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一、詳細介紹

概述孔板流量計又稱為差壓式流量計,是由一次檢測件(節流件)和二次裝置(差壓變送器和流量顯示儀)組成,廣泛應用于氣體、蒸汽和液體的流量測量。具有結構簡單,維修方便,性能穩定,使用可靠等特點�？装骞澚餮b置是標準節流件可不需標定直接依照國家標準生產,1.國家標準GB2624-81<流量測量節流裝置的設計安裝和使用；2.國際標準ISO5167<國際標準組織規定的各種節流裝置；3.化工部標準GJ516-87-HK06。二、工作原理充滿管道的流體流經管道內的節流裝置,在節流件附近造成局部收縮,流速增加,在其上、下游兩側產生靜壓力差。在已知有關參數的條件下,根據流動連續性原理和伯努利方程可以推導出差壓與流量之間的關系而求得流量。

二、特點

節流裝置結構易于復制,簡單、牢固,性能穩定可靠,使用期限長,價格低廉。

孔板計算采用國際標準與加工

應用范圍廣,全部單相流皆可測量,部分混相流亦可應用。

標準型節流裝置無須實流校準,即可投用。

一體型孔板安裝更簡單,無須引壓管,可直接接差壓變送器和壓力變送器。

智能型特點

采用進口單晶硅智能差壓傳感器

高精度,完善的自診斷功能

智能孔板流量計其量程可自編程調整。

可同時顯示累計流量、瞬時流量、壓力、溫度。

具有在線、動態全補償功能外,還具有自診斷、自行設定量程。

配有多種通訊接口

穩定性高

量程范圍寬、大于10：1

智能型技術指標

高精度：±0.075%

高穩定性：優于0.1%FS/年

高靜壓：40MPa

連續工作5年不需調校

可忽略溫度、靜壓影響

抗高過壓。

1、孔板流量計安裝前應仔細核對標準孔板的編號、位號、規格是否與管道情況、流量范圍等參數相符。在取壓口附近標有“+”的一端應與流體上游管段聯接,標有“—”的一端應與流體下游管段聯接。

2、對于新設管路系統,必須先經掃線后再安裝標準孔板,以防管內雜物堵塞或損傷標準孔板。

3、標準孔板的中心線應當與管道中心線同軸。

二、孔板流量計安裝對管道的要求：

1、孔板流量計安裝時應配有一段測量管,至少保持前10DN、后5DN的等徑直管段,以提高測量精度。

2、在孔板流量計前后若需安裝閥門,最好選閘閥且在運行中全開；調節閥則應在下游5DN之后的管路中。

3、引壓管路的內徑與管路長度和介質臟污程度有關,通常在45米以內用內徑為8-12mm的管子。

4、測量液體流量時引壓管水平段應在同一水平面內。若是在垂直管道上安裝節流件,引壓短管之間相距一定的距離（垂線方向）,這對差壓變送器的零點有影響,應通過“零點遷移”來校正。

5、引壓管路應有牢固的支架托承,兩根取壓管路應盡可能互相靠近并遠離熱源或震動源,測量水蒸汽流量時,應用保溫材料一同包扎,必須時（如氣溫0℃以下）加伴熱管防止結冰。在測量臟污流量時,應附設隔離器或沉降器。

6、引壓管路內必須始終保持單相流體狀態。被測流體是氣體時,引壓管路（包括差壓計的壓力腔）內全部是氣相；被測流體是液體時,引壓管路內全部是液相,絕對不能有氣泡。為此應在引壓管路的最低點裝排水閥或在最高點裝排氣閥,在新裝或檢修差壓變送器時時應特別注意。

標準孔板按常用取壓方式可分為角接取壓、法蘭取壓、徑距取壓三種類型。

2、圓缺孔板

取壓方式：法蘭取壓

3、偏心孔板

取壓方式：角接取壓

偏心孔板和圓缺孔板只適于安裝在水平或傾斜管道上,不能在垂直管道上使用。如被測流體中含有固體顆粒時,開口或缺口應置于下方；如液體中有氣體析出時,開口或缺口應置于上方；取壓口處在圓缺口或偏心開孔和管道相切點的對面。

4、內藏孔板

這一類孔板是將孔板與測量管做成一體,一般用于小管徑（DN≤50mm）,所以又稱小管徑孔板。

特點：

①、結構緊湊,牢固耐用,工作可靠。

②、可以測小流量,現場安裝方便。

③、要求配制一段直管段（前5D、后2D需精密加工）。

使用條件：

①、公稱通徑：15-50mm

②、公稱壓力：≤6.3MPa

③、精確度（不確定度）：2.5%

5、限流孔板

用于流體輸送過程的降壓、限流。利用節流件的壓力損失的特點,來達到降壓、限流的目的。

特點：結構簡單、耐用、工作可靠。

不需要測量差壓。

6、環形孔板

環形孔板適用于各種流體（氣體、蒸汽、液體）介質,它除了具有標準孔板的結構簡單、牢固、安裝使用方便等特點以外,還具有以下優點：

1、更適合測量飽和蒸汽、過熱蒸汽以及煤氣、冷卻水等臟污流體。

2、更容易適應高溫、高壓流體的流量測量。

3、比圓缺孔板、偏心孔板工作更可靠,測量更精確。

4、以較低的成本制成耐腐蝕型,測量腐蝕性流體的流量。

5、由于本產品外部形狀簡單,容易制成夾套保濕型在夾套內通蒸汽,可以防止被測流體（如重油、渣油等）在測量管段內凝結或粘附；通以冷卻液,可防止易汽化的液體在流經測流板時形成汽液兩相流。

6、采用均壓環結構,減少了測量誤差來源引至差壓變送器的是在測流板上、下游處取壓管橫截面的靜壓平均值,減弱了上游局部阻力形成的速度分布畸變對精度的影響,實際精度更接近基本精度。

7、要求較低的前后直管段

8、采用一體型結構形式,減少管線敷設。

9、采用帶遠傳膜盒的差壓變送器,可以測量諸如煤粉、渣油等臟污液體的流量。

工作原理：環形孔板節流裝置和普通的標準孔板一樣,依據的基本原理是流體連續性方程和伯努利方程。把環形孔板安裝在圓管中,當液體流經節流裝置時,其上、下游側之間就會產生壓力差。

連接方式：法蘭連接和焊接連接。

孔板流量計 - 產品選型

孔板流量計的結構原理

在管路上裝有一塊孔板,孔板兩側接測壓管,分別與U型壓差計相連接�？装辶髁坑嬍抢�用流體通過銳孔的節流作用,使流速增大,壓強減小,造成孔板前后壓強差,作為測量的依據。若管路直徑為d1,孔板銳孔直徑為d0,流體流經孔板后所形成縮脈的直徑為d2,流體密度為ρ。在界面I,Ⅱ處即孔板前測壓導管處和縮脈處的速度,壓強分別為u1,u2與p1,p2,根據柏努利方程式,不考慮能量損失可得：

(u22－u12)/2=(p1－p2)/ρ=gh

或(u22－u12)1/2=(2gh)1/2

由于縮脈的位置隨流速的變化而變化,截面積S2又難以知道,而孔口的面積卻是知道的,測壓口的位置在設備制成后也不改變,因此,用孔板孔徑處的u0來代替u2,又考慮到流體因局部阻力而造成的能量損失,并用校正系數C來校正。則有：

(u02－u12)1/2=C(2gh)1/2

對于不可壓縮流體,根據連續性方程式又有：

u1=u0S0/S1

則經過整理后可得：u0=C*(2gh)1/2/[1－(S0/S1)2]1/2

令C0=C/[1－(S0/S1)2]1/2則又可以簡化為：u0= C0(2gh)1/2

根據u0和S2即可算出流體的體積流量：

Vs= u0* S0= C0 *S0*(2gh)1/2 [m3 / s]

或 Vs=C0*S0*[2gR(ρr－ρ)/ρ]1/2 [m3 / s]

式中：R—U型壓差計的讀數,[m]；

ρr—壓差計中指示液的密度,[kg / m3]；

C0—孔流系數,它由孔板銳孔的形狀,測壓口的位置,孔徑與管徑比和雷諾準數共同決定,具體數值由實驗確定。當d1/d2一定,Re準數超過某個數值后,C0就接近于定值。一般在工業上定型孔板流量計都規定在C0為常數的流動條件下使用。

一體化孔板流量,可廣泛應用于石油化工天燃氣冶金電力制藥等行業中,各種液體氣體天燃氣及蒸汽的體積流量或質量流量的連續測量.

當充滿管道的流體流經孔板時,將產生局部收縮,流束集中,流速增加,靜壓力降低,于是在孔板前后產生一個靜壓力差,該壓力差與流量存在著一定的函數關系,流量越大,壓力差就越大.

差壓信號傳送給差壓變送器,轉換成4-20ma.DC模擬信號輸出,遠轉給流量積算儀,實現流體流量的計量.

質量型流量計,利用智能型差壓變送器,對工況溫/壓進行自動補償后,實現對流體質量流量的測量.

孔板流量計安裝條件。

安裝管道條件：

1、節流件前后的直管段必須是直的,不得有肉眼可見的彎曲。

2、安裝節流件用得直管段應該是光滑的,如不光滑,流量系數應乘以粗糙度修正稀疏。

3、為保證流體的流動在節流件前1D出形成充分發展的紊流速度分布,而且使這種分布成均勻的軸對稱形,所以

①直管段必須是圓的,而且對節流件前2D范圍,其圓度要求其甚為嚴格,并且有一定的圓度指標。具體衡量方法：

（A） 節流件前OD,D/2,D,2D4個垂直管截面上,以大至相等的角距離至少分別測量4個管道內徑單測值,取平均值D。任意內徑單測量值與平均值之差不得超過±0。3%

（B） 在節流件后,在OD和2D位置用上述方法測得8個內徑單測值,任意單測值與D比較,其最大偏差不得超過±2%

②節流件前后要求一段足夠長的直管段,這段足夠長的直管段和節流件前的局部阻力件形式有關和直徑比β有關,見表1（β=d/D, d為孔板開孔直徑,D為管道內徑）。

4、節流件上游側第一阻力件和第二阻力件之間的直管段長度可按第二阻力件的形式和β=0。7（不論實際β值是多少）取表一所列數值的1/2

5、節流件上游側為敞開空間或直徑≥2D大容器時,則敞開空間或大容器與節流件之間的直管長不得小于30D（15D）。若節流件和敞開空間或大容器之間尚有其它局部阻力件時,則除在節流件與局部阻力件之間設有附合表1上規定的最小直管段長1外,從敞開空間到節流件之間的直管段總長也不得小于30D（15D）。

節流件上下游側的最小直管段長度表1

節流件上游側局部陰力件形式和最小直管段長度L 。

選擇孔板流量計所需要的參數

1、管道的口徑（管徑*壁厚）
2、孔板流量計測量的介質
3、被測介質的工作溫度
4、被測介質的工作壓力（最大壓力、最小壓力、正常壓力）
5、被測介質的工作流量（最大流量、最小流量、正常流量）
6、被測介質的粘度。

一、工業生產過程

流量儀表是過程自動化儀表與裝置中的大類儀表之一,它被廣泛適用于冶金、電力、煤炭、化工、石油、交通、建筑、輕紡、食品、醫藥、農業、環境保護及人民

日常生活等國民經濟各個領域,是發展工農業生產,節約能源,改進產品質量,提高經濟效益和管理水平的重要工具在國民經濟中占有重要的地位。在過程自動化儀

表與裝置中,流量儀表有兩大功用：作為過程自動化控制系統的檢測儀表和測量物料數量的總量表。

二、能源計量

能源分為一次能源（煤炭、原油、煤層氣、石油氣和天然氣）、二次能源（電力、焦炭、人工燃氣、成品油、液化石油氣、蒸汽）及載能工質（壓縮空氣、氧、

氮、氫、水）等。能源計量是科學管理能源,實現節能降耗,提高經濟效益的重要手段。流量儀表是能源計量儀表的重要組成部分,水、人工燃氣、天然氣、蒸汽和

油品這些常用的能源都使用著數量極其龐大的流量計,它們是能源管理和經濟核算不可缺少的工具。

三、環境保護工程

煙氣,廢液、污水等的排放嚴重污染大氣和水資源,嚴重威脅人類生存環境。國家把可持續發展列為國策,環境保護將是21世紀的最大課題�？諝夂退�的污染要得到控制,必須加強管理,而管理的基礎是污染量的定量控制。

我國是以煤為主要能源的國家,全國有上百萬個煙囪不停地向大氣排放煙氣。煙氣排放控制是根治污染的重要項目,每個煙囪必須是安裝煙氣分析儀表和流量計,組成連櫝排放監視系統。煙氣的流量沆量有很大因難,它的難度為煙囪尺寸大且形狀不規則,氣體組分變化不定,流速范圍大,臟污,灰塵,腐蝕,高溫,無直管段等。

四、交通運輸

有五種方式：鐵路公路、航空、水運、和管道運輸。其中管道運輸雖早已有之,但應用并不普遍。隨著環保問題的突出,管道運輸的特點引起人們的重視。管道運輸必須裝備流量計,它是控制、分配和調度的眼睛,亦是安全監沒和經濟核算的必備工具。

五、生物技術

21世紀將迎來生命科學的世紀,以生物技術為特征的產業將獲得迅速發展。生物技術中需監測計量的物質很多,如血液,尿液等。儀表開發的難度極大,品種繁多。

六、科學實驗

科學實驗需要的流量計不但數量多,且品種極其繁雜。據統計流量計100多種中很大一部分是應科研之需用的,它們并不批量生產,在市面出售,許多科研機構和大企業皆設專門小組研制專用的流量計。

七、敞開領域

這些領域為敞開流道,一般需檢測流速,然后推算流量。流速計和流量計所依據的物理原理及流體力學基礎是共通的但是儀表原理及結構以及使用條件有很大差別。

一、流量補償概述

差壓式流量計的測量原理是基于流體的機械能相互轉換的原理。在水平管道中流動的流體,具有動壓能和靜壓能（位能相等）,在一定條件下,這兩種形式的能量可以相互轉換,但能量總和不變。以體積流量公式為例：Qv=CεΑ/sqr（2ΔP/（1-β^4）/ρ1）其中：C流出系數；ε可膨脹系數Α節流件開孔截面積,M^2ΔP節流裝置輸出的差壓,Pa;β直徑比ρ1被測流體在I-I處的密度,kg/m3;Qv體積流量,m3/h按照補償要求,需要加入溫度和壓力的補償,根據計算書,計算思路是以50度下的工藝參數為基準,計算出任意溫度任意壓力下的流量。其實重要是密度的轉換。計算公式如下：Q=0.004714187*d^2*ε*@sqr（ΔP/ρ）Nm3/h0C101.325kPa也即是畫面要求顯示的0度標準大氣壓下的體積流量。在根據密度公式：ρ=P*T50/（P50*T）*ρ50其中：ρ、P、T表示任意溫度、壓力下的值ρ50、P50、T50表示50度表壓為0.04MPa下的工藝基準點結合這兩個公式即可在程序中完成編制。

二、程序分析

1、瞬時量溫度量：必須轉換成絕對攝氏溫度；即+273.15壓力量：必須轉換成絕對壓力進行計算。即表壓+大氣壓力補償計算根據計算公式,數據保存在PLC的寄存器內。同時在intouch畫面上做監視。

2、累積量采用2秒中一個掃描上升沿觸發進行累積,即將補償流量值（Nm3/h）比上1800單位轉換成每2S的流量值,進行累積求和,畫面帶復位清零功能。

機翼測風裝置LJY特殊取壓少于1000小于0.6企業標準。

A類評估所使用的測試數據是可用的,它采用了統計技術用來確定標準的標準偏差。在統計計算中,68%覆蓋面積的平均數據是為了計算其平均數據95%的覆蓋范圍擴大的標準差。

讓我們以下面孔板流量計的測試數據作為一個演示范例：

測試號流量（千克/秒）

150.2

251

349.5

450.9

549.2

651.2

750

849.9

949.5

1050.5

平均=50.19

差異=0.481

自由=9度

標準差=0.693541635

標準不確定度=0.219317122

擴展不確定度=0.496095

從上面的測試數據中,我們將有一個mmeasurement表達：50.19+/-0.496095千克/s的

較低的部分的誤差將是（50.19-0.496095）=49.7千克/秒

上部部分的誤差將是（50.190.496095）=50.7千克/秒

有了這個結果,會有一些數據,沒有達到我們的擴展不確定度,因為它的數據只有95％的覆蓋率。

我們可以代表這種不確定性以百分比形式是0.496095/50.19*100=0.99%和孔板流量計將具有相對的不確定性的0.99%的流量。

當真正的測試數據不可用時,然后我們使用基于其單個組件不確定性的不確定度估計。它的的不確定性會乘以其敏感性,結果將會打響了。它的平方,將不確定性的平方的根起來以獲得其標準和擴大的不確定性。

通常情況下,孔板流量計系統的不確定性取決于它的成分,如溫度變送器,壓力變送器,密度計,流量系數,膨脹系數,并檢查流體的溫度差與溫度的管道和孔板等的不確定性,但是,從那些幾個因素導致的孔板流量計系統的不確定性,有幾個因素,如排放系數的不確定性,差壓變送器,測量流體的密度,膨脹系數最高的貢獻。從檢查口和管道的溫度,具有較高的流體溫度差一些應用程序可能也有一個顯著的不確定性系統的不確定性。

讓我們用下面的孔板流量計的數據作為一個例子：

孔板流量計數據表

溫度變送器的數據：

擴展不確定度=0.11C（包括環境溫度影響等供應商目錄的基礎上,數字到模擬的效果）

差壓變送器的數據：

擴展不確定度=64.1977帕（包括環境溫度影響,振動效應,根據供應商基礎等）

壓力變送器的數據：

擴展不確定度=0.644的PSI（包括環境溫度影響,振動效果等供應商的基礎上）

密度計數據（它可以是一個密度計或從氣相色譜儀的密度計算輸出）：

擴展不確定度（從供應商目錄）=讀數的0.15％

從上面的數據,根據ISO5168和手冊從NFOGM的不確定性計算,我們可以得到下面的不確定性預算。

從上述的不確定性預算中,我們得到0.2089公斤/s的質量流率的標準不確定度。擴大的不確定性將0.41790千克/s的流量。相對擴展不確定度的質量流量0.41790千克,/s除以最大流量（送稿器時為200inH2O）乘以100％,這是一個0.595％的質量流量。

對所有流量范圍的不確定性計算結果在下面的圖。

孔板流量計的節流裝置結構簡單,且牢固、性能穩定可靠,使用期限長,價格較低,是工業中常用到的流量測量儀表,整個加工過程采用國際標準,并經過嚴格的校驗檢測,用戶在購買后可放心使用。該流量計應用領域比較廣泛,所有的單相流速都可以測量,一部分混相流也可以使用該產品

孔板流量計使流速增加,靜壓力低,于是在節流件前后便產生了壓力降,即壓差,介質流動的流量越大,在節流件前后產生的壓差就越大,所以孔板流量計可以通過測量壓差來衡量流體流量的大小。這種測量方法是以能量守衡定律和流動連續性定律為基準的。

孔板流量計可測量管道中各種流體的流量,可測量的介質有液體、氣體、蒸汽,被廣泛應用于石油、化工、冶金、輕工、煤礦等工業部門。測量原理：充滿管道的流體,當它們流經管道內的節流裝置時,流束將在節流裝置的節流件處形成局部收縮

孔板流量計前后產生一個靜壓力差,該壓力差與流量存在著一定的函數關系,流量越大,壓力差就越大.差壓信號傳送給差壓變送器,轉換成4-20ma.DC模擬信號輸出,遠轉給流量積算儀,實現流體流量的計量.質量型流量計,利用智能型差壓變送器,對工況溫/壓進行自動補償后,實現對流體質量流量的測量

孔板流量計要送熱風,熱風爐離高爐一般比較近,且彎頭較多。過去曾使用標準孔板,因直管段不夠長而誤差較大。本儀表因為有均壓環和多個取壓口,需要2D長的直管段即可。安裝在熱風爐送風管上之后,應用情況非常滿意,已經有三十幾座熱風爐裝上了環形孔板流量計,運行3年多沒有故障。

1、應用最多的孔板式流量計結構牢固,性能穩定可靠,使用壽命長;

2、應用范圍廣泛,至今尚無任何一類流量計可與之相比擬;

3、檢測件與變送器、顯示儀表分別由不同廠家生產,便于規模經濟生產。

孔板流量計的缺點:

1、測量精度偏低;

2、范圍度窄,一般僅3:1~4:1;

3、現場安裝條件要求高;

4、壓損大。