測量原理孔板流量計(jì)是將標(biāo)準(zhǔn)孔板與多參數(shù)差壓變送器（或差壓變送器、溫度變送器及壓力變送器）配套組成的高量程比差壓流量裝置，可測量氣體、蒸汽、液體及引的流量，廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、供熱、供水等領(lǐng)域的過程控制和測量。節(jié)流裝置又稱為差壓式流量計(jì)，是由一次檢測件（節(jié)流件）和二次裝置（差壓變送器和流量顯示儀）組成廣泛應(yīng)用于氣體。蒸汽和液體的流量測量。具有結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，性能穩(wěn)定。在已知有關(guān)參數(shù)的條件下，根據(jù)流動連續(xù)性原理和伯努利方程可以推導(dǎo)出差壓與流量之間的關(guān)系而求得流量。
其基本公式如下：
c－流出系數(shù) 無量綱
d－工作條件下節(jié)流件的節(jié)流孔或喉部直徑
D－工作條件下上游管道內(nèi)徑
qm－質(zhì)量流量 Kg/s
qv－體積流量 m³/s
ß－直徑比d/D 無量綱
流體的密度Kg/m³
可膨脹性系數(shù) 無量綱
基本結(jié)構(gòu)節(jié)流件：標(biāo)準(zhǔn)孔板、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長徑噴嘴、1／4圓孔板、雙重孔板、偏心孔板、圓缺孔板、錐形入口孔板等
取壓裝置：環(huán)室、取壓法蘭、夾持環(huán)、導(dǎo)壓管等
連接法蘭（家標(biāo)準(zhǔn)、各種標(biāo)準(zhǔn)及其它設(shè)計(jì)部門的法蘭） 、緊固件。
測量管
孔板流量計(jì)結(jié)構(gòu)圖：
環(huán)室取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板
PN≤2.5 |
環(huán)室取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板
4.0≤PN≤6.4 |
鉆孔取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板
PN≤2.5 |
緊固式八槽孔板
PN≤10 |
焊接式八槽孔板
PN≤10 |
徑距取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板
PN≤2.5 |
壓透鏡墊孔板
PN22，32 |
法蘭取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板
4.0≤PN≤6.4 |
使用條件孔板流量計(jì)是將標(biāo)準(zhǔn)孔板、智能差壓變送器、三閥組、智能流量積算儀配套組成的，又稱差壓式流量計(jì)、平衡流量計(jì)，具有量程比差壓流量裝置，可測量氣體、蒸汽、液體的流量。廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶、電力、供熱、供水等域的過程控制和測量。
在充滿管道的流體，當(dāng)它們流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流裝置時，流束將在節(jié)流裝置的節(jié)流件處形成局部收縮，從而使流速增加，靜壓力低，于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓力降，即壓差，介質(zhì)流動的流量越大，在節(jié)流件前后產(chǎn)生的壓差就越大，所以孔板流量計(jì)可以通過測量壓差來衡量流體流量的大小。這種測量方法是以能量守衡定律和流動連續(xù)性定律為基準(zhǔn)的。
孔板流量計(jì)節(jié)流裝置（孔板流量計(jì)）是集流量、溫度、壓力檢測功能于體，并能進(jìn)行溫度、壓力自動補(bǔ)償?shù)男麓髁坑?jì)，該孔板流量計(jì)采用先進(jìn)的微機(jī)技術(shù)與微功耗新技術(shù)，功能強(qiáng)，結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡單，使用方便。
孔板流量計(jì)正常使用條件：
（1）工藝介質(zhì)要持續(xù)的通過孔板流量計(jì)而且要充滿導(dǎo)壓管管，否則流量將無法測量。例如棒磨機(jī)給水流量無指示，儀表工到現(xiàn)場檢查變送器打開排污有少量水流出，認(rèn)為是導(dǎo)壓管堵塞了，用氮?dú)獯?，發(fā)現(xiàn)是通的，仔細(xì)檢查后發(fā)現(xiàn)節(jié)流元件安裝在靠近出水口附近（常壓），而且管道又再處（距地面11m）水沒有充滿工藝管道。建議把孔板流量計(jì)移位，后來把孔板移到距地面7米左右的橫管段，這時水能滿管流量指示正常。
（2）被測介質(zhì)在物理上和熱力學(xué)上必須是均勻的單相流體。
（3）被測介質(zhì)流經(jīng)節(jié)流裝置時不得發(fā)生相變；即使導(dǎo)壓管內(nèi)發(fā)生相變也不行。
（4）節(jié)流裝置所測得被測介質(zhì)必須是穩(wěn)定流，或被測介質(zhì)是穩(wěn)定的緩慢變化的，不適用于動流和臨界的流量測量。
（5）流束應(yīng)與管道平行，不得有旋轉(zhuǎn)流。
安裝要求節(jié)流裝置的安裝和適用于下列管段和管件有關(guān)：節(jié)流件上游側(cè)第一阻力件、第二阻力件，節(jié)流件下右側(cè)第一阻力件，從節(jié)流件上游第二阻力件到下游第一阻力件之間的管段以及 差 壓 訊 號 管 路 等。
管道條件（ 1） 節(jié)流件前后的直管段必須是直的，不得有肉眼可見的彎曲。
（ 2） 安裝節(jié)流件用得直管段應(yīng)該是光滑的，如不光滑，流量系數(shù)應(yīng)乘以粗糙度修正稀疏。
（ 3） 為保證流體的流動在節(jié)流件前 1D 出形成充分發(fā)展的紊流速度分布，而且使這種分布成均勻的軸對稱形，所以直管段必須是圓的，而且對節(jié)流件前 2D 范圍，其圓度要求其甚為嚴(yán)格，并且有一定的圓度指標(biāo)。具體衡量方法：
（ A） 節(jié)流件前 OD，D/2， D， 2D4 個垂直管截面上，以大至相等的角距離至少分別測量 4 個管道內(nèi)徑單測值，取平均值 D。任意內(nèi)徑單測量值
與平均值之差不得超過± 0.3%。
（ B） 在節(jié)流件后，在 OD 和 2D 位置用上述方法測得 8 個內(nèi)徑單測值，任
意單測值與 D 比較，其最大偏差不得超過± 2%。
2） 節(jié)流件前后要求一段足夠長的直管段， 這段足夠長的直管段和節(jié)流件前的局部阻力件形式有關(guān)和直徑比 β有關(guān)， 見表 1（β =d/D, d 為孔板開孔直徑， D 為管道內(nèi)徑）。
（ 4） 節(jié)流件上游側(cè)第一阻力件和第二阻力件之間的直管段長度可按第二阻力件的形式和 β =0。7（不論實(shí)際 β值是多少）取表一所列數(shù)值的 1/2。
（ 5） 節(jié)流件上游側(cè)為敞開空間或直徑≥ 2D 大容器時，則敞開空間或大容器與節(jié)流件之間的直管長不得小于 30D（ 15D）。若節(jié)流件和敞開空間或大容器之間尚有其它局部阻力件時，則除在節(jié)流件與局部阻力件之間設(shè)有附合表 1 上規(guī)定的最小直管段長 1 外，從敞開空間到節(jié)流件之間的直管段總長也不得小于 30D（ 15D）。
節(jié)流件上下游側(cè)的最小直管段長度表
注：1、上表只對標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置而言，對特殊節(jié)流裝置可供參考
2、列數(shù)系為管內(nèi)徑 D 的倍數(shù)。
3、 上表括號外的數(shù)字為“附加相對極限誤差為零”的數(shù)值，括號內(nèi)的數(shù)字為“附加相
對極限誤差為± 0.5%”的數(shù)值。即直管段長度中有一個采用括號內(nèi)的數(shù)值時， 流量測
量的極限相對誤差 τ Q/Q。應(yīng)再算術(shù)相加 0.5%亦即（ τ Q/Q+0.5）%
4、 若實(shí)際直管段長度大于括號內(nèi)數(shù)值，而小于括號外的數(shù)值時，需按“附加極限相對
誤差為 0.5%”處理。
（1） 直流件安裝在管道中，其前端面必須與管道軸線垂直，允許的最大不垂直度不
得超過± 1°。
（2） 節(jié)流件安裝在管道中后，其開孔必須與管道同心，其允許的最大不同心度 ε 不
得超過下列公式計(jì)算結(jié)果 : ε≤0.015D（ 1/ β-1 ）。
（3） 所有墊片不能用太厚的材料，最好不超過 0.5mm，墊片不能突出管壁內(nèi)否則可
能引起很大的測量誤差。
（4） 凡是調(diào)節(jié)流量用的閥門，應(yīng)裝在節(jié)流件后最小值管段長度以外
（5） 節(jié)流裝置在工藝管道上的安裝，必須在管道清洗吹掃后進(jìn)行。
（6） 在水平或傾斜管道安裝的節(jié)流裝置的取壓方式。
一、被測流體為液體時，為防止氣泡進(jìn) 工藝管道入導(dǎo)壓管，取壓口應(yīng)處于工藝管道中心線下偏≤45°的位置上，正負(fù)取壓口處于與管道對稱位置時，兩者應(yīng)在同一水平面上（如下圖）。
二、 被測流體為氣體時，為防止液體 截止閥 導(dǎo)壓管（冷凝液）進(jìn)入導(dǎo)壓管，取壓口應(yīng)處工藝管道中心管道上方線上插≤ 45°的位置，正負(fù)取壓口處于與管道對稱位置時，兩者應(yīng)在同一水平線上（見下圖）。
三、被測流體為蒸汽時，應(yīng)保證冷凝器中冷凝液面恒定和正負(fù)導(dǎo)壓管上的冷凝面高度一致，正負(fù)壓口處于與管道對稱位置時，兩者應(yīng)在同一水平面上（見下圖 ）。
上述三種取壓口的安裝量式，均可與管道對稱和管道的同一側(cè)進(jìn)行安裝。
（7） 安裝節(jié)流裝置的管道處于垂直時，冷凝器應(yīng)處于同一水平位置上，這樣可以消除因取壓孔位置高度不同而引起的測量誤差。
（8） 導(dǎo)壓管應(yīng)按被測流體的性質(zhì)和參數(shù)使用耐壓，耐腐蝕的材質(zhì)制造，其內(nèi)徑不得小于 6 ㎜長度最好在 16M之內(nèi)，視被測流體性質(zhì)而安，不同長度下的最小內(nèi)徑（見下表）。
（9） 安裝差壓信號 按 1：10 傾斜度敷設(shè)。
安裝方式測量液體：測量液體流量時工藝管道水平安裝，差壓變送器的位置放出空氣處于節(jié)流裝置下方時，取壓口應(yīng)在節(jié)流裝置的水平中心軸線下偏45°角引出，這樣可以消樣除由流體傳放出的氣體進(jìn)入導(dǎo)壓管和差壓變送器。
測量水蒸汽：測量蒸汽流量時，安裝方式一般為差壓變送器低于、高于節(jié)流裝置兩種。取壓口位置應(yīng)附合上述安裝要求，并在導(dǎo)壓管制高點(diǎn)處裝上放氣閥和氣體收集器。
測量氣體：測量介質(zhì)為清潔的氣體流量時，安裝方式一般為差壓變送器高于、低于節(jié)流裝置兩種取壓口位置應(yīng)符合上述安裝要求，當(dāng)差壓變送器低于節(jié)流裝置時，導(dǎo)壓管必須向下彎至差壓變送器，并在最低處裝置放水閥和沉積器。
測量腐蝕性液體和氣體：測量腐蝕性的液體和氣體流量時，取壓口應(yīng)附合上述安裝要求，不論管道是水平安裝或垂直安裝， 差壓變送器高于或低于節(jié)流裝置，均必須在差壓變送器和節(jié)流裝置之間的隔離器， 并在隔離器至差壓變送器的管路內(nèi)填充隔離液， 使被測流體不能與差壓變送器接觸，以免破壞差壓變送器的正常工作性能。
重復(fù)開方差壓式流量計(jì)總是要有開平方運(yùn)算這一環(huán)節(jié)，但若在差壓變送器開了平方后，在流量二次表中再開一次平方，就會產(chǎn)生相當(dāng)大的誤差。表9.2所列即為各典型試驗(yàn)點(diǎn)重復(fù)開方后理論輸出值的對照表。
重復(fù)開方后的理論輸出對照表
|
差壓值/％ |
開方后的流量值/％ |
重復(fù)開方后的輸出值/％ |
差壓值/％ |
開方后的流量值/％ |
重復(fù)開方后的輸出值/％ |
差壓值/％ |
開方后的流量值/％ |
重復(fù)開方后的輸出值/％ |
|
0
1
4
9 |
0
10
20
30 |
0
31.62
44.72
54.77 |
16
25
36
49 |
40
50
60
70 |
63.25
70.71
77.46
83.67 |
64
81
100 |
80
90
100 |
89.44
94.87
100 |
重復(fù)開方的錯誤一般發(fā)生在差壓變送器帶來開方功能的系統(tǒng)中，是由于疏忽引起的，一般是在物料平衡計(jì)算中出現(xiàn)嚴(yán)重問題而懷疑流量示值大幅度偏高時才進(jìn)行檢查，并最后得到糾正。
避免重復(fù)開方錯誤的有效方法如下。
①更新認(rèn)識。許多老的儀表人員對差壓變送器功能的認(rèn)識習(xí)慣性停留在“差壓變送”上面，意即僅為差壓測量而已，故習(xí)慣性將二次表設(shè)置為開平方特性。
②加強(qiáng)基礎(chǔ)資料管理?；A(chǔ)資料不僅包括二次表校驗(yàn)單，還應(yīng)包括二次表的組態(tài)數(shù)據(jù)記錄單，變送器校驗(yàn)單。
③組態(tài)時強(qiáng)調(diào)按數(shù)據(jù)記錄單操作，避免即興操作。并在組態(tài)完畢與記錄單校對無誤后加上密碼，防止隨意改動。
孔板銳角普通孔板流量計(jì)的測量主要取決于迎向流體的開孔及其端面（要尖銳），而與其后的形狀關(guān)系不大。后面加工倒角（喇叭口）是為了盡快使流體恢復(fù)均衡平穩(wěn)流動狀態(tài)，也有利于減小孔板造成的永久壓力損。近十年出現(xiàn)的多孔孔板平衡流量計(jì)，巧妙地將流體整流器和測量裝置融合為一體，此類孔板一般無須刻意倒角，流束仍恢復(fù)很快，各孔入口也無須特別尖銳（對精確測量無礙），卻大大縮短了所須直管段，減小了永久壓力損。
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