 也會發生變化，因為它隨流速移動，并且還因為下游測壓孔通常不在收縮靜脈處。通常法蘭或角型水龍頭用于 2 英寸以下的管道尺寸，靜脈收縮水龍頭用于 6 英寸。或更大的管道，管接頭用于兩者之間的尺寸。此外，隨著材料在管道內表面堆積或腐蝕或侵蝕降低孔口邊緣的鋒利度，C 值也會發生變化。

 

重新校準、可調范圍： 雙腔孔板配件允許在不中斷流量的情況下通過在壓力下更換孔板來移除、更換或插入孔板，因此它們消除了計劃外停機時間。這些雙室設備可以手動操作或電動操作，并且可以降低測量不確定度。他們可以通過將新板滑入具有不同 ß 比的流動流中來改變測量的流量等級（增加范圍能力）。此類配件還可用于替換同樣失去邊緣鋒利度的孔口，或者可以用校準板替換它們。

 

變送器： 除了上述誤差源之外，產生的壓降的測量誤差對流量測量造成進一步的不確定性。即使是具有自動量程切換的新型智能變送器通常也會產生大約 0.1% 的滿量程 (FS) 誤差，這是一個固定量，必須乘以量程范圍才能確定非常小流量下的實際讀數 (AR) 誤差百分比。

 

非常重要的是，即使是帶有非常先進發射器的新校準板也會有 1% 左右的不確定性；帶有模擬變送器的未校準孔板的誤差不會超過 2%，并且會隨著時間的推移變得更糟。

貝拉·利普塔克

 

 

A2： 關于孔板精度的問題（我討厭那個詞），它簡直不能比單個組件的整體不確定性更好。作為起點，流量系數的不確定性必須添加到測量系統的不確定性中，即用于將指示壓差轉換為流量的壓差單元。這需要遠高于儀器工程師手冊中規定的非常小不確定性。我不得不說它所做的聲明具有極端的誤導性。應遵循 ISO 5167-1 中概述的方法，并且必須考慮所有有影響的影響。

 

根據我 40 多年的經驗，我還沒有發現安裝的孔板即使是新的也沒有超過 1%。邊緣銳度和管道內部粗糙度隨時間變化，我對舊孔板進行了獨立審核，發現在某些情況下整體不確定性大于 5%。我希望這有助于回答您的擔憂。

 

理查德·弗內斯博士

 

 

A3： 也許您發現了 Instrument Engineers' Handbook 中的錯誤陳述。此外，孔板流量計不測量質量流量，只測量體積流量。或許 ISO 5167 標準中有關質量流量的聲明是不準確的。

 

第二，誰在乎？使用孔板流量計進行精確的流量測量是魯莽的。孔板流量計永遠不會準確，隨著時間的推移，孔板的鋒利邊緣會磨損，精度會降低。使用法蘭接頭很常見，但下游法蘭接頭永遠不會位于收縮靜脈的位置，即使孔口測量取決于下游接頭精確定位在收縮靜脈處。

 

如果需要精度，請使用容積式流量計、渦輪流量計或科里奧利流量計。孔板流量計非常常用于不需要精度但可重復性很重要的流量控制。

 

迪克卡羅

 

A4：  ± 0.25% 可能是指校準孔口。

 

羅納德·H·迪克