差压式流量计在我们的工业生产及民生领域有着非常广泛的应用，它包括孔板流量计等许多市场上主流的流量计产品，本文将从其原理、结构、特点、应用等多方面进行系统的介绍。
1.1基本原理
充满管道的流体，当它流经管道内的节流件时，如图4.1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。
1.2流量方程
式中 qm--质量流量，kg/s;
图4.1 孔板附近的流速和压力分布
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。
1. 分 类
差压式流量计分类如表4.1所示。
表4.1 差压式流量计分类表
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分类原则 |
分 类 类 型 |
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按产生差压的作用原理分类 |
1）节流式；2）动压头式；3）水力阻力式；4）离心式；5）动压增益式；6）射流式 |
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按结构形式分类 |
1）标准孔板；2）标准喷嘴；3）经典文丘里管；4）文丘里喷嘴；5）锥形入口孔板；6）1/4圆孔板；7）圆缺孔板；8）偏心孔板；9）楔形孔板；10）整体（内藏）孔板；11）线性孔板；12）环形孔板；13）道尔管；14）罗洛斯管；15）弯管；16）可换孔板节流装置；17）临界流节流装置 |
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按用途分类 |
1）标准节流装置；2）低雷诺数节流装置；3）脏污流节流装置；4）低压损节流装置；5）小管径节流装置；6）宽范围度节流装置；7）临界流节流装置； |
2.1 按产生差压的作用原理分类
1)节流式 依据流体通过节流件使部分压力能转变为动能以产生差压的原理工作，其检测件称
之为节流装置，是DPF的主要品种。
2)动压头式 依据动压转变为静压的原理工作，如均速管流量计。
3)水力阻力式 依据流体阻力产生的压差原理工作，检测件为毛细管束，又称层流流量计，一
般用于微小流量测量。
4)离心式 依据弯曲管或环状管产生离心力原理形成的压差工作，如弯管流量计，环形管流量
计等。
5)动压增益式 依据动压放大原理工作，如皮托-文丘里管。
6)射流式 依据流体射流撞击产生原理工作，如射流式差压流量计。
2.2 按结构形式分类
1) 标准孔板 又称同心直角边缘孔板，其轴向截面如图4.2所示。孔板是一块加工成圆形同心的具有锐利直角边缘的薄板。孔板开孔的上游侧边缘应是锐利的直角。标准孔板流量计有三种取压方式：角接、法兰及D-D/2取压；如图4.3所示。为从两个方向的任一个方向测量流量，可采用对称孔板，节流孔的两个边缘均符合直角边缘孔板上游边缘的特性，且孔板全部厚度不超过节流孔的厚度。
图4.2 标准孔板 图4.3 孔板的三种取压方式
2) 标准喷嘴 有两种结构形式：ISA 1932喷嘴和长径喷嘴。
a. ISA 1932喷嘴（图4.4）
上游面由垂直于轴的平面、廓形为圆周的两段弧线所确定的收缩段、圆筒形喉部和凹槽组成的喷嘴。ISA 1932喷嘴的取压方式仅角接取压一种。
图4.4 ISA 1932喷嘴
b. 长径喷嘴（图4.5） 上游面由垂直于轴的平面、廓形为1/4椭圆的收缩段、圆筒形喉部和可能有的凹槽或斜角组成的喷嘴。长径喷嘴的取压方式仅D-D/2取压一种。
3）
经典文丘里管 由入口圆筒段A、圆锥收缩段B、圆筒形喉部C和圆锥扩散段E组成，如图4.6 所示。根据不同的加工方法，有以下结构形式：①具有粗铸收缩段的；②具有机械加工收缩段的；③具有铁板焊接收缩段的。
4）文丘里喷嘴 由进口喷嘴、圆筒形喉部及扩散段组成，如图4.7所示。
5）锥形入口孔板 锥形入口孔板与标准孔板相似，相当于一块倒装的标准孔板，其结构如图4 . 8所示，取压方式为角接取压。
图4.6 经典文丘里管
图4.7 文丘里喷嘴 图4.8 锥形入口孔板
1一环隙；2-夹持环；3一上游端面A；4-下游端面B；
5-轴线；6-流向；7-取压口；8-孔板；
X-带环隙的夹持环；Y-单独取压口
6)1/4圆孔板 1/4圆孔板与标准孔板相比只是孔口形状不同，它的外形轮廓由一个与轴线垂直的端面，半径r为1/4圆构成的入口截面及喷嘴出口端面组成，如图4.9所示。管径小于DN40为角接取压，大于DN40为角接取压或法兰取压。
图4.10 圆缺孔板
7) 圆缺孔板 其开孔为一个圆的一部分(圆缺部分)，这个圆的直径为管道直径的98％，开孔的圆弧部分的圆心应精确定位，使其与管道同心，这样可保证开孔不会被连接的管道或两端的垫片所遮盖，其结构如图4.10所示。取压方式为法兰取压和缩流取压(或称理论取压)。
8) 偏心孔板 这种孔板的孔是偏心的，它与管道同心的圆相切，这个圆的直径等于管道直径的98％。安装这种孔板必须保证它的孔不会被法兰或垫片遮盖住，其结构如图4.11所示。它采用法兰取压和缩流取压。
图4.11 偏心孔板
1- 孔板开孔；2-管道内径；3-孔板开孔另一位置；4-孔板外径；5-孔板厚度E；
6-上游端面A；7-下游端面B；8-孔板开孔厚度e；9-孔板轴线；10-斜角F；
11-孔板开孔轴线；12-流向；13-上游边缘G；14-下游边缘H、I
9) 楔形孔板 楔形孔板的结构如图4.12所示。其检测件为V形，设计合适时节流件上下游无滞流区，不会使管道堵塞，取压方式未标准化。
图4.12 楔形流量计
1-高压取压口；2-低压取压口；3-测量管；4-楔形孔板；5-法兰
10) 整体(内藏)孔板 管径小于DN50孔板可以有多种结构形式，图4.13所示为内藏孔板结构，当管径较小时孔板入口边缘锐利度及管道糙度等对流出系数有显著影响，因此按结构几何形状及尺寸难以确定流出系数，小管径孔板一般皆需个别校准才能准确确定流出系数。
图4.13 整体（内藏）孔板
(a) 直通式；（b）U形弯管式
11）线性孔板 又称弹性加载可变面积可变压头孔板，如图4.14所示。其孔隙面积随流量大小而自动变化，曲面圆锥形塞子在差压和弹簧力的作用下来回移动，孔隙的变化使输出信号（差压或位移）与流量成线性关系，并极大地扩大范围度。
图4.14 线性孔板（GILFLO型节流装置）
1-稳定装置；2-纺锤形活塞；3-固定孔板；4-排气孔；5-标定和锁定蜗杆装置；
6-轴支撑；7-低压侧差压检出接头；8-高张力精密弹簧；9-排水孔；10-高压侧差压检出接头
12）环形孔板 环形孔板的结构如图4.15所示。它由一个被同心固定在测量管中的圆板、三脚支架和中心轴管组成，中心轴管将上下游压力传送到差压变送器。环形孔板的优点是既能疏泄管道底部的较重物质又能使管道中气体或蒸气沿管道顶部通过。
图4.15 环形孔板
13)道尔管 道尔管结构如图4.16所示。它由40o入口锥角和15o扩散管组成。流体首先碰到a上，再经短而陡的锥体，到达喉部槽两边的两个圆筒形部分，通过短的锥体后在f处，突然扩大到管道中，整个长度仅是管径的1.5-2倍，是经典文丘里管长度的17％。道尔管产生的差压比经典文丘里管大，在高差压下却有低的压损。
图4.16道尔管
14)罗洛斯管 罗洛斯管结构如图4.17所示。它由入口段、入口锥管、喉部锥管、喉部和扩散管组成。入口锥管的锥角为40o，喉部锥角为7o，扩散管锥角为5o，上游取压口采用角接取压，其取压口紧靠入口锥角处，下游取压口在喉部长度的一半，即d／4处。
15)弯管 弯管结构如图4.18所示。利用管道系统弯头作检测件，无附加压损及专门安装节流件是其优点，弯管取压口开在45o或22.5o处，取压口结构与标准孔板相同，两个平面内的两个取压口对准，使其能处于同一条直线上，弯管内壁应尽量保持光滑。
16)可换孔板节流装置 图4.19所示为断流取出型可换孔板节流装置。在需要检查孔板或更换孔板时，可无需拆开管道，短时间暂停管道内被测介质的流动，这时就可打开上盖，取出孔板及密封件予以检查或更换。
17)临界流节流装置 临界流节流装置有两种结构形式：圆环喉部文丘里喷嘴和圆筒喉部文丘里喷嘴，如图4.20所示。
a．圆环喉部文丘里喷嘴 它由入口段、圆弧收缩段和扩散段组成。入口收缩段是一个喇叭形曲面，该曲面延伸至最小断面处(喉部)，并与扩散段相切。在入口平面的上游，廓形没有规定，但在每个轴向位置上，其直径都应等于或大于喇叭形扩张部分的直径。
b．圆筒形喉部文丘里喷嘴 它由入口段、圆弧收缩段、圆筒形喉部及扩散段组成。其入口平面为入口轮廓相切且垂直于喷嘴中心线的平面。收缩段为1／4圆曲面，一端与入口平面相切，另一端与圆筒喉部相切。1／4圆曲面和圆筒喉部之间的连接应没有缺陷，连接要平滑。(a)圆环形喉部文丘里喷嘴
2.3 按用途分类
1)标准节流装置 ISO 5167或GB／T2624中所包括的节流装置称为标准节流装置，它们是标准孔板、标准喷嘴、经典文丘里管和文丘里喷嘴。在设计、制造、安装及使用方面皆遵循标准规定，可不必个别校准而使用。
2)低雷诺数节流装置 如1／4圆孔板、锥形入口孔板和双重孔板等。
3)脏污流节流装置 如圆缺孔板、偏心孔板和楔形孔板等。
4)低压损节流装置 如道尔管、罗洛斯管、弯管及环形管等。
5)小管径节流装置 如整体(内藏)孔板和一体式流量变送器等。
6)宽范围度节流装置 如线性孔板等。
7)临界流节流装置 如临界流文丘里喷嘴等。
图4.19 可换孔板节流装置 图4.20 临界流节流装置
2. 节流式差压流量计的主要特点
应用最普遍的节流件标准孔板结构易于复制，简单，牢固，性能稳定可靠，使用期限长，价格低廉。
节流式DPF应用范围极广泛，至今尚无任何一类流量计可与之相比。全部单相流体，包括液、气、蒸汽皆可测量，部分混相流，如气固、气液、液固等亦可应用，一般生产过程的管径、工作状态(压力，温度)皆有产品。
检测件与差压显示仪表可分开不同生产厂生产，便于专业化形成规模经济生产，它们的结合非常灵活方便。
检测件，特别是标准型的，是全世界通用的，并得到国际标准组织的认可。对标准型检测件进行的试验研究是国际性的，其他流量计一般仅依靠个别厂家或研究群体进行，因此其研究的深度和广度不可同日而语。从时间上看，标准型检测件自20世纪30年代由国际标准化组织确定后再也没有改变，其研究资料及生产实践的积累极其丰富，它涉及的应用范围还没有一类流量计可比。
正是由于上述原因，标准型节流式DPF无需实流校准，即可投用，在流量计中亦是惟一的。
目前在各种类型中以节流式和动压头式应用最多。节流式已开发20余品种，并且仍有新品种开发出，较成熟的向标准型发展，ISO设有专门技术委员会负责此项工作。动压头式以均速管流量计为代表，近年有较快发展，它是插入式流量计的主要品种，其用量在迅速增加。
节流式DPF主要存在以下缺点：
1)测量的重复性、精确度在流量计中属于中等水平，由于众多因素的影响错综复杂，精确度难以提高。
2)范围度窄，由于仪表信号(差压)与流量为平方关系，一般范围度仅3:1-4:1。
3)现场安装条件要求较高，如需较长的直管段(指孔板，喷嘴)，一般难以满足。
4)检测件与差压显示仪表之间引压管线为薄弱环节，易产生泄漏、堵塞、冻结及信号失真等故障。
5)压损大(指孔板，喷嘴)。
为了弥补上述缺点，近年仪表开发有如下一些措施。
(1) 关于范围度的拓宽
节流式DPF范围度拓宽从两方面着手：1)开发线性孔板；2)采用宽量程差压变送器或多台差压变送器并用。
(2)开发定值节流件
定值节流件是指对每种通径测量管道配以有限数量的节流件，节流件的β值(孔径)则按优先数系选用，每种通径配3-5种β值。定值节流件的应用有许多优点：改变节流件应用对号入座的缺陷；节流件生产方式由小生产作业方式转变为大批量生产；对于廓形节流件(如喷嘴，文丘里管等)采用专用加工设备实现批量生产，降低生产成本，为扩大使用创造条件；给用户带来使用的方便等等。
(3)压损问题
通常节流式DPF压损大是指检测件为孔板或喷嘴等品种，其实早已开发多种低压损节流件，如各种流量管(道尔管、罗洛斯管、通用文丘里管等)，它们未能大量应用的原因是结构笨重，价格高，如采用定值节流件可使生产成本大幅度下降，为广泛应用创造条件。
(4)一体化节流式DPF
把节流装置和差压变送器做成一体，省却引压管线，减少故障率，改善动态特性，方便安装使用，受到用户的欢迎。国外应用已相当普遍，据统计，日本在1996-1997年新建四家工厂400余台差压式流量计，一体化直接安装仪表约占三分之一。
(5)安装条件问题
经典文丘里管必要的直管段长度短(约5D-10D)，在无长直管段场合尽量采用此类节流件，它做成定值节流件，可以降低制造成本。近年国际上为解决阻流件干扰着力研究适用的流动调整器，在精度要求较高时节流装置与流动调整器配套供应，可保证测量的精确度，但也增加了压损与维护工作
3. 安装使用注意事项
4.1 安装注意事项
节流式DPF的安装要求包括管道条件、管道连接情况、取压口结构、节流装置上下游直管段长度以及差压信号管路的敷设情况等。
安装要求必须按规范施工，偏离要求产生的测量误差，虽然有些可以修正，但大部分是无法定量确定的，因此现场的安装应严格按照标准的规定执行，否则产生的测量误差甚至无法定性确定。
关于节流装置上下游直管段长度的确定，是一个有争议的问题。由于进行此项试验的各试验者条件的差异，以及误差评定方法的不一致，试验结果存在分歧并不奇怪。国际上在80年代进行了大规模的孔板流量计试验，为ISO 5167的修订打下基础。修订的主要内容之一就是直管段长度的修订，以及流动调整器的使用等。
以下我们按测量管、节流件以及差压信号管路几方面的安装需要注意的事项分别进行简介。
⑴
测量管及其安装
测量管是指节流件上下游直管段，包括节流件夹持环及流动调整器(如果使用时)，典型的测量管如图4.21所示。测量管是节流装置的重要组成部分，其结构及几何尺寸对进入节流件流体的流动状态有重要影响，所以在标准中对测量管的结构尺寸及安装有详细的规定。对于测量管及其安装应注意以下内容：1)直管段管道内径的确定方法；2)直管段的直度和圆度；3)直管段的内表面状况；4)直管段的必要长度；5)节流件夹持环；6)流动调整器。
图4.21 测量管
直管段管道内径的确定如图4.22所示。
具体要求如下。
1)上游 管径：D＝（D1+D2+D3+…+D12）/12在①②③平面处测；
圆度：0.997 D≤D1,D2，…，D14，Dn≤1.003 D在①②③④平面处测，其中n为保险起见，在③与④平面之间，追加的测量次数。
2)下游 对管径只作一次检查：0.97 D≤D15≤1.03 D。
3)对古典文丘里管 入口圆筒形直径与D之差≤入口圆筒形直径的±1％；
入口圆筒形直径与D1，D2，D3…之差≤入口圆筒形直径的±2％；
D15≥文丘里扩散段出口端直径的90％。
用于计算节流装置直径比的管道内径D值应为上游取压口的上游0.5D长度范围内的内径平均值。由图可见，对内径确定的规定是很严格的，但是在现场由于种种原因，有时没有按照要求进行，而采取公称通径作为设计计算之用，这是不允许的。
直管段管道内表面状况对测量精确度的影响往往被忽略了。标准对管道内详细规定。在湍流状况下光滑管与粗糙管的流速分布是不一样的(见第2章)系数亦不相同。对于新安装的管道应选用符合粗糙度要求的管道，如果达不到要求采取措施，如加涂层或进行机加工，以满足之。但是仪表长期使用后，由于测量介质特性（腐蚀，粘结，结垢等)作用，内表面可能发生改变，应定期检查进行清洗维护。
直管段长度与阻流件类型及β值有关，表4.5-表4.7示有标准节流装置的必要直管段长度的规定。由表可见，标准只提供若干典型阻流件类型的数值，并且指出这些数据的试验条件为进入阻流件的流动为充分发展管流，显然这些条件在现场并非都能满足的。前面我们已谈过，在这种情况下可采用流动调整器解决。近年来，国际上对流动调整器的试验研究非常重视，取得许多重要成果，这些都将在ISO 5167新标准中得到反映。
表4.5 孔板与阻流件之间所要求的直管段长度（无流动调整器）（数值以管径D倍数表示）
|
直径比β |
孔 板 上 游 侧 （入口） |
|||||||||||||
|
单个90o弯头 |
在同一平面上的两个90o弯头，S形状 |
在同一平面上的两个90o弯头，S形状 |
在垂直平面上的两个90o弯头，(30D≥S≥5D)① |
在垂直平面上的两个90o弯头，(5D＞S)①② |
单个90o三通 |
单个45o弯头在同一平面上的两个45o弯头，S形状(S＞22D)① |
||||||||
|
|
A |
B |
A |
B |
A |
B |
A |
B |
A |
B |
A |
B |
A |
B |
|
0.20 |
6 |
3 |
10 |
10 |
10 |
10 |
19 |
18 |
34 |
17 |
9 |
3 |
⑤ |
⑤ |
|
0.40 |
16 |
3 |
10 |
10 |
10 |
10 |
44 |
18 |
50 |
25 |
9 |
3 |
30 |
9 |
|
0.50 |
22 |
9 |
18 |
10 |
22 |
10 |
44 |
18 |
75 |
34 |
19 |
9 |
30 |
9 |
|
0.60 |
42 |
13 |
30 |
18 |
42 |
18 |
44 |
18 |
65 |
25 |
29 |
18 |
30 |
18 |
|
0.67 |
44 |
20 |
44 |
18 |
44 |
20 |
44 |
20 |
60 |
10 |
36 |
18 |
44 |
18 |
|
0.75 |
44 |
20 |
44 |
18 |
44 |
22 |
44 |
20 |
75 |
18 |
44 |
18 |
44 |
18 |
|
直径比β |
孔 板 上 游 侧 （入口） |
孔板下游侧（出口） |
||||||||||
|
渐缩管在1.5D到3D的长度内由2D变为D |
渐扩管在D到2D的长度内由0.5D变为D |
全孔球阀或闸阀全开 |
对称突缩管 |
温度计套管或插口③直径小于0.03D④ |
前面全部阻流件类型和密度计套管 |
|||||||
|
|
A |
B |
A |
B |
A |
B |
A |
B |
A |
B |
A |
B |
|
0.20 |
5 |
5 |
16 |
8 |
12 |
6 |
30 |
15 |
5 |
3 |
4 |
2 |
|
0.40 |
5 |
5 |
16 |
8 |
12 |
6 |
30 |
15 |
5 |
3 |
6 |
3 |
|
0.50 |
6 |
5 |
18 |
9 |
12 |
6 |
30 |
15 |
5 |
3 |
6 |
3 |
|
0.60 |
9 |
5 |
22 |
11 |
14 |
7 |
30 |
15 |
5 |
3 |
7 |
3.5 |
|
0.67 |
12 |
6 |
27 |
14 |
18 |
9 |
30 |
15 |
5 |
3 |
7 |
3.5 |
|
0.75 |
22 |
11 |
38 |
19 |
24 |
12 |
30 |
15 |
5 |
3 |
8 |
4 |
①S-两个弯头分隔的间距，从上游弯头曲面部分的下游端到下游弯头曲面部分的上游端的间距。
②恶劣的安装条件，可能的话，采用流动调整器。
③对于其他阻流件，温度计套管的安装不会变更其上游的最短直管段长度。
④当A栏和B栏分别增加到20D和10D时，则可安装温度计套管的直径为0.03D到0.13D。
⑤此处无数据，用β=0.4的长度足够了。
注：1．对于β＜0.2可以取β=0.2同样的长度。
2．最小直管段长度是指孔板的上下游阻流件与孔板之间的长度，该长度是从最靠近的弯头或三通的曲面部分下游末端或渐缩管和渐扩管的锥管部分下游末端测量起。
3．本表中大多数弯头其曲率半径等于1.5D，但亦可用于任意曲率半径的弯头。
4．各种阻流件中A栏的长度是指"零附加不确定度"的。
5．各种阻流件中B栏的长度是指"0.5%附加不确定度"的。
表4.6喷嘴和文丘里喷嘴所要求的直管段长度（无流动调整器）（数值以管径D倍数表示）
|
直径比β |
喷嘴和文丘里喷嘴上游侧（入口） |
下游侧（出口） |
||||||||||||||||||||
|
单个90o弯头或三通（流体仅从一个支管流出） |
在同一平面上的两个或多个90o弯头 |
在不同平面上的两个或多个90o弯头 |
渐缩管在1.5D到3D长度由2D变为D |
渐扩管在D到2D长度内由0.5D变为D |
球阀全开 |
全孔球阀或闸阀全开 |
对称骤缩管 |
温度计套管或插孔直径小于0.03D |
温度计套管或插孔直径在0.03D和0.13D之间 |
前面阻流件（后3个除外） |
||||||||||||
|
|
A |
B |
A |
B |
A |
B |
A |
B |
A |
B |
A |
B |
A |
B |
A |
B |
A |
B |
A |
B |
A |
B |
|
0.20 |
10 |
6 |
14 |
7 |
34 |
17 |
5 |
|
16 |
8 |
18 |
9 |
12 |
6 |
30 |
15 |
5 |
3 |
20 |
10 |
4 |
2 |
|
0.25 |
10 |
6 |
14 |
7 |
34 |
17 |
5 |
|
16 |
8 |
18 |
9 |
12 |
6 |
30 |
15 |
5 |
3 |
20 |
10 |
4 |
2 |
|
0.30 |
10 |
6 |
16 |
8 |
34 |
17 |
5 |
|
16 |
8 |
18 |
9 |
12 |
6 |
30 |
15 |
5 |
3 |
20 |
10 |
5 |
2.5 |
|
0.35 |
12 |
6 |
16 |
8 |
36 |
18 |
5 |
|
16 |
8 |
18 |
9 |
12 |
6 |
30 |
15 |
5 |
3 |
20 |
10 |
5 |
2.5 |
|
0.40 |
14 |
7 |
18 |
9 |
36 |
18 |
5 |
|
16 |
8 |
20 |
10 |
12 |
6 |
30 |
15 |
5 |
3 |
20 |
10 |
6 |
3 |
|
0.45 |
14 |
7 |
18 |
9 |
38 |
19 |
5 |
|
17 |
9 |
20 |
10 |
12 |
6 |
30 |
15 |
5 |
3 |
20 |
10 |
6 |
3 |
|
0.50 |
14 |
7 |
20 |
10 |
40 |
20 |
6 |
5 |
18 |
9 |
22 |
11 |
12 |
6 |
30 |
15 |
5 |
3 |
20 |
10 |
6 |
3 |
|
0.55 |
16 |
8 |
22 |
11 |
44 |
22 |
8 |
5 |
20 |
10 |
24 |
12 |
14 |
7 |
30 |
15 |
5 |
3 |
20 |
10 |
6 |
3 |
|
0.60 |
18 |
9 |
26 |
13 |
48 |
24 |
9 |
5 |
22 |
11 |
26 |
13 |
14 |
7 |
30 |
15 |
5 |
3 |
20 |
10 |
7 |
3.5 |
|
0.65 |
22 |
11 |
32 |
16 |
54 |
27 |
11 |
6 |
25 |
13 |
28 |
14 |
16 |
8 |
30 |
15 |
5 |
3 |
20 |
10 |
7 |
3.5 |
|
0.70 |
28 |
14 |
36 |
18 |
62 |
31 |
14 |
7 |
30 |
15 |
32 |
16 |
20 |
10 |
30 |
15 |
5 |
3 |
20 |
10 |
7 |
3.5 |
|
0.75 |
36 |
18 |
42 |
21 |
70 |
35 |
22 |
11 |
38 |
19 |
36 |
18 |
24 |
12 |
30 |
15 |
5 |
3 |
20 |
10 |
8 |
4 |
|
0.80 |
46 |
23 |
50 |
25 |
80 |
40 |
30 |
15 |
54 |
27 |
44 |
22 |
30 |
15 |
30 |
15 |
5 |
3 |
20 |
10 |
8 |
4 |
①温度计套管或插孔的配置不变更其他阻流件需要的上游最短直管段长度。
注：1．最短直管段长度是节流件上游或下游的各种阻流件与节流件之间的数值，全部直管段长度从节流 件的上游端面测量起。
2．A栏为"零附加不确定长度"的长度值。
3．B栏为"0.5％附加不确定度"的长度值。
4．有些节流件不是全部β值都允许采用的。
表4.7 经典文丘里管所要求的直管段长度（无流动调整器）（数值以管径D倍数表示）
|
直径比β |
单个90o弯头① |
在同一平面上或不同平面上的两个或多个90o弯头① |
渐缩管在2.3D长度内由1.33D变为D |
渐扩管在2.5D长度内由0.67D变为D |
全孔球阀或闸阀全开 |
|||||
|
|
A |
B |
A |
B |
A |
B |
A |
B |
A |
B |
|
0.30 |
8 |
3 |
8 |
3 |
4 |
4 |
4 |
4 |
2.5 |
2.5 |
|
0.40 |
8 |
3 |
8 |
3 |
4 |
4 |
4 |
4 |
2.5 |
2.5 |
|
0.50 |
9 |
3 |
10 |
3 |
4 |
4 |
5 |
4 |
3.5 |
2.5 |
|
0.60 |
10 |
3 |
10 |
3 |
4 |
4 |
6 |
4 |
4.5 |
2.5 |
|
0.70 |
14 |
3 |
19 |
3 |
4 |
4 |
7 |
5 |
5.5 |
3.5 |
|
0.75 |
16 |
8 |
22 |
8 |
4 |
4 |
7 |
6 |
5.5 |
3.5 |
① 弯头的曲率半径大于或等于管径。
注：⒈最小直管段长度是指经典文丘里管上游各种阻流件与经典文丘里管之间的长度，直管段长度是从最靠近（或仅有）的弯头的曲面部分下游末端或渐缩管和渐扩管的追面部分下游末端测量起，它直至经典文丘里管上游取压口的平面处。
⒉各阻流件A栏为"零附加不确定度"的长度值。
⒊各阻流件B栏为"0.5%附加不确定度"的长度值。
⒋若温度计套管或插孔安装于经典文丘里管的上游，必须不大于0.13D并设置在文丘里管上游取压口的上游至少4D处。
⒌各种阻流件或其他干扰件（如表中所示）或密度计套管应设置于喉部取压口平面下游至少4倍喉径处，并不应影响测量的准确度。
(2)节流件的安装
节流件安装的垂直度、同轴度及与测量管之间的连接都有严格的规定。
1)垂直度 节流件应垂直于管道轴线，其偏差允许在±1o之间。
2) 同轴度 节流件应与管道或夹持环(采用时)同轴。节流件的轴线与上下游侧测量管轴线之间的距离(或称偏心率)ec与取压管轴线的平行分量ecl及垂直分量ecn应满足下式，此时流出系数C无附加不确定度
ecl≤0.0025D/（0.1+2.3β4） （4.3）
和 ecn≤0.005D/（0.1+2.3β4） （4.4）
如果ecl在式(4.5)范围内，则流出系数C的不确定度应算术相加±0.3％的附加不确定度
0.0025D/（0.1+2.3β4）≤ecl≤0.005D/（0.1+2.3β4） （4.5）
如果ec1和ecn在式(4.6)范围，则认为不符合标准文件(ISO 5167)的要求
ecl或ecn＞0.005D/（0.1+2.3β4）
（4.6）
由式可见，在中小口径及大β值时，安装偏心率的要求是很严格的，ec的实际检验很困难，应由各连接件的配合公差来保证。
3)节流件前后测量管的安装 离节流件2D以外，节流件与第一个上游阻流件之间的测量管，可由一段或多段不同截面的管子组成，其允许的台阶及附加不确定度如图4．23所示。在离节流件上游侧端面至少2D长度的下游测量管上，下游管道内径与上游测量管的内径平均值之差，应不超过内径平均值的±3％。若hs≤±0.3％D，则对流出系数可用参比条件下的精度。若hs≥±0.3％D，并且hs/D≤0.002×（Ls／D+0.4）/（0.1+2.3β4）和hs/D≤0.05式中β=d/D hs=D1-D
则对流出系数的精度应附加±0.2%的不确定度。
图4.23 管道台阶检验
(3)差压信号管路的安装
差压信号管路是指节流装置与差压变送器(或差压计)的导压管路。它是DPF的薄弱环节，据统计DPF的故障中引压管路最多，如堵塞、腐蚀、泄漏、冻结、假信号等等，约占全部故障率的70％，因此对差压信号管路的配置和安装应弓[起高度重视。
1)取压口 取压口一般设置在法兰、环室或夹持环上，当测量管道为水平或倾斜时取压口的安装方向如图4.24所示。它可以防止测液体时气体进入导压管或测气体时液滴或污物进入导压管。当测量管道为垂直时，取压口的位置在取压位置的平面上，方向可任意选择。不同温度条件下取压接头的安装方法如图4.25所示。
图4.24 取压口位置安装示意
图4.25 在管道上安装取压接头的方法
注：取压空边缘应整齐，为直角或稍加倒圆，无毛刺、卷刃及其他缺陷
（a）温度在426oC（800oF）以下；（b）温度在426oC（800oF）以上，而且与二次元件之间距离较大；（c）当要求满角焊时可选此方案；（d）温度在204oC（400oF）以下
2）导压管 导压管的材质应按被测介质的性质和参数确定，其内径不小于6mm，长度最好在16mm以内，各种被测介质在不同长度时导压管内径的建议值如表4.8所示。导压管应垂直或倾斜敷设，起倾斜度不小于1：12，粘度高的流体，其倾斜度应更增大。当导压管长度超过30m时，导压管应分段倾斜，并在最高点与最低点装设集气器（或排气阀）和沉淀器（或排污阀）。正负导压管应计量靠近敷设，防止两管子温度不同使信号失真，严寒地区导压管应加防冻保护，用电或蒸汽加热保温，要防止过热，导压管中流体汽化会产生假差压应予注意。
表4.8 导压管的内径和长度 mm
|
导压管长度/mm |
＜16000 |
16000～45000 |
45000～90000 |
|
导压管直径/mm |
|||
|
被测流体 |
|||
|
水、水蒸气、干气体 |
7～9 |
10 |
13 |
|
湿气体 |
13 |
13 |
13 |
|
低、中粘度的油品 |
13 |
19 |
25 |
|
脏液体或气体 |
25 |
25 |
|
3)差压信号管路的安装 根据被测介质和节流装置与差压变送器（或差压计）的相对位置，差压信号管路有以下几种安装方式。
被测流体为清洁液体时，信号管路的安装方式如图4.26所示。
图4.26 被测流体为清洁液体是，信号管路安装示意
（a）仪表在管道下方；（b）仪表在管道上方；（c）垂直管道，被测流体为高温液体
. 被测流体为清洁干气体时，信号管路的安装凡是如图4.27所示。
图4.27 被测流体为清洁干气体时，信号管路安装示意
（a）仪表在管道下方；（b）仪表在管道上方；（c）垂直管道，仪表在取压口上方；（d）垂直管道，仪表在取压口下方
被测流体为水蒸气时，信号管路的安装方式如图4.28所示。
图4.28 被测流体为水蒸气时，信号管路安装示意
（a）仪表在管道下方；（b）仪表在管道上方；（c）垂直管道，仪表在取压口下方；（d）仪表在管道下方，同（a）图，仅冷凝器安装方式不同，可任意选用
被测流体为清洁湿气体时，信号管路的安装方式如图4.29所示。
图4.29 被测流体为湿气体时，信号管路安装示意（a），（b）
图4.29 被测流体为湿气体时，信号管路安装示意（c）-（f）
4. 标准和检定规程
节流式DPF的标准在全部流量仪表标准中应该说是最成熟且下的功夫是最大的了。国际标准化组织(ISO)第30技术委员会(TC30)自成立之日起(1947年)几乎集中全部力量准备制订一部节流装置国际标准。经过30余年努力，终于在1980年颁布第一部节流装置国际标准ISO 5167(1980)（最新的ISO5167(2003)），自标准正式颁布之日起就又紧张地准备进行修订工作。一部标准在颁布之时即同时宣布开始进行修订似乎并无先例。整个80年代国际上开展大规模孔板流量计研究试验，为改善标准的技术基础打下坚实基础。经过多次讨论会审查，ISO 5167新标准的草稿(CD文件)准备在1999年7月美国丹佛(Denver)召开的ISO／TC30／SC2会议审查通过为DIS(标准草案)，该CD标准文件是一个全新的标准，它与过去的标准有实质性变化。可是会议认为尚有一些细节(不是主要问题)需商榷，CD文件未能转变为DIS文件。
为使ISO 5167得到更好的贯彻，并满足现场实际的需求，ISO近年还颁布了一系列节流装置技术报告(TR)，如ISO／TR9464：1998，ISO／TRl2767：1998，ISO／TR15377：1998和ISO/TR3313：1998等，这些技术报告拓展了ISO 5167的使用空间，给使用者提供探索问题的指导。
节流式DPF国际标准的一个最大特点是它使检测件--节流装置结构形式标准化了，这样对节流装置的试验研究就可以把全世界的科研成果汇聚一起，这是其他流量仪表所不及的。
世界各国都根据国际标准制订本国的国家标准，我国自70年代起即致力于节流装置国家标准和检定规程的制订，颁布了GB2624-81，JJG 267-82，JJG 311-83，JJG 621-89等，后来又修订为GB/T 2624-93和JJG 640-94。
