流量计压差法

节流变压降式流量计

制作：齐永健

节流变压降式流量计

一节流变压降式流量计简介

二节流变压降式流量计的工作原理及计算公式

三压差流量计的使用

一节流变压降式流量计简介

节流变压降式流量计简称节流式流量计，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。

流量计是由一次装置(检测件)和二次装置(差压转换和流量显示仪表)组成。二次装置为各种机械、电子、机电一体式差压计。它由节流装置,导压管路及压差计部分组成。原理结构图如下

一

节流变压降式流量计简介

当流体流经管道内的节流件（孔板）时，流速在节流件处形成局部收缩，导致流速增加。此时的静压力降低，在节流件前后形成压力差。差压变送器用于测量此压力差。压力差的大小取决于孔板的直径（d）和管道直径（D）的比值β=（d/D）

二节流变压降式流量计的工作原理及计算公式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。

二节流变压降式流量计的工作原理及计算公式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。

二

节流变压降式流量计的工作原理及计算公式

当流体到达1截面时，流束开始收缩。由于流束有惯性，流束缩小到最小界面的位置不在节流件处，而在节流件后的2截面处（此位置随流量大小而变），此时的流速最大，压力最低。

在实际测量中压力P1 P2是管道中心处的压力，不易测得，且截面2的位置是变化的，所以用节流件前后的管壁压力差代替。

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、β6个参数的函数，此6个参数可分为:

实测量[d，ρ，△P，β]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，其精确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 的精确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)统计量

流出系数C是节流装置最为重要的系数，它与节流件形式取压方式，孔径比及流体的流动状态等因素有关。由于影响因素复杂，一般只能通过实验确定。

可膨胀系数ϵ是一个影响因素十分复杂的参数，实验证明ϵ与雷诺数无关，对于给定的节流装置，ϵ的数值由β P1/P2及被测介质确定。

压差流量计适用范围

1. 公称直径：15 mm ≤DN≤1200mm

2. 公称压力：PN≤10MPa

3. 工作温度：－50℃≤t≤550℃

4. 量程比：1:10，1:15

5. 精度：0.5级，1级

节流件分类：

常用的节流装置有标准孔板，喷嘴和文丘里管等。流体经过节流装置时由于摩擦阻力和节流装置后形成漩涡要消耗一定的能量所以通过节流装置后有一部分静压力不能恢复，从而造成压力损失p.

各种节流装置的静压力损失p不一样,孔板的p最大，文丘里管由于表面呈流线形与流束趋势一致，所以静压力损失最小，而喷嘴介于两者之间。因此，允许的静压力损失较小时，可以采用喷嘴或文丘管。在加工安装方面以孔板最方便也便宜，而文丘管最复杂价格最贵。所以一般情况下选孔板

三

压差流量计的使用