孔板流量计简易计算公式应用

孔板流量计简易计算公式应用

李明亮　谢庆生

（广西柳州钢铁股份公司炼铁厂，柳州　545002）

摘　要 介绍孔板流量计的计算公式，通过将简易公式和通用公式的对比， 发现简易公式更直观，而且计量误关键词 计量学；孔板；流量；公式；误差

The calculate expressions of orifice meter is introduced .By contrasting the easy expressions and the normal expressions, discovering that the former is more intuitionistic , and the messure error is very small .It can satisfy the demand of produce and provide convenience to maintain .

Key words: Metrology; Orifice meter; Flow; Expressions; Error

Abstract:

孔板是典型的差压式流量计，它结构简单，制造方便，在柳钢炼铁厂使用广泛，主要用于测量氧气、氮气、空气、蒸汽及煤气等流体流量。由于孔板的流入截面是突然变小的，而流出截面是突然扩张的，流体的流动速度(情况) 在孔板前后发生了很大的变化，从而且在孔板前后形成了差压，通过测量差压可以反映流体流量大小[1]。但是流量的计算是一个复杂的过程。炼铁厂以往仅仅是通过开方器对孔板前后差压进行开方，然后乘以设计最大流量从而获得实际流量值，如公式（1）所示

。

其中Q ——体积流量，Nm 3/h；

　　Q max ——设计最大流量，Nm 3/h；　　∆ P ——实际差压，Pa ；

　　∆ P 设 ——设计最大差压，Pa 。

其实这种方法并不能真实反映准确流量，特别是在压力、温度波动(变化) 较大的时候，测量出来的流量和真实流量相差较大。所以，流量的计算还需要增加温度、压力补偿。

在孔板通用公式中，增加压力、温度补偿的流量计算公式关键是对介质在工况下的密度进行处理，此外还需要孔板设计说明书上的流量系数、孔板开孔直径、膨胀系数、工况密度

337

中

差很小，能够满足生产要求，为维护提供了方便。

The Recommendation of Easy Calculate Expressions of Orifice Meter

流国

Li Mingliang Xie Qingsheng

(Ironworking of Guangxi Liuzhou Steel Stock Company, Liu Zhou　545002)

量

仪

表

网

（1）

等参数，公式比较复杂；笔者经过大量的数据统计获得的简易公式则简单得多，只要有孔板的设计最大流量、设计差压和设计压力，即可准确获得实际流量值。1.1　通用计算公式

　　　　

其中Q ——体积流量，Nm 3/h；　　中

K ——系数；

　　d ——工况下节流件开孔直径，mm ；　　ε——膨胀系数；　　α——流量系数国

；

　　∆ P ——实际差压，Pa ；

　　ρ——介质工况密度，kg/m3。

公式（2）中的介质工况密度ρ和温度、压力有关，根据克拉珀龙方程，有　　

P ——压力，单位Pa ；流V ——体积，单位m 3；T ——绝对温度，K ；n ——物质的量；量R ——气体常数。

相同(一定) 质量的气体在温度和压力发生变化时仪，有：

P 1——某种状态下气体压强，Pa ；表V 1——某种状态下气体体积，m 3；T 1——某种状态下气体绝对温度，K ；又：

网

(5)代入（4）式，由于m 1=m , 化简得

所以有：

　　

（7）式代入（2）式，有：

338

（2）

（3）

（4）(5)

(6)

（7）

2010年全国流量测量学术交流会论文集

（8）

P 1、T 1、ρ1一般选择某一已知值，如标况下氮气压力P 1=101.15KPa，温度T 1=273K，密

ρ1=工况密度。T 1=工况温度，K 、或者根据流量计算书，令P 1=工况压力，度ρ1=1.25kg/m3；同时，d 、ε、α也可在流量计算书上找到相应值，然后将这几个已知值代入（8）式，公式即可化简为：

（9）

其中K' 为常数。这样，从式（9）可以看出，流量的变化随压力、温度和孔板前后差压

变化而变化。该公式涉及到很多参数，计算过程复杂，不利于检查。

1.2　简易计算公式

其中Q max ——设计最大流量，Nm 3/h；　　∆ P ——实际差压，Pa ；　　∆ P 0——设计差压，Pa ；　　P 0——设计工作压力，Pa ；

　　P 标——标准大气压力，一般取0.101MPa ；　　P ——实际工作压力，MPa ；　　t ——实际工作温度，℃；　　P 0——设计工作温度，℃。

该公式是通过将差压、压力、温度的实际值和设计值的比值来计算流量，公式简单明了，有利于记忆和检查。而且，在实际使用过程中，计量准确，和通用公式计算出来的结果相比较，误差很小。

以2#高炉氮气总管、2#高炉氧气、2#高炉空气总管和2#高炉齿轮箱氮封氮气孔板为例，用通用计算公式和简易计算公式分别计算并加以比较，可以看出，误差很小。

先查看各孔板设计计算书上给出的详细参数。

出厂编号71379膨胀系数ε=0.999281计算公式生产厂商

流取压方式角接取压流量系数α=0.674882

管道直径108×5工作压力2.0MPa

（10）

2#高炉氮气总管流量孔板参数

安装方式水平工况密度24.1392kg/m3

最大流量3500m 3/h设计差压6000Pa

常用流量3000m 3/h工况温度25℃

最小流量300m 3/h节流孔直径d=65.636mm

Q=0.07641067×d 2×ε×α×(∆P /ρ) 0.5（0℃ 101.325 kPa）

江阴市塔南流量仪表厂

量

仪

表

网

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2010年全国流量测量学术交流会论文集

2#高炉氧气流量孔板参数

出厂编号91125膨胀系数ε=0.999869计算公式生产厂商

取压方式法兰取压流量系数α=0.632913

管道直径219×6.5工作压力2.2MPa

安装方式垂直工况密度29.4900kg/m3

最大流量12000m 3/h设计差压10000Pa

常用流量4000m 3/h工况温度25℃

最小流量300m 3/h节流孔直径d=111.65mm

Q =0.08260609×d 2×ε×α×(∆P /) 0.5（0℃ 101.325kPa）

江阴市塔南流量仪表厂

2#高炉压缩空气流量孔板参数：

管道直径159×4.5工作压力0.6MPa

安装方式水平工况密度

最大流量2500m 3/h设计差压4000Pa

常用流量2000m 3/h工况温度25℃

最小流量200m 3/h节流孔直径d=84.653mm

出厂编号71377

膨胀系数ε=0.998837计算公式生产厂商

出厂编号71378膨胀系数ε=0.959561计算公式生产厂商

2#高炉总管氮气2#高炉总管氧气2#高炉压缩空气2#高炉齿轮箱氮气

注：由于现场温度变化不大，本次计算没有增加温度补偿，按照孔板设计书上的温度计算。

从表达式看，和通用公式对比，简易公式更直观明了；从测量准确度来看，简易公式和通用公式基本一致；从编程和数据处理上，使用简易公式将可大大降低工作量。目前炼铁厂使用的孔板流量计中，由于种种原因造成孔板原始计算书丢失，较新的流量计可以通过查看孔板编号并向厂家咨询，旧的流量计则很难查到原始数据，这时如果根据简易公式，通过查

340

中

使用地点

取压方式角接取压

流量系数

α=0.638204

取压方式角接取压流量系数α=0.675432

流国

管道直径45×31.0MPa 工作压力实际压力P 1.78 MPa1.85 MPa0.62 MPa0.60 MPa

7.9018kg/m3

Q =0.02432373×d 2×ε×α×(∆P /ρ) 0.5（0℃ 101.325kPa）

江阴市塔南流量仪表厂

2#高炉齿轮箱氮封氮气流量孔板参数：

Q =0.03990696×d 2×ε×α×(∆P /ρ) 0.5 Nm3/h(0℃ 101.325kPa)

江阴市塔南流量仪表厂

以正常生产时实时参数为例，计算结果：

实际温度t 25℃25℃25℃25℃

实际差压∆P 5030 Pa3120 Pa2610 Pa4000 Pa

量

安装方式水平工况密度

最大流量2000m 3/h设计差压160000Pa

常用流量1800m 3/h工况温度25℃

最小流量30m 3/h节流孔直径d=26.199mm

12.6076kg/m3

仪

表

Q 通用m 3/h3386.8427383.4861991.213396.297

网

3386.8437383.5201991.231396.310

Q 容易m 3/h

测量误差0.0010.0340.0180.003

2010年全国流量测量学术交流会论文集

图纸可以找到设计最大流量、设计压力和设计温度，通过现场孔板配套差压变送器上的量程可以查到设计差压，这样就能够计算出实际流量值，为流量的准确计量提供了有效途径，此为简易公式的最大意义所在。参考文献

[1] 郭爱民. 冶金过程检测与控制[M]. 北京: 冶金工业出版. 2008: 44~46.

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