摘要：液氨計量表示值誤差,主要受液氨介質(zhì)在流經(jīng)計量表時產(chǎn)生汽化形成氣液二相流的影響。對研制的液氨計量表在出口處設(shè)置節(jié)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(jìn)行了理論分析、試驗設(shè)計和探索性試驗，建立了壓力與節(jié)流孔徑間的函數(shù)關(guān)系式和壓力隨節(jié)流孔徑變化率的函數(shù)式。通過對二種介質(zhì)(水、液氨)的計量試驗檢測和數(shù)據(jù)處理分析，得出了影響液氨計量表主要性能指標(biāo)(示值誤差及壓力損失}的關(guān)鍵因素的主次，優(yōu)水平、優(yōu)水平組合及置信度。
液氨計量表是液氨氨化秸稈系統(tǒng)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(tài)受溫度、壓力的影響而變化.氨的液相氣相狀態(tài)平衡圖[2如圖2所示。
1提高液氨計址表計量精度的技術(shù)措施
液氨計量表的計量精度以計量示值誤差δ表示，即
式中.V示為計量表的示值,V標(biāo)為通過計量表的實際值(標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)在流經(jīng)計量表頭的過程中,因管路中壓力減小，環(huán)境溫度變化,使得部分液氨發(fā)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(guān)。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(nèi)部通道、管路流線方向與流通斷面突變,造成介質(zhì)流動狀態(tài)出現(xiàn)紊流、渦旋流等.使計量表流量變送器運(yùn)動狀態(tài)不穩(wěn)定而影響計量表的示值誤差δ。
1.2技術(shù)措施與理論分析
防止液氨汽化常用的方法有溫度補(bǔ)償法(設(shè)置冷凝器、保溫層)和壓力補(bǔ)償法(采用節(jié)流孔板)，以保持液氨介質(zhì)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(shè)置節(jié)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(zhì)流的液相壓力，防止了液氨在流經(jīng)計量表頭過程中發(fā)生汽化生成氣液二相流、并且改善了介質(zhì)流在計量表頭內(nèi)流動狀態(tài)、減小了計量表的示值誤差(δ≤±4%)。
為了理論分析的便利,根據(jù)實際工況的要求。液氨介質(zhì)流可以認(rèn)同為一元穩(wěn)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(jìn)管直徑d1為定值，節(jié)流孔板孔徑d2可調(diào)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(jié)流孔徑d:變化率的關(guān)系式。
由(4)和(6)式可知，利用節(jié)流孔板提高和保持計量表頭及之前管路內(nèi)的流體壓力.可以維持液氨的液相壓力，阻止汽化，提高計量精度，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(biāo)有:計量示值誤差δ,節(jié)流孔板前后壓力差△p.影響性能指標(biāo)的因素和水平見表1。
利用混合型正交表L6(4。2*)進(jìn)行正交試驗設(shè)計.正交試驗方案見表2。
2.2試驗與試驗結(jié)果分析
計量表性能試驗分別用水和液氨為計量介質(zhì)進(jìn)行試驗測定，分為試驗I和試驗I。
2.2.1試驗I及結(jié)果分析
試驗根據(jù)表2的方案，參照“GB778一-84”中的有關(guān)條款，用水進(jìn)行試驗測定。試驗地點(diǎn)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(diǎn)即0.5Qm,Qw,2Qw,試驗管網(wǎng)壓力為0.42MPa.試驗臺精度0.2%m³/h，試驗室環(huán)境溫度20℃，試驗數(shù)據(jù)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(yuǎn)小于"GB778-84”中的標(biāo)準(zhǔn)值±5%~±2%,試驗結(jié)果表明，在計量表出口處設(shè)置節(jié)流孔板能良好地改善介質(zhì)流在計量表頭內(nèi)的流動狀態(tài)。
對試驗I的數(shù)據(jù)利用極差與方差分析法處理，得出試驗I的分析結(jié)論如表3所示。
2.2.2試驗II及結(jié)果分析
根據(jù)表3中的優(yōu)水平及優(yōu)水平組合，用液氨進(jìn)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(diǎn)在河北柏鄉(xiāng)縣液氨站，試驗設(shè)備有液氨槽車和液氨鋼瓶等，液氨槽車內(nèi)溫度30℃，環(huán)境溫度29~30℃。標(biāo)準(zhǔn)量器編號及精度等級:磅秤(02000002)2級。試驗結(jié)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(jié)論.
(1) 通過對二種介質(zhì)(水、液氨)的試驗檢測驗證，利用節(jié)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(fā)生汽化，并能良好地改善介質(zhì)在計量表頭內(nèi)的流動狀態(tài)以提高計量精度。
(2) 計量表性能指標(biāo)的優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)為:表芯型號20C，節(jié)流孔板直徑為中5~中6。
(3)通過液氨試驗，發(fā)現(xiàn)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(guān)，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(qiáng)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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