環(huán)形孔板流量計(jì)的原理與應(yīng)用

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1、環(huán)形孔板流量計(jì)的原理與應(yīng)用開封儀表有限公司差壓流量計(jì)分公司王高甫邵朋誠小金河南省開封市郵編475002電話：0378-2950853摘要以環(huán)形孔板為流量檢測件的新型儀表-…環(huán)形孔板流量計(jì)已經(jīng)在冶金、石化、化工、電力等行業(yè)獲得了成功應(yīng)用。本文從環(huán)形孔板和標(biāo)準(zhǔn)孔板的比較入手，說明了環(huán)形孔板的原理、特點(diǎn)，以實(shí)例介紹了它的應(yīng)用。關(guān)鍵詞節(jié)流裝置環(huán)形孔板測流板取壓方式流出系數(shù)1：前言節(jié)流裝置是利用測量管內(nèi)流通面積的改變使流動(dòng)的流休產(chǎn)牛靜壓力差的一類流量儀表。它的丿力史悠久、種類繁多、用途廣泛。盡管當(dāng)今流量儀表的種類冇近百種，節(jié)流裝置

2、依然是用量最大的一種。支撐這“冠軍”寶朋的有三大支柱：節(jié)流裝置已有品種的改進(jìn)和提高；節(jié)流裝置新品種的不斷出現(xiàn)并獲得推廣應(yīng)用；與節(jié)流裝置相配套的差壓變送器及顯示儀表在性能和質(zhì)量方面發(fā)展迅速。本文介紹的環(huán)形孔板節(jié)流裝置是作者對美國1939年一項(xiàng)發(fā)明的創(chuàng)新性改進(jìn),作者于1992年、1998年兩次對早先的環(huán)形孔板進(jìn)行了本質(zhì)性改進(jìn)，兩次取得了國家實(shí)用新型專利。近年來，在高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、混合煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、水煤氣、半水煤氣、天然氣、循環(huán)冷卻水、工業(yè)廢水、過熱蒸汽、熱空氣、煙氣等介質(zhì)的流量測量中獲得了成功應(yīng)用，在解決防堵塞、防堆積

3、、耐高溫防變形、耐腐蝕等方面有突出的特點(diǎn)。2:工作原理標(biāo)準(zhǔn)孔板的最小流通截而是板（孔板）片屮心的圓孔，流體通過時(shí)因流通而積的突然收縮而加速，流體繞過孔板入口邊緣時(shí)產(chǎn)生的附面層是闘柱形。環(huán)形孔板的最小流通截面是板（測流板）片的外緣和管內(nèi)壁形成的圓環(huán)，流體通過吋因流通面積的突然收縮而加速，流體繞過測流板入口邊緣吋產(chǎn)生的附面層也是圓柱形，對流體產(chǎn)生阻力的機(jī)理是相近的。因此孔板或測流板對流休造成的阻力系數(shù)是相近的，這就使兩者有可能具有相近的流出系數(shù)。環(huán)形孔板節(jié)流裝置結(jié)構(gòu)簡圖標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置結(jié)構(gòu)簡圖由圖可見，環(huán)形孔板與標(biāo)準(zhǔn)孔板的區(qū)

4、別是：標(biāo)準(zhǔn)孔板的最小流通面是與管軸線同軸的I員I柱,環(huán)形孔板的最小流通面是與管軸線同軸的圓環(huán)柱，從流場的對稱性考慮，都優(yōu)于圓缺孔板、偏心孔板；另一方面，環(huán)形孔板把屮間流速高、靠近管壁處流速低的流動(dòng)模式強(qiáng)制變成了靠近管壁處流速高、中間流速低的流動(dòng)模式，相當(dāng)于流場的二次分配，進(jìn)入環(huán)形孔板的上游流場如果因上游局部阻力的干擾產(chǎn)生了畸變(即不再軸對稱)，在二次分配時(shí)就會(huì)因“均化”的趨勢恢復(fù)成軸對稱，就像沒有受到局部阻力的干擾似的。節(jié)流裝置的原理都是依據(jù)伯努利方程和流體連續(xù)性方程。經(jīng)過單位換算，基本方程式是：qm=O.12643?e

5、D??恵P?p、(1)qm:流體的質(zhì)量流量[kg/h]C:流出系數(shù)[經(jīng)過流量標(biāo)定或抽樣標(biāo)定、幾何尺寸檢查即可知]e:可膨脹性系數(shù)[對液體￡=1]B:直徑比[=d/D],d：工作條件下節(jié)流件最小截面處的等效流通直徑D：工作條件下儀表測量管的內(nèi)徑[mm]AP：從節(jié)流件上、下游取壓口處測取的差壓[kpa]P

6、：儀表安裝處上游段工作條件下的流體密度[kg/m3]由此可見，與一般節(jié)流裝置的基本方程式是一樣的，所不同的是取壓方式和流岀系數(shù)。由丁?它不是標(biāo)準(zhǔn)孔板，在樣機(jī)試驗(yàn)時(shí)必須進(jìn)行流體的實(shí)流標(biāo)定，獲得流出系數(shù)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的相互關(guān)系，在

7、取得足夠多的數(shù)據(jù)以后，才有可能采取抽樣標(biāo)定。3：產(chǎn)品的特點(diǎn)本產(chǎn)品的特殊結(jié)構(gòu)決定了它在應(yīng)用時(shí)的諸多特點(diǎn)，這些特點(diǎn)不但在理論上是有根據(jù)的，而且也已經(jīng)被現(xiàn)場使用證明。比較突出的是：(1)：結(jié)構(gòu)牢固、性能穩(wěn)定、工作可靠，基木上是“免維護(hù)儀表”。(2)：儀表本體是一段直的測量管，內(nèi)壁經(jīng)過加工，精度高，而標(biāo)準(zhǔn)孔板要另訂一段直管段才能達(dá)到同樣效果。安裝誤差(偏心、密封墊片伸入管道等)對儀表的測量幾乎沒有影響，因此本儀表的使用精度比標(biāo)準(zhǔn)孔板高。(3)：節(jié)流件和測量管內(nèi)壁都是形狀簡單的圓形，容易達(dá)到高的尺寸精度、嚴(yán)的形位公差，利用“抽樣標(biāo)

8、定”就能獲得高精度，流出系數(shù)穩(wěn)定性好。(4)：流體進(jìn)入儀表本體后經(jīng)過測流板的突然阻擋，強(qiáng)制再分配均化了來流時(shí)的畸變，通過環(huán)孔節(jié)流再加上“均壓環(huán)”取壓機(jī)構(gòu)，使得進(jìn)入差壓變送器的測量值(差壓)很少受上游局部阻力的影響。例如：在一個(gè)直角彎頭的下游，有3D長度的前直管即可，在一個(gè)收縮接頭的下游，有0.5D長度的前直管即可。(5)：木產(chǎn)品不但可以測量一般流體的流量，還可以測量含雜質(zhì)的流體流量。因?yàn)槟井a(chǎn)品的檢測件結(jié)構(gòu)形式與標(biāo)準(zhǔn)孔板冇本質(zhì)不同，本產(chǎn)品最小流通面是緊貼管內(nèi)壁的圓環(huán)，而標(biāo)準(zhǔn)孔板最小流通面是處于管屮心的同心圓。流體屮的雜質(zhì)流

9、速較低，一般是緊貼著管壁邊流動(dòng)，在標(biāo)準(zhǔn)孔板的附近，雜質(zhì)流得更慢，很容易沉淀堆積，以至于影響測量精度或堵塞取壓口。即使是圓缺孔板或偏心孔板，也避免不了這種故障。然而對于環(huán)孔節(jié)流式流量計(jì)，流體屮的雜質(zhì)隨著主流一起高速通過最小流通截面(環(huán)隙)，不大可能堆積在測流板附近，取壓II遠(yuǎn)離滯流區(qū)，不容易堵塞，何況采取了多個(gè)取壓口(