标准节流装置和非标准节流装置

图4-2为节流（差压）式流量计的组成示意图。节流装置产生的差压信号通过导压管

引至差压计，经差压计转换成电信号送至显示仪表。

节流装置分为标准节流装置和非标准节流装置两大 类，标准节流装置的研究zui充分，实验数据zui完善，已 经标准化和通用化，只要根据有关标准进行设计计算， 严格遵照加工要求和安装要求，这样的节流装置不需要 进行单独标定就可以使用。非标准节流装置用以解决脏 污和高粘度流体的流量测量问题，尚缺乏足够的实验数据，故没有标准化。节流装置必须满足下列使用条件和要求，流量方程 式和实验数据才能采用。

1) 被测流体应充满管道连续流动。

2) 管道内流体的流动状态是稳定的。

3) 被测流体在通过节流装置时不发生相变，即液 体的蒸发或气体的液化。

4) 在节流元件前后各2D长的一段管道内，表面上不能有凸出物或明显的粗糙不平; 在节流元件*，节流元件后5D范围内，必须是直管段。

5) 各种标准节流装置使用管内径Z)的zui小值要符合要求。

1.标准节流装置

全套节流装置的结构如图4-3所示。

目前上规定的标准节流装置有：标准孔板、标准喷嘴、文丘利管、文丘利喷嘴和长径喷嘴，常用的是前三种。它们的结构、尺寸和技术条件均機一的标准，数据和图表可査阅有关手册或资料，

(1) 标准孔板标准孔板是-块料有隠的金属_平板，H孔的人口朝着流体的流动方向，并有尖锐的直角边缘，如图所示。圆孔直径d由所选取的差压计的量程决 定在大多数使用场合，jS值为0. 2 ~ 0. 75标准孔板的结构zui简单，体积小，加工方便， 成本低，目酿工业上应酿多。但细髓鎌低，压力损絲大’而且只赖于清洁的流体。标准孔板可以采用角接取压、法兰取压和径距取压方式。

(2) 标准喷嘴标准喷嘴是由圆弧曲面构成的人口收缩部分和与之相接的圆筒形喉部 组成的，当肌(m 二 d2/D2 =妒)取值在不同范围时，标准喷嘴的形状略有不同丄如图 所示标准喷嘴的形状适应流体收缩的流线型，所以压力损失较小’测量精度较。但匕的 结构比较复杂f体较大，加工困难，成本较高|然而由于喷嘴的坚固性，—般选择喷嘴用于高速蒸气流量的测量。标准喷嘴采用角接取压法。

(3) 文丘利管文丘利管具有圆锥形的入口收缩段和喇叭形的出口扩散段丄如图4-6 所示。它能使压力损失显著地减少，并有较高酬量精度。但加工困难，成本zui高一一般用 在有特殊翻满麵场合它赚赚续变化，卿可于脏污流体流

量的测量，并在大管径流量测量方面应用较多。

2.非标准节流装置

非标准节織M常只錄殊獄下麵，它们的估算方法与減节録®J本相同二

只是所用数据不同，这些数据可以在有关手册巾査目!1。但非标准流装置在使用則要进行头际标定。图4-7所示为几种典型的非标准节流装置。

(1) 1/4圆喷嘴如图4-7a所示，1/4圆喷嘴的开孔人口形$状是半径为『的1/4圆弧它主要用于低雷诺数下的流量测量，雷诺数范围为500 ~2-5 Xl°5°

(2) 锥形人口孔板如图4-7b所示，锥形入口孔板与标准孔板形状相似，只是人口为45° 锥角，相当于一只倒装孔板，它主要用于低雷诺数下流体的测量，雷诺数范围

(3) 圆缺孔板如图4-7c所示，圆缺孔板主要用于脏污、有气泡析出或有固体微粒的 液体流量测量，其开孔在管道截面的一侧，为弓形开孔。测量含气液体时，其开孔位于上部；测量含固体微粒的液体时，其开孔位于下部，测量管段一般要水平安装.

(4) V内锥流量计V内锥流量计是20世纪80年代提出的一种新型流量计，它是利用 内置V形锥体在流场中引起的节流效应来测量流量的，其结构如图4-7d所示V内锥节流 装置包括一个在测量管中同轴安装的尖圆锥体和相应的取压口。流体在测量管中流经尖圆锥

体，逐渐节流收缩到管道内壁附近，在锥体两端产生差压，差压的正压九是在上游流体收 缩前的管壁取压口处测得的静压力，差压的负压是在圆锥体朝向下游的端面中心所开取压 孔处取得的压力。这种节流式流攀计改变了传统的节流布局，从中心节流改为外环节流，与传 统流量计相比具有较明显的优点^结构设计合理，不截留流体中的夹带物，耐磨损信号噪声 低，可以达到较高量程比10:1 ~ 14:1安装直管段要求较短，一般上游只需0~2D，下游只需 3-5D；压力损失小，仅为孔板的1/2~1/3，与文丘利管相近。目前这种流量计尚未达到标准 化程度，还没有相应的标准和国家标准，其流量系数需要通过实验标定得到。

3. 节流装置的设计和计算

在实际的工作中，通常有两类计算命题，它们都以节流装置的流量方程式为依据。

1) 已知管道内径及现场布置情况，已知流体的性质和工作参数，并给出流量测量范 围，要求设计标准节流装置。为此要进行以下几个方面的工作：选择节流元件的形式，选择 差压计的形式及测量范围；计算确定节流元件的开孔尺寸，提出加工要求；建议节流元件在 管道上的安装位置；估算流量的测量误差。制造厂家多巳将这个设计计算过程编制成软件，用户只需提供原始数据即可。由于节流式流量计经过了长期的研究和使用，手册数据资料齐全，根据规定的条件和计算方法设计的节流装置可以直接投产使用，不必经过标定。

2) 巳知管道内径及节流元件的开孔尺寸、取压方式、被测流体参数等必要条件，要求 根据所测得的差压值计算流量。这一般是实验工作的需要，为了准确地求得流量，需同时准确地测出流体的温度、压力参数。

4。取压装置

标准节流装置规定了由节流元件前后引出差压信号的取压方式，上通常采用的取压方式有三种：角接取压法、法兰取压法和径距取压法。

(1)角接取压法图4-8中1-1、2-2所示为角接取压法的两种结构，适用于孔板和喷嘴，上、下游取压点分别在节流元件的前、后端面处，可以采用环室和夹紧环（单独钻孔）取压两种结构形式。

1) 环室。图4-8中1-1为环室取压，上、下游静压通过环缝传至环室，由前、后环室引出差压信号，取得节流元件 的前、后端面处的平均压力。

2) 夹紧环。也称为单独钻孔，如图4-8中2-2所示，取 压孔开在节流元件前后的夹紧环上。单独钻孔取压装置结构 简单，制作方便，但取压不均匀，误差较大，一般用于>> 200mm,直管段较长及差压值较大的情况下。

角接取压法的特点是易实现环室取压，使取压均匀，且 缩短了节流装置的总长度，缺点是取压点在压力分布曲线zui 陡峭的部分，安装不对测量精度的影响很大。

在'£)>400mm时，为了取压均匀，.可采用单独钻孔取压与环室取压相结合的办法，在夹紧环上均匀分布六个以上钻孔，再加一个取压环管与各孔相通，这样可以兼顾两者的优点。

(2)法兰取压法上、下游取压孔开在固定节流元件的法兰上，分别与节流元件的前、 后端面距离25. 4mm，如图4_9所本，适用于标准孔板。此法的法二加工方便，管径较大时，测量精度较高。

(3)径距取压法如图4-9所示，上游取压孔距离节流元件前端面下游取压孔距离 节流元件后端面ZV2，适用于If准孔板。在开孔截面积比m< 0.54时，下游0.5Z)处近似于zui小截面，此时测量精度高9 

以上各种取压方式中，取压孔的大小及各部件的尺寸均有相应的规定，可以査阅有关手册。

1.冷凝器

被测流体是蒸气或湿气体时，在导压管内要积存凝结水。为了使前后导压管内液位保持 不变或相等，常采用图4-10所示的冷凝器。冷凝器下部的两个导压管接差压计，两个水平 导压管接节流装置。由于两个水平导压管的管口高度一致，多余的液体流人被测管道中，使 下部的两个导压管液位一致P且稳定，从而减少了附加误差。冷凝器要安装在垂直导压管的 zui高处，并具有相同的高度。

2.集气器和沉降器

当被测介质为液体时，为防止液体中析出的气体进入差 压计，引起测量误差，常在导压管的zui高处放置集气器。集 气器上有排气阀，可定期排出积存的气体=另外为了防止液体中析出的沉淀物堵塞导压管，又在导压管的zui低处放置沉 降器及排污阀，以便定期排除沉淀物。

3. 隔离器

对于高粘度、腐蚀性强、易冻结或易析出固体颗粒的液 体，应采用隔离器，将被测流体与差压计隔开。图4-11所示 为一简单的隔离器，其内部装有隔离液，也称为传压液体。 当被测介质密度大于隔离液时，上部接差压计，下部接节流 装置，如图4-lla所示；当被测介质密度小于隔离液时隔离 器如图4-llb所示。隔离液一般选择物理化学性能稳定、不 易溶解其他物质、流动性好的液体，如硅油等。