孔板流量计基础知识(精品).pdf

孔板流量计
孔板流量计系统,带密度补偿
带密度补偿的孔板流量计站
:在气体和过热时需要压力望送器和温度惠器。
8 MLN
部件描述
序号部件
功能
温度感应器
测量蒸汽的温度
2孔板流量记
测量蒸汽流量
切断阀
切断压力感应器与蒸汽的连接
切断阀
切断压力感应器与蒸汽的连接
5压力感应器
测量蒸汽的压力
6
差压变送器
将差压信号转变为电流信号
流量计算机
计算并显示蒸汽流量
差压式流量计
1概述
差压式流量计(以下简称DPF或流量计)是根据安装于管道屮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米测量流量的仪表。DPF由一次装置(检测件)和一次装置(差压转
換利流量显示仪表)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)。
DP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、动压增溢式和射流
式等几大类,其中以节流式和动压头式应用最为广泛。
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。
标准型节流式DP的发展经过漫长的过程,早在20世纪20年代,美国和欧洲即开始进行大规模的
节流装置试验研究。用得最普遍的节流装置-一孔板和喷嘴开始标准化。现在标准喷嘴的一种型式ISA
1932喷嘴,其几何形状就是30年代标准化的,而标准孔板亦曾称为⊥SA1932孔板。节流装置结构形式
的标准化有很深远的意义,因为只有节流装置结构形式标准化了,才有可能把国际上众多研究成果沁汇
集到一起,它促进检测件的理论和践向深度和广'度拓展,这是其他流量计所不及的。1980年ISO(国
际标准化组织)正式通过国际标准ISO567,至此流量测量节流装置第一个国际标准诞生了。1S0516
总结了几儿年米国际上对为数有限的几种节流装置(孔板、喷嘴和文丘里管)的理论与试验的研究成
果,反映了此类检测件的当代科学与生产的技术水平。但是从IS05167正式颁布之口起,它就暴鎔出
许多啄待解决的问题,这些问题主要有以下几个方面。
I)TS05167试验数据的陈旧性.TS05167中米用的数据大多是30年代的试验结果,今天无论节流
装置制造技术,流量试验设备及实验技术都有巨大的进步,重新进行系统地试验以获得更高精确度及
更可靠的数据是必要的。进入80年代美国和欧洲都进行大规模的试验,为修订TS05167打下基础。
S05167中关于直管段长度见定的问题在1S0投票通过ISO5167时,美国投了反对票,其主
要原因是对直管段长度的规定有不同意见,这个问题应是IS05167修订的主要问题之一。
3)TS05167中各项规定的科学性问题影响节流装置流出系数的因素特别多,主要有孔径与管径
的比值β、取压装置、雷诺数、节流件安装偏心度、前后阻流件类型及直管段长度、孔板入口边缘尖
锐度、管壁粗糙度、流体流动湍流度等,众多因素影响错综复杂,有的参数难以直接测量,因此标准
中有些规定并非科学地确定,而是为了取得一致,不得不人为地确定。著名流量专家斯宾塞(.A.
Spencer)提出一系列应重新检计的问题,如孔板平直度、同心度、直角边缘犬锐度、管道粗糙度、上
游流速分布及流动调整器的作用等。
4)关于节流式DPF测量精确度提高的问題鉴于节流式DPF在流量计中占有重要地位,提高其测
量精确度意义重大。历次国际学术会议认为必须使流量测量工作者、流体力学与计算机技术工作者紧
密合作共同攻关才能解決此问题。
20世纪80年代美国和欧洲开始进行大规模的孔板流量计试验研究,欧洲为欧共体买验计划(LEC
perimental Prograln),美国为API实验计划( API Experimental Program)。试验的目的是用现代
最新测试设备及试验数据的统计处理技术进行新一轮的范围广泛的试验研究,为修订1S05167打下技
术基础。1999年TS0发出TS05167的修订稿(TS0/CD516714),该文件为委员会草案,它在技术内
容与编辑上都有很大改动,是一份全新的标准。本来预定于1999年7月在美国丹佛举行的1SO/TC30
/SC2会议上审查通过为DIS(标准草案),但是会议认为尚有细节问题应再商権而未能通过。新的IS0
5167标准何时正式颁布尚不得而知。TS05167新标准在标准的两个核心内容皆有实质性变化,一是孔
板的流出系数公式,用 Reader Harris/ Gallagher计算式(RG式)代替 Stolz计算式,另一为节流装
置上游侧直管段长度的规定以及流动调整器的使用等
我们通常称IS05167(GB/T2624)中所列节流装置为标准节流装置,其他的都称为非标准节流装
置,应该指出,非标准节流裝置不仅是指那地节流装置结构与标难节流装置相异的,如果标准节流装
置在偏离标准条件下工作亦应称为非标准节流装置,例如,标准孔板在混柑流或标准文丘里喷嘴在临
界流下工作的都是
目前非标准节流装置大致有以ド一些种类:
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
1)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
1O)混相流节流装置.。
节流式DF现场应用的不断拓展必然提出发展非标准节流装置的要求,余年米1S0亦在不断制
订有关非标准节流装置的技术文件,在它们不能成为正式标准之前作为技术报告发表。可以预见,
后有可能若干较为成熟的非标准节流装置会晋升为标准型的
20世纪90年代中后期世界范围内各式DPF销售量在流量仪表总量中台数占50%-60%(每年约百万
台),金额占30%左右。我国销售台数约占流量仪表总量(不包括家用燃气表和家用水表及玻璃管浮子
流量计)的35%42%(每年6万7万台)
2工作原理
2.1基本原連
充满管道的流体,当它流经管道内的节流件时,如图4.1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,于是在节流件前后使产生了压差。流体流量愈大,产生的压差愈大,这样可依据
压差米復量流量的大小。这利和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。