1、差压式流量计(以下简称DPF或流量计)是根据安装于管道中流量检测件产生的差压、已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来测量流量的仪表。DPF由一次装置(检测件)和二次装置(差压转换和流量显示仪表)组成。通常以检测件的型式对DPF分类，如孔扳流量计、文丘里管流量计及均速管流量计等。二次装置为各种机械、电子、机电一体式差压计，差压变送器和流量显示及计算仪表，它已发展为三化(系列化、通用化及标准化)程度很高的种类规格庞杂的一大类仪表。差压计既可用于测量流量参数，也可测量其他参数(如压力、物位、密度等)。

　　DPF按其检测件的作用原理可分为节流式、动压头式、水力阻力式、离心式、动压增益式和射流式等几大类，其中以节流式和动压头式应用*为广泛。

　　节流式DPF的检测件按其标准化程度分为标准型和非标准型两大类。所谓标准节流装置是指按照标准文件设计、制造、安装和使用，无须经实流校准即可确定其流量值并估算流量测量误差，非标准节流装置是成熟程度较差，尚未列入标准文件中的检测件。

　　目前非标准节流装置大致有以下一些种类：

　　1) 低雷诺数用1/4圆孔板，锥形入口孔板，双重孔板，双斜孔板，半圆孔板等;

　　2) 脏污介质用 圆缺孔板，偏心孔板，环状孔板，楔形孔板，弯管节流件等;

　　3) 低压损用 罗洛斯管，道尔管，道尔孔板，双重文丘里喷嘴，通用文丘里管，Vasy管等;

　　4) 小管径用 整体(内藏)孔板;

　　5) 端头节流装置 端头孔板，端头喷嘴，Borda管等;

　　6) 宽范围度节流装置 弹性加载可变面积可变压头流量计(线性孔板);

　　7) 毛细管节流件 层流流量计;

　　8) 脉动流节流装置;

　　9) 临界流节流装置 音速文丘里喷嘴;

　　10) 混相流节流装置。

　　2、基本原理

　　充满管道的流体，当它流经管道内的节流件时，如下图所示，流速将在节流件处形成局部收缩，因而流速增加，静压力降低，于是在节流件前后便产生了压差。流体流量愈大，产生的压差愈大，这样可依据压差来衡量流量的大小。这种测量方法是以流动连续性方程(质量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)为基础的。压差的大小不仅与流量还与其他许多因素有关，例如当节流装置形式或管道内流体的物理性质(密度、粘度)不同时，在同样大小的流量下产生的压差也是不同的。

　　2.2 流量方程

　　式中

　　qm--质量流量，kg/s;

　　qv--体积流量，m3/s;

　　C--流出系数;

　　ε--可膨胀性系数;

　　β--直径比，β=d/D;

　　d--工作条件下节流件的孔径，m;

　　D--工作条件下上游管道内径，m;

　　△P--差压，Pa;

　　ρl--上游流体密度，kg/m3。

　　由上式可见，流量为C、ε、d、ρ、△P、β(D)6个参数的函数，此6个参数可分为实测量【d，ρ，△P，β(D)】和统计量(C、ε)两类。

　　(1) 实测量

　　1)d、D 式(4.1)中d与流量为平方关系，其**度对流量总精度影响较大，误差值一般应控制在±0.05%左右，还应计及工作温度对材料热膨胀的影响。标准规定管道内径D必须实测，需在上游管段的几个截面上进行多次测量求其平均值，误差不应大于±0。3%。除对数值测量精度要求较高外，还应考虑内径偏差会对节流件上游通道造成不正常节流现象所带来的严重影响。因此，当不是成套供应节流装置时，在现场配管应充分注意这个问题。

　　2)ρ ρ在流量方程中与△P是处于同等位置，亦就是说，当追求差压变送器高精度等级时，绝不要忘记ρ的测量精度亦应与之相匹配。否则△P的提高将会被ρ的降低所抵消。

　　3)△P 差压△P的**测量不应只限于选用一台高精度差压变送器。实际上差压变送器能否接受到真实的差压值还决定于一系列因素，其中正确的取压孔及引压管线的制造、安装及使用是保证获得真实差压值的关键，这些影响因素很多是难以定量或定性确定的，只有加强制造及安装的规范化工作才能达到目的。

　　(2) 计量

　　1)C 统计量C是无法实测的量(指按标准设计制造安装，不经校准使用)，在现场使用时*复杂的情况出现在实际的C值与标准确定的C值不相符合。它们的偏离是由设计、制造、安装及使用一系列因素造成的。应该明确，上述各环节全部严格遵循标准的规定，其实际值才会与标准确定的值相符合，现场是难以完全满足这种要求的。

　　应该指出，与标准条件的偏离，有的可定量估算(可进行修正)，有的只能定性估计(不确定度的幅值与方向)。但是在现实中，有时不仅是一个条件偏离，这就带来非常复杂的情况，因为一般资料中只介绍某一条件偏离引起的误差。如果许多条件同时偏离，则缺少相关的资料可查。

　　2)ε 可膨胀性系数ε是对流体通过节流件时密度发生变化而引起的流出系数变化的修正，它的误差由两部分组成：其一为常用流量下ε的误差，即标准确定值的误差;其二为由于流量变化ε值将随之波动带来的误差。一般在低静压高差压情况，ε值有不可忽略的误差。当△P/P≤0.04时，ε的误差可忽略不计。

　　按产生差压的作用原理分类

　　1)节流式 依据流体通过节流件使部分压力能转变为动能以产生差压的原理工作，其检测件称之为节流装置，是DPF的主要品种。

　　2)动压头式 依据动压转变为静压的原理工作，如均速管流量计。

　　3)水力阻力式 依据流体阻力产生的压差原理工作，检测件为毛细管束，又称层流流量计，一般用于微小流量测量。

　　4)离心式 依据弯曲管或环状管产生离心力原理形成的压差工作，如弯管流量计，环形管流量计等。

　　5)动压增益式 依据动压放大原理工作，如皮托-文丘里管。

　　6)射流式 依据流体射流撞击产生原理工作，如射流式差压流量计。

　　标准节流装置的选择原则

　　节流式DPF的**检测件当然是标准节流装置，为了选择*合适的标准节流装置，选型时应从以下几方面考虑：

　　1)管径、直径比和雷诺数范围的限制条件;

　　2)测量**度;

　　3)允许的压力损失;

　　4)要求的*短直管段长度;

　　5)对被测介质侵蚀、磨损和脏污的敏感性;

　　6)结构的复杂程度和价格;

　　7)安装的方便性;

　　8)使用的长期稳定性。

　　根据上述几方面，标准节流装置的选型原则可归纳为以下几点。

　　标准节流装置各种类型节流件应用的管径、直径比和雷诺数范围皆有一定的限制，在国家标准GB/T 2624-93(或国际标准ISO 5167-1)中有详细规定，例如孔板可应用于比喷嘴和文丘里喷嘴更大的管径范围，经典文丘里管各种类型之间的管径范围差别较大等等。

　　标准节流装置各种类型节流件的**度在同样差压、密度测量**度下，决定于流出系数与可膨胀性系数的不确定度。各种节流件的流出系数的不确定度差别较大，相比之下，孔板的流出系数的不确定度*小，廓形节流件(喷嘴、文丘里管)较大。廓形节流件较大的原因，是标准中给出的流出系数公式所依据的拟合的数据库质量较差。但是对廓形节流件进行个别校准，也可得到高的**度。

　　在同样差压下，经典文丘里管和文丘里喷嘴的压力损失约为孔板与喷嘴的1/4-1/6。而在同样的流量和相同的β值时喷嘴的压力损失只有孔板的30%-50%。

　　在相同阻流件类型和直径比情况下，经典文丘里管的必要直管段长度比孔板与喷嘴的要小得多。

　　测量易使节流件沾污、磨损及变形的被测介质时，廓形节流件较孔板要优越得多。

　　在加工制造及安装等方面，孔板*为简单，喷嘴次之，文丘里喷嘴和经典文丘里管*复杂，其造价亦依次递增。管径愈大，这种差别愈显著。

　　孔板易取出检查节流件质量(采用可换孔板节流装置)，喷嘴和文丘里管则需截断流体，拆下管道才可检查，比较麻烦。

　　中小口径(DN50-DN100)节流装置，取压口尺寸和取压位置的影响显著，这时采用环室取压有一定优势。