差压流量计工作原理和分类

差压流量计工作原理和分类
差压流量计是一种使用历史较悠久，实验数据较完整的流量测量装置。它是以测量流体流经节流装置所产生的静压差来显示流量大小的一种流量计。差压流量计*基本的配置是由节流装置、差压信号管路和差压计三个部分组成。工业上*常用的节流装置是已经标准化的节流装置（标准节流装置），例如标准孔板、喷嘴、文丘里利喷嘴和文丘里管。节流装置是指节流元件、差压取出装置和节流元件上、下游直管段的组合体。在工业测量中有时也采用一些非标准节流装置，如圆缺孔板、1/4圆喷嘴等。

1差压流量计工作原理

  充满管道的流体经管道内节流件时，流束将在节流件处形成局部收缩，因而流速增加，静压力降低，在节流件前后产生压差，流体流量越大，产生的压差越大，因而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，压差大小不仅与流量还与其他许多因素有关，如节流装置型式、流体的物理性质（密度、黏度等）以及雷诺数等。

  在现场场使用时由标准文件确定的C及ε值与实际值是否符合，是由设计、制造、安装及使用一系列因素决定的，应严格遵循标准文件（如GB/T2624-1993）的规定，其实际值才会与标准值符合。但是一般现场难以做到。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（估计不确定度的幅度与方向）。在实际使用中，有时不仅是一个条件偏离，这就会有非常复杂的情况，因为一般资料中只介绍某一条件偏离引起的误差。如果多个条件同时偏离，则缺少相关资料可查。

2差压流量计分类

  差压式流量计的分类原则有三种：按产生差压的作用原理分类、按结构形式分类、按用途分类。

  （1）按产生差压的作用原理分类。

1）节流式依据流体通过节流孔使部分压力能转变为动能以产生差压的原理来工作，其检测件称为节流装置，是差压式流量计的主要品种。

2）动压头式。依据动压转变为静压原理工作，如均速管流量计。

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

4）水力阻力式。依据流体阻力产生的压差原理来工作，其检测件为毛细管束，又称层流流量计。

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压差原理工作，如射流式差压流量计。

（2）按结构形式分类

1）标准孔板。又称同心直角边缘孔板。孔板是一块加工成圆形同心的具有锐利直角边缘的薄板。孔板开孔的上游侧边缘应是锐利的直角。标准孔板有三种取压方式：角接、法兰及D~D/2取压。为从两个方向的任一个方向测量流量，可采用对称孔板，节流孔的两个边缘均符合直角边缘孔板上游边缘的特性，且孔板全部厚度不超过节流孔的厚度。

2）标准喷嘴。有ISA1932喷嘴和长径喷嘴两种结构形式。

①喷嘴上游面由垂直于轴的平面、廓形为圆周的两段弧线所确定的收缩段、圆筒形喉部和凹槽组成的喷嘴, 喷嘴的取压方式仅角接取压一种。

②长径喷嘴。上游面由垂直于轴的平面、廓形为1/4椭圆的收缩段、圆筒形喉部和可能有的凹槽或斜角组成的喷嘴，有高比值喷嘴（0.25＜β＜0.50）和低比值喷嘴（0.25＜β＜0.80），当β值介于0.25与0.50之间时可采取任意一种结构的喷嘴，长径喷嘴的取压方式D~D/2取压一种。

3）经典文丘里管。由入口圆筒段A、圆锥收缩段B、圆筒形喉部C和圆锥扩散段E组成，有三种结构形式：

①具有粗铸收缩段的。②具有机械加工收缩段的。③具有铁板焊接收缩段的。不同结构形式的L₁、L₂、R₁、R₂与D、d的关系见下表：

4）文丘里喷嘴。由进口喷嘴，圆筒形喉部及扩散段组成。

5）锥形入口孔板。锥形入口孔板与标准孔板相似，相当于一块倒装的标准孔板。

6）1/4圆孔板。1/4圆孔板与标准孔板相比只是孔口形状不同，它的外形轮廓由一个与轴线垂直的端面，半径r为1/4圆构成的入口截面及喷嘴出口端面组成，取压方式有角接取压和法兰取压两种。管径小于DN40只能为角接取压。

7）圆缺孔板。其开孔为一个圆的一部分（圆缺部分），这个圆的直径为管道直径的98%，开孔的圆弧部分的圆心应**定位,使其与管道同心,这样可保证开孔不会被连接的管道或两端的垫片所遮盖.

8)偏心孔板。孔板的孔是偏心的，它与管道同心的圆相切，这个圆的直径等于管道直径的98%。安装这种孔板必须保证它的孔不会被法兰或垫片遮住。

9）楔形孔板。楔形孔板的其检测件为V形，设计合适时节流件上下游无滞流区，不会使管道堵塞，取压方式未标准化。V形检测件顶端为圆弧形,有较好的耐磨性。

10）内藏孔板。管径小于DN50孔板可以有多种结构形式，内藏孔板又称整体孔板、小口径孔板。当管径较小时孔板入口边缘锐利度及管道粗糙度等对流出系数有显著影响，因此按结构几何形状及尺寸难以确定流出系数，小管径孔板一般皆需个别校准才能准确确定流出系数。

11)线性孔板。又称变压头变面积孔板，其孔隙面积随流量大小而自动变化，曲面圆锥形塞子在差压和弹簧力的作用下来回移动，使孔板孔隙变动，输出信号（差压或位移）与流量呈线性关系，并极大地扩大范围度。

12）环形孔板。它由一个被同心固定在测量管中的圆板、三脚支架和中心轴管组成，中心轴管将上下游压力传送到差压变送器。环形孔板的优点是既能疏泄管道底部的较重物质又能使管道中气体或蒸汽沿管道顶部通过。

13）道乐管。它由40°入口锥角和15°扩散管组成。流体首先磁到α上，再经短而陡的锥体，到达喉部槽两边的两个圆筒形部分，流体再经锐边d和e通过短的锥体后在f处，突然扩大到管道中，整个长度仅是管径的1.5~2倍，是经典文丘里管长度的17%。道尔管产生的差压比经典文丘里管大，在高差压下却有低的压损。

14）罗洛斯管。它由人口段、入口锥管、喉部锥管、喉部和扩散管组成。入口锥管的锥角为40°，喉部锥角为7°，扩散管锥角为5°，上游取压口采用角接取压，其取压口紧靠入口锥角处，下游取压口在喉部长度的一半，即d/4处。

15）弯管。利用管道系统弯头作检测件，无附加压损及专门安装节流件是其优点，弯管取压口开在45°或22.5°处，取压口结构与标准孔板相同，两个平面内的两个取压口对准，使其能处于同一条直线上，弯管内壁应尽量保持光滑。

16）可换孔板节流装置。在需要检查孔板或更换孔板时，可无需拆开管道，短时间暂停管道内被测介质的流动，这时就可打开上盖，取出孔板及密封件予以检查或更换。

17）临界流节流装置。有两种结构形式：圆环喉部文丘里喷嘴和圆筒喉部文丘里喷嘴。

①圆环喉部文丘里喷嘴。它由入口段、圆弧收缩段和扩散段组成。入口收缩段是一个嗽叭形曲面，该曲面延伸至*小断面处（喉部），并与扩散段相切。在入口平面的上游，廓形没有规定，但在第个轴向位置上，其直径都应等于或大于嗽叭形扩张部分的直径。

②圆筒形喉部文丘里喷嘴。它由入口段、圆弧收缩段、圆筒形喉部及扩散段组成。其入口平面为入口轮廓���切且垂直于喷嘴中心线的平面。收缩段为1/4圆曲面，一端与入口平面相切，另一端与圆筒喉部相切。1/4圆曲面和圆筒喉部之间的连接应没有缺陷，连接要平滑。

（3）按用途分类。

1）标准节流装置。中所包括的节流装置称职为标准节流装置，包括标准孔板、标准喷嘴、经典文丘里管和文丘里喷嘴。在设计、制造、安装及使用方面皆遵循标准规定，不必个别校准使用。

2）低雷诺数节流装置如1/4圆孔板、锥形入口孔板和双重孔板。

3）脏污流用节流装置如圆缺孔板、偏心孔板和楔形孔板等。

4）低压损节流装置如道尔管、罗洛斯管、通用文丘里管、弯头和环形管等。

5）小管径节流装置如内藏孔板和一体化流量变送器等。
   6）宽范围度节流装置如线性孔板等。本文由金湖天能仪表孔板流量计 转载请注明出处www.jstn88.com
 

7）临界流节流装置如临界流文丘里管等。