標準節流裝置和非標準節流裝置

圖4-2為節流（差壓）式流量計的組成示意圖。節流裝置產生的差壓信號通過導壓管

引至差壓計，經差壓計轉換成電信號送至顯示儀表。

節流裝置分為標準節流裝置和非標準節流裝置兩大 類，標準節流裝置的研究zui充分，實驗數據zui*，已 經標準化和通用化，只要根據有關標準進行設計計算， 嚴格遵照加工要求和安裝要求，這樣的節流裝置不需要 進行單獨標定就可以使用。非標準節流裝置用以解決臟 污和高粘度流體的流量測量問題，尚缺乏足夠的實驗數據，故沒有標準化。節流裝置必須滿足下列使用條件和要求，流量方程 式和實驗數據才能采用。

1) 被測流體應充滿管道連續流動。

2) 管道內流體的流動狀態是穩定的。

3) 被測流體在通過節流裝置時不發生相變，即液 體的蒸發或氣體的液化。

4) 在節流元件前后各2D長的一段管道內，表面上不能有凸出物或明顯的粗糙不平; 在節流元件*，節流元件后5D范圍內，必須是直管段。

5) 各種標準節流裝置使用管內徑Z)的zui小值要符合要求。

1.標準節流裝置

全套節流裝置的結構如圖4-3所示。

目前上規定的標準節流裝置有：標準孔板、標準噴嘴、文丘利管、文丘利噴嘴和長徑噴嘴，常用的是前三種。它們的結構、尺寸和技術條件均機一的標準，數據和圖表可査閱有關手冊或資料，

(1) 標準孔板標準孔板是-塊料有隠的金屬_平板，H孔的人口朝著流體的流動方向，并有尖銳的直角邊緣，如圖所示。圓孔直徑d由所選取的差壓計的量程決 定在大多數使用場合，jS值為0. 2 ~ 0. 75標準孔板的結構zui簡單，體積小，加工方便， 成本低，目釀工業上應釀多。但細髓鎌低，壓力損絲大’而且只賴于清潔的流體。標準孔板可以采用角接取壓、法蘭取壓和徑距取壓方式。

(2) 標準噴嘴標準噴嘴是由圓弧曲面構成的人口收縮部分和與之相接的圓筒形喉部 組成的，當肌(m 二 d2/D2 =妒)取值在不同范圍時，標準噴嘴的形狀略有不同丄如圖 所示標準噴嘴的形狀適應流體收縮的流線型，所以壓力損失較小’測量精度較。但匕的 結構比較復雜f體較大，加工困難，成本較高|然而由于噴嘴的堅固性，—般選擇噴嘴用于高速蒸氣流量的測量。標準噴嘴采用角接取壓法。

(3) 文丘利管文丘利管具有圓錐形的入口收縮段和喇叭形的出口擴散段丄如圖4-6 所示。它能使壓力損失顯著地減少，并有較高酬量精度。但加工困難，成本zui高一一般用 在有特殊翻滿麵場合它賺賺續變化，卿可于臟污流體流

量的測量，并在大管徑流量測量方面應用較多。

2.非標準節流裝置

非標準節織M常只錄殊獄下麵，它們的估算方法與減節録®J本相同二

只是所用數據不同，這些數據可以在有關手冊巾査目!1。但非標準流裝置在使用則要進行頭際標定。圖4-7所示為幾種典型的非標準節流裝置。

(1) 1/4圓噴嘴如圖4-7a所示，1/4圓噴嘴的開孔人口形$狀是半徑為『的1/4圓弧它主要用于低雷諾數下的流量測量，雷諾數范圍為500 ~2-5 Xl°5°

(2) 錐形人口孔板如圖4-7b所示，錐形入口孔板與標準孔板形狀相似，只是人口為45° 錐角，相當于一只倒裝孔板，它主要用于低雷諾數下流體的測量，雷諾數范圍

(3) 圓缺孔板如圖4-7c所示，圓缺孔板主要用于臟污、有氣泡析出或有固體微粒的 液體流量測量，其開孔在管道截面的一側，為弓形開孔。測量含氣液體時，其開孔位于上部；測量含固體微粒的液體時，其開孔位于下部，測量管段一般要水平安裝.

(4) V內錐流量計V內錐流量計是20世紀80年代提出的一種新型流量計，它是利用 內置V形錐體在流場中引起的節流效應來測量流量的，其結構如圖4-7d所示V內錐節流 裝置包括一個在測量管中同軸安裝的尖圓錐體和相應的取壓口。流體在測量管中流經尖圓錐

體，逐漸節流收縮到管道內壁附近，在錐體兩端產生差壓，差壓的正壓九是在上游流體收 縮前的管壁取壓口處測得的靜壓力，差壓的負壓是在圓錐體朝向下游的端面中心所開取壓 孔處取得的壓力。這種節流式流攀計改變了傳統的節流布局，從中心節流改為外環節流，與傳 統流量計相比具有較明顯的優點^結構設計合理，不截留流體中的夾帶物，耐磨損信號噪聲 低，可以達到較高量程比10:1 ~ 14:1安裝直管段要求較短，一般上游只需0~2D，下游只需 3-5D；壓力損失小，僅為孔板的1/2~1/3，與文丘利管相近。目前這種流量計尚未達到標準 化程度，還沒有相應的標準和國家標準，其流量系數需要通過實驗標定得到。

3. 節流裝置的設計和計算

在實際的工作中，通常有兩類計算命題，它們都以節流裝置的流量方程式為依據。

1) 已知管道內徑及現場布置情況，已知流體的性質和工作參數，并給出流量測量范 圍，要求設計標準節流裝置。為此要進行以下幾個方面的工作：選擇節流元件的形式，選擇 差壓計的形式及測量范圍；計算確定節流元件的開孔尺寸，提出加工要求；建議節流元件在 管道上的安裝位置；估算流量的測量誤差。制造廠家多巳將這個設計計算過程編制成軟件，用戶只需提供原始數據即可。由于節流式流量計經過了長期的研究和使用，手冊數據資料齊全，根據規定的條件和計算方法設計的節流裝置可以直接投產使用，不必經過標定。

2) 巳知管道內徑及節流元件的開孔尺寸、取壓方式、被測流體參數等必要條件，要求 根據所測得的差壓值計算流量。這一般是實驗工作的需要，為了準確地求得流量，需同時準確地測出流體的溫度、壓力參數。

4。取壓裝置

標準節流裝置規定了由節流元件前后引出差壓信號的取壓方式，上通常采用的取壓方式有三種：角接取壓法、法蘭取壓法和徑距取壓法。

(1)角接取壓法圖4-8中1-1、2-2所示為角接取壓法的兩種結構，適用于孔板和噴嘴，上、下游取壓點分別在節流元件的前、后端面處，可以采用環室和夾緊環（單獨鉆孔）取壓兩種結構形式。

1) 環室。圖4-8中1-1為環室取壓，上、下游靜壓通過環縫傳至環室，由前、后環室引出差壓信號，取得節流元件 的前、后端面處的平均壓力。

2) 夾緊環。也稱為單獨鉆孔，如圖4-8中2-2所示，取 壓孔開在節流元件前后的夾緊環上。單獨鉆孔取壓裝置結構 簡單，制作方便，但取壓不均勻，誤差較大，一般用于>> 200mm,直管段較長及差壓值較大的情況下。

角接取壓法的特點是易實現環室取壓，使取壓均勻，且 縮短了節流裝置的總長度，缺點是取壓點在壓力分布曲線zui 陡峭的部分，安裝不對測量精度的影響很大。

在'£)>400mm時，為了取壓均勻，.可采用單獨鉆孔取壓與環室取壓相結合的辦法，在夾緊環上均勻分布六個以上鉆孔，再加一個取壓環管與各孔相通，這樣可以兼顧兩者的優點。

(2)法蘭取壓法上、下游取壓孔開在固定節流元件的法蘭上，分別與節流元件的前、 后端面距離25. 4mm，如圖4_9所本，適用于標準孔板。此法的法二加工方便，管徑較大時，測量精度較高。

(3)徑距取壓法如圖4-9所示，上游取壓孔距離節流元件前端面下游取壓孔距離 節流元件后端面ZV2，適用于If準孔板。在開孔截面積比m< 0.54時，下游0.5Z)處近似于zui小截面，此時測量精度高9 

以上各種取壓方式中，取壓孔的大小及各部件的尺寸均有相應的規定，可以査閱有關手冊。

1.冷凝器

被測流體是蒸氣或濕氣體時，在導壓管內要積存凝結水。為了使前后導壓管內液位保持 不變或相等，常采用圖4-10所示的冷凝器。冷凝器下部的兩個導壓管接差壓計，兩個水平 導壓管接節流裝置。由于兩個水平導壓管的管口高度一致，多余的液體流人被測管道中，使 下部的兩個導壓管液位一致P且穩定，從而減少了附加誤差。冷凝器要安裝在垂直導壓管的 zui高處，并具有相同的高度。

2.集氣器和沉降器

當被測介質為液體時，為防止液體中析出的氣體進入差 壓計，引起測量誤差，常在導壓管的zui高處放置集氣器。集 氣器上有排氣閥，可定期排出積存的氣體=另外為了防止液體中析出的沉淀物堵塞導壓管，又在導壓管的zui低處放置沉 降器及排污閥，以便定期排除沉淀物。

3. 隔離器

對于高粘度、腐蝕性強、易凍結或易析出固體顆粒的液 體，應采用隔離器，將被測流體與差壓計隔開。圖4-11所示 為一簡單的隔離器，其內部裝有隔離液，也稱為傳壓液體。 當被測介質密度大于隔離液時，上部接差壓計，下部接節流 裝置，如圖4-lla所示；當被測介質密度小于隔離液時隔離 器如圖4-llb所示。隔離液一般選擇物理化學性能穩定、不 易溶解其他物質、流動性好的液體，如硅油等。