CN104458107A - 一种简易的差压装置的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种简易的差压装置的检测方法，包括：将差压装置的实际质量流量q_m、工作条件下上游管道内径D、工作条件下一次装置节流孔或喉部的直径d、差压Δp、直径比β按照从上到下的顺序填充到EXCEL单元格中；将其中需要求的量赋予初值，其余的量根据测量装置测量得到；根据差压装置的流体的特性参数即压力和温度，确定流体密度、动力黏度；计算流出系数C1及流出系数C2；计算流出系数C1与C2的差值，作为目标单元格，目标值为零，需要求某一值时，把它所在的单元格选为可变单元格，点击确定按钮，计算完后可变单元格中数值即为所要求的量的结果。该方法检测简便，快捷。

Description

一种简易的差压装置的检测方法

技术领域

本发明涉及一种简易的差压装置的检测方法。

背景技术

差压装置指国家标准《GB/T2624.1-2006/ISO5167-1:2003用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量》中所指的孔板、喷嘴和文丘里喷嘴、文丘里管。其测量原理是以一次装置(如孔板、喷嘴、文丘里管)安装在充满流体的管线中为依据确立的。装入一次装置后装置的上游侧与喉部或下游侧之间产生一个静压差。根据该压差的实测值和流动流体的特性以及装置的使用环境，并假设该装置与经过校准的一个几何相似且使用条件相同就可以确定流量。

设计差压装置(孔板、ISA1932喷嘴、长颈喷嘴)过程中，参数计算采用迭代计算法：

1.流量q_m(在给定μ、ρ、D、Δp和d值条件下)；

2.节流孔直径d和β(在给定μ、ρ、D、Δp和q_m值条件下)；

3.差压Δp(在给定μ、ρ、D、d和q_m值条件下)；

4.直径D和d(在给定μ、ρ、β、Δp和q_m值条件下)。

每种差压装置的计算需要用4个程序，三种差压装置就需要12个程序，计算非常繁琐。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种简易的差压装置的检测方法，该方法检测简便，快捷。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种简易的差压装置的检测方法，包括以下步骤：

步骤一：将差压装置的实际质量流量q_m、工作条件下上游管道内径D、工作条件下一次装置节流孔或喉部的直径d、差压Δp、直径比β按照从上到下的顺序填充到EXCEL单元格中；将其中需要求的量赋予初值，其余的量根据测量装置测量得到；

步骤二：根据差压装置的流体的特性参数即压力和温度，确定流体密度、动力黏度，如果是可压缩流体，还需计算等熵指数、压力比，计算其可膨胀系数；如果是不可压缩流体，可膨胀系数取1；

步骤三：根据工作条件下一次装置节流孔或喉部的直径d、流体的密度、直径比β及差压Δp计算差压装置的理论质量流量，计算流出系数C1及流出系数C2；

步骤四：计算流出系数C1与C2的差值，作为目标单元格，目标值为零，需要求步骤一中某一值时，把它所在的单元格选为可变单元格，单变量求解，点击确定按钮，计算完后可变单元格中数值即为所要求的量的结果。

所述直径比为工作条件下一次装置节流孔或喉部的直径d及工作条件下上游管道内径D之比， $\mathrm{\β}=\frac{d}{D}.$

所述步骤二中，已知流体的压力、温度后，水和水蒸汽性质国际协会IAPWS发布的IAPWS-IF67查得流体密度、动力粘度、等熵指数，压力比＝节流装置出口压力/入口压力，对于水，可膨胀系数＝1，对于气体，可膨胀系数公式查GB/T 2624.1-2006。压力是通过压力变送器测得的。

所述步骤三中理论质量流量q：

q＝0.126446665(1-β⁴)^-0.5d²(ρ⊿p)^-0.5

其中，d为工作条件下一次装置节流孔或喉部的直径，ρ流体的密度，Δp为差压，β为直径比。

所述流出系数C1：

C1＝q_m/q

其中，q_m为实际质量流量，q为理论质量流量。

所述流出系数C2：

C2＝0.5959+0.0312β^2.1-0.184β⁸+0.0029β^2.5(10⁶/Red)^0.75

其中，β为直径比，Red为喉部雷诺数。

所述喉部雷诺数：

Red＝0.353677651q_m/(μd)

其中，μ为流体动力黏度，d为工作条件下一次装置节流孔或喉部的直径。

所述步骤一中，首先选择节流件型式，所求变量赋值：

计算实际质量流量q_m时，选择其对应单元格，赋大于零初值，作为可变单元格；

计算工作条件下一次装置节流孔或喉部直径d和直径比β时，选择d对应单元格，赋大于零初值，作为可变单元格，d确定后，直径比β等于d与D工作条件下上游管道内径之比；

计算差压Δp时，选择其对应单元格，赋大于零初值，作为可变单元格；

计算工作条件下上游管道内径D和一次装置节流孔径或喉部的直径d时，选择D对应单元格，赋大于零初值，作为可变单元格，d对应单元格为直径比β与D的乘积。

对于质量流量q_m通过流量计测量，管道内径D，节流件直径d，差压ΔP通过差压变送器实测得到。管道内径是由节流装置安装的现场条件决定，具体数值通过测量尺测量，节流件直径也为通过测量装置测量。

本发明的有益效果：

本申请在对差压装置的实际质量流量q_m、工作条件下上游管道内径D、工作条件下一次装置节流孔或喉部的直径d、差压Δp、直径比β这五个量进行设计或者求解时，通过将其中一个变量对应的单元格为可变单元格，其余的变量为已知，通过查阅资料或者实际测量所得，经过单变量求解，最终得到所需数值，本申请所介绍的一种简易的差压装置的检测方法充分利用EXCEL的单变量求解功能实现所求变量的数值，本发明测量简单，效率较高。本发明既可用于设计节流装置，又可以用于求通过节流装置的质量流量。

具体实施方式：

一种简易的差压装置的检测方法，包括以下方法：

步骤一:把实际质量流量q_m、工作条件下上游管道内径D、工作条件下一次装置节流孔或喉部的直径d、差压Δp、直径比β都作为已知条件，按照从上到下的顺序列出，并且赋予初值。这些已知条件作为单变量求解的可变单元格。初值赋值是随意的，后续的计算过程采用迭代计算，最终初始赋值会等于计算值。

步骤二:根据流体的特性参数(压力、温度)，确定流体密度、动力黏度，如果是可压缩流体，还需计算等熵指数、压力比，计算其可膨胀系数；如果是不可压缩流体，可膨胀系数取1。

步骤三:初步计算，根据前两步骤计算理论流量，流出系数C1为实际流量与理论流量比值；计算喉部雷诺数，选择差压装置型式，根据对应流出系数公式，代入直径比及雷诺数计算流出系数C2。

步骤四:计算流出系数C1与C2的差值，作为目标单元格，目标值为零。需要求步骤一中某一值时，把它所在的单元格选为可变单元格，点击确定按钮，计算完后可变单元格中数值即为结果。一次装置、差压装置及节流装置为同一概念。

对步骤四计算方法按照所求目标进一步说明，首先选择节流件型式，对已知条件赋值，

(一)计算实际质量流量q_m时，选择其对应单元格，赋初值(大于零)，作为可变单元格。

(二)计算工作条件下一次装置节流孔或喉部直径d和直径比β时，选择d对应单元格，赋初值(大于零)，作为可变单元格，d确定后，直径比β等于d与D工作条件下上游管道内径之比。

(三)计算差压Δp时，选择其对应单元格，赋初值(大于零)，作为可变单元格。

(四)计算工作条件下上游管道内径D和一次装置节流孔径或喉部的直径d时，选择D对应单元格，赋初值(大于零)，作为可变单元格，d对应单元格为直径比β与D的乘积。

实际流量q_m的计算公式，可以通过查阅GB/T 2624.1-2006，工作条件指的就是节流装置测量的实际状态，ΔP指的是节流件前后的流体压力之差。

本发明用于求质量流量q_m时，管道内径D，节流件直径d，直径比β均通过节流装置厂家提供的节流装置设计计算书中查得或者通过测量装置进行测量，差压ΔP通过差压变送器实测得到，q_m需要先赋予一个初值，经历步骤一至四后，会求得q_m。

本发明用于设计节流装置时，应用现场的质量流量q_m是已知的，节流件直径d、管道内径D、差压ΔP这三个参数任意一个可作为未知量，其他两个参数取设计值，未知量需要先赋予一个初值，经历步骤一至四后，会求得未知量。初值是人为，随意赋予的。

实施例

为了进一步详细说明，下面结合一实施例，节流件为孔板，所测介质为水的进行实际计算。具体按照步骤一至四进行，结果见下表：

表一

Claims (8)

1.一种简易的差压装置的检测方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一：将差压装置的实际质量流量q_m、工作条件下上游管道内径D、工作条件下一次装置节流孔或喉部的直径d、差压Δp、直径比β按照从上到下的顺序填充到EXCEL单元格中；将其中需要求的量赋予初值，其余的量根据测量装置测量得到；

步骤二：根据差压装置的流体的特性参数即压力和温度，确定流体密度、动力黏度，如果是可压缩流体，还需计算等熵指数、压力比，计算其可膨胀系数；如果是不可压缩流体，可膨胀系数取1；

步骤三：根据工作条件下一次装置节流孔或喉部的直径d、流体的密度、直径比β及差压Δp计算差压装置的理论质量流量，计算流出系数C1及流出系数C2；

步骤四：计算流出系数C1与C2的差值，作为目标单元格，目标值为零，需要求步骤一中某一值时，把它所在的单元格选为可变单元格，单变量求解，计算完后可变单元格中数值即为所要求的量的结果。

2.如权利要求1所述的一种简易的差压装置的检测方法，其特征是，所述直径比为工作条件下一次装置节流孔或喉部的直径d及工作条件下上游管道内径D之比，

3.如权利要求1所述的一种简易的差压装置的检测方法，其特征是，所述步骤二中，已知流体的压力、温度后，水和水蒸汽性质国际协会IAPWS发布的IAPWS-IF67查得流体密度、动力粘度、等熵指数，压力比＝节流装置出口压力/入口压力，对于水，可膨胀系数＝1，对于气体，可膨胀系数公式查GB/T 2624.1-2006。

4.如权利要求1所述的一种简易的差压装置的检测方法，其特征是，所述步骤三中理论质量流量q：

q＝0.126446665(1-β⁴)^-0.5d²(ρ ⊿p)^-0.5

其中，d为工作条件下一次装置节流孔或喉部的直径，ρ流体的密度，Δp为差压，β为直径比。

5.如权利要求1所述的一种简易的差压装置的检测方法，其特征是，所述流出系数C1：

C1＝q_m/q

其中，q_m为实际质量流量，q为理论质量流量。

6.如权利要求1所述的一种简易的差压装置的检测方法，其特征是，所述流出系数C2：

C2＝0.5959+0.0312β^2.1-0.184β⁸+0.0029β^2.5(10⁶/Red)^0.75

其中，β为直径比，Red为喉部雷诺数。

7.如权利要求6所述的一种简易的差压装置的检测方法，其特征是，所述喉部雷诺数：

Red＝0.353677651 q_m/(μ d)

其中，μ为流体动力黏度，d为工作条件下一次装置节流孔或喉部的直径。

8.如权利要求1所述的一种简易的差压装置的检测方法，其特征是，所述步骤一中，首先选择节流件型式，所求变量赋值：

计算实际质量流量q_m时，选择其对应单元格，赋大于零初值，作为可变单元格；

计算工作条件下一次装置节流孔或喉部直径d和直径比β时，选择d对应单元格，赋大于零初值，作为可变单元格，d确定后，直径比β等于d与D工作条件下上游管道内径之比；

计算差压Δp时，选择其对应单元格，赋大于零初值，作为可变单元格；

计算工作条件下上游管道内径D和一次装置节流孔径或喉部的直径d时，选择D对应单元格，赋大于零初值，作为可变单元格，d对应单元格为直径比β与D的乘积。