1、差壓式流量計(jì)(以下簡(jiǎn)稱DPF或流量計(jì))是根據(jù)安裝于管道中流量檢測(cè)件產(chǎn)生的差壓、已知的流體條件和檢測(cè)件與管道的幾何尺寸來(lái)測(cè)量流量的儀表。DPF由一次裝置(檢測(cè)件)和二次裝置(差壓轉(zhuǎn)換和流量顯示儀表)組成。通常以檢測(cè)件的型式對(duì)DPF分類，如孔扳流量計(jì)、文丘里管流量計(jì)及均速管流量計(jì)等。二次裝置為各種機(jī)械、電子、機(jī)電一體式差壓計(jì)，差壓變送器和流量顯示及計(jì)算儀表，它已發(fā)展為三化(系列化、通用化及標(biāo)準(zhǔn)化)程度很高的種類規(guī)格龐雜的一大類儀表。差壓計(jì)既可用于測(cè)量流量參數(shù)，也可測(cè)量其他參數(shù)(如壓力、物位、密度等)。
DPF按其檢測(cè)件的作用原理可分為節(jié)流式、動(dòng)壓頭式、水力阻力式、離心式、動(dòng)壓增益式和射流式等幾大類，其中以節(jié)流式和動(dòng)壓頭式應(yīng)用*為廣泛。
節(jié)流式DPF的檢測(cè)件按其標(biāo)準(zhǔn)化程度分為標(biāo)準(zhǔn)型和非標(biāo)準(zhǔn)型兩大類。所謂標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置是指按照標(biāo)準(zhǔn)文件設(shè)計(jì)、制造、安裝和使用，無(wú)須經(jīng)實(shí)流校準(zhǔn)即可確定其流量值并估算流量測(cè)量誤差，非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置是成熟程度較差，尚未列入標(biāo)準(zhǔn)文件中的檢測(cè)件。
目前非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置大致有以下一些種類：
1) 低雷諾數(shù)用1/4圓孔板，錐形入口孔板，雙重孔板，雙斜孔板，半圓孔板等;
2) 臟污介質(zhì)用 圓缺孔板，偏心孔板，環(huán)狀孔板，楔形孔板，彎管節(jié)流件等;
3) 低壓損用 羅洛斯管，道爾管，道爾孔板，雙重文丘里噴嘴，通用文丘里管，Vasy管等;
4) 小管徑用 整體(內(nèi)藏)孔板;
5) 端頭節(jié)流裝置 端頭孔板，端頭噴嘴，Borda管等;
6) 寬范圍度節(jié)流裝置 彈性加載可變面積可變壓頭流量計(jì)(線性孔板);
7) 毛細(xì)管節(jié)流件 層流流量計(jì);
8) 脈動(dòng)流節(jié)流裝置;
9) 臨界流節(jié)流裝置 音速文丘里噴嘴;
10) 混相流節(jié)流裝置。
2、基本原理
充滿管道的流體，當(dāng)它流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流件時(shí)，如下圖所示，流速將在節(jié)流件處形成局部收縮，因而流速增加，靜壓力降低，于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓差。流體流量愈大，產(chǎn)生的壓差愈大，這樣可依據(jù)壓差來(lái)衡量流量的大小。這種測(cè)量方法是以流動(dòng)連續(xù)性方程(質(zhì)量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)為基礎(chǔ)的。壓差的大小不僅與流量還與其他許多因素有關(guān)，例如當(dāng)節(jié)流裝置形式或管道內(nèi)流體的物理性質(zhì)(密度、粘度)不同時(shí)，在同樣大小的流量下產(chǎn)生的壓差也是不同的。
2.2 流量方程
式中
qm--質(zhì)量流量，kg/s;
qv--體積流量，m3/s;
C--流出系數(shù);
ε--可膨脹性系數(shù);
β--直徑比，β=d/D;
d--工作條件下節(jié)流件的孔徑，m;
D--工作條件下上游管道內(nèi)徑，m;
△P--差壓，Pa;
ρl--上游流體密度，kg/m3。
由上式可見(jiàn)，流量為C、ε、d、ρ、△P、β(D)6個(gè)參數(shù)的函數(shù)，此6個(gè)參數(shù)可分為實(shí)測(cè)量【d，ρ，△P，β(D)】和統(tǒng)計(jì)量(C、ε)兩類。
(1) 實(shí)測(cè)量
1)d、D 式(4.1)中d與流量為平方關(guān)系，其**度對(duì)流量總精度影響較大，誤差值一般應(yīng)控制在±0.05%左右，還應(yīng)計(jì)及工作溫度對(duì)材料熱膨脹的影響。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定管道內(nèi)徑D必須實(shí)測(cè)，需在上游管段的幾個(gè)截面上進(jìn)行多次測(cè)量求其平均值，誤差不應(yīng)大于±0。3%。除對(duì)數(shù)值測(cè)量精度要求較高外，還應(yīng)考慮內(nèi)徑偏差會(huì)對(duì)節(jié)流件上游通道造成不正常節(jié)流現(xiàn)象所帶來(lái)的嚴(yán)重影響。因此，當(dāng)不是成套供應(yīng)節(jié)流裝置時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)配管應(yīng)充分注意這個(gè)問(wèn)題。
2)ρ ρ在流量方程中與△P是處于同等位置，亦就是說(shuō)，當(dāng)追求差壓變送器高精度等級(jí)時(shí)，絕不要忘記ρ的測(cè)量精度亦應(yīng)與之相匹配。否則△P的提高將會(huì)被ρ的降低所抵消。
3)△P 差壓△P的**測(cè)量不應(yīng)只限于選用一臺(tái)高精度差壓變送器。實(shí)際上差壓變送器能否接受到真實(shí)的差壓值還決定于一系列因素，其中正確的取壓孔及引壓管線的制造、安裝及使用是保證獲得真實(shí)差壓值的關(guān)鍵，這些影響因素很多是難以定量或定性確定的，只有加強(qiáng)制造及安裝的規(guī)范化工作才能達(dá)到目的。
(2) 計(jì)量
1)C 統(tǒng)計(jì)量C是無(wú)法實(shí)測(cè)的量(指按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)制造安裝，不經(jīng)校準(zhǔn)使用)，在現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)*復(fù)雜的情況出現(xiàn)在實(shí)際的C值與標(biāo)準(zhǔn)確定的C值不相符合。它們的偏離是由設(shè)計(jì)、制造、安裝及使用一系列因素造成的。應(yīng)該明確，上述各環(huán)節(jié)全部嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，其實(shí)際值才會(huì)與標(biāo)準(zhǔn)確定的值相符合，現(xiàn)場(chǎng)是難以完全滿足這種要求的。
應(yīng)該指出，與標(biāo)準(zhǔn)條件的偏離，有的可定量估算(可進(jìn)行修正)，有的只能定性估計(jì)(不確定度的幅值與方向)。但是在現(xiàn)實(shí)中，有時(shí)不僅是一個(gè)條件偏離，這就帶來(lái)非常復(fù)雜的情況，因?yàn)橐话阗Y料中只介紹某一條件偏離引起的誤差。如果許多條件同時(shí)偏離，則缺少相關(guān)的資料可查。
2)ε 可膨脹性系數(shù)ε是對(duì)流體通過(guò)節(jié)流件時(shí)密度發(fā)生變化而引起的流出系數(shù)變化的修正，它的誤差由兩部分組成：其一為常用流量下ε的誤差，即標(biāo)準(zhǔn)確定值的誤差;其二為由于流量變化ε值將隨之波動(dòng)帶來(lái)的誤差。一般在低靜壓高差壓情況，ε值有不可忽略的誤差。當(dāng)△P/P≤0.04時(shí)，ε的誤差可忽略不計(jì)。
按產(chǎn)生差壓的作用原理分類
1)節(jié)流式 依據(jù)流體通過(guò)節(jié)流件使部分壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能以產(chǎn)生差壓的原理工作，其檢測(cè)件稱之為節(jié)流裝置，是DPF的主要品種。
2)動(dòng)壓頭式 依據(jù)動(dòng)壓轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓的原理工作，如均速管流量計(jì)。
3)水力阻力式 依據(jù)流體阻力產(chǎn)生的壓差原理工作，檢測(cè)件為毛細(xì)管束，又稱層流流量計(jì)，一般用于微小流量測(cè)量。
4)離心式 依據(jù)彎曲管或環(huán)狀管產(chǎn)生離心力原理形成的壓差工作，如彎管流量計(jì)，環(huán)形管流量計(jì)等。
5)動(dòng)壓增益式 依據(jù)動(dòng)壓放大原理工作，如皮托-文丘里管。
6)射流式 依據(jù)流體射流撞擊產(chǎn)生原理工作，如射流式差壓流量計(jì)。
標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的選擇原則
節(jié)流式DPF的**檢測(cè)件當(dāng)然是標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，為了選擇*合適的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，選型時(shí)應(yīng)從以下幾方面考慮：
1)管徑、直徑比和雷諾數(shù)范圍的限制條件;
2)測(cè)量**度;
3)允許的壓力損失;
4)要求的*短直管段長(zhǎng)度;
5)對(duì)被測(cè)介質(zhì)侵蝕、磨損和臟污的敏感性;
6)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和價(jià)格;
7)安裝的方便性;
8)使用的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
根據(jù)上述幾方面，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的選型原則可歸納為以下幾點(diǎn)。
標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置各種類型節(jié)流件應(yīng)用的管徑、直徑比和雷諾數(shù)范圍皆有一定的限制，在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2624-93(或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 5167-1)中有詳細(xì)規(guī)定，例如孔板可應(yīng)用于比噴嘴和文丘里噴嘴更大的管徑范圍，經(jīng)典文丘里管各種類型之間的管徑范圍差別較大等等。
標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置各種類型節(jié)流件的**度在同樣差壓、密度測(cè)量**度下，決定于流出系數(shù)與可膨脹性系數(shù)的不確定度。各種節(jié)流件的流出系數(shù)的不確定度差別較大，相比之下，孔板的流出系數(shù)的不確定度*小，廓形節(jié)流件(噴嘴、文丘里管)較大。廓形節(jié)流件較大的原因，是標(biāo)準(zhǔn)中給出的流出系數(shù)公式所依據(jù)的擬合的數(shù)據(jù)庫(kù)質(zhì)量較差。但是對(duì)廓形節(jié)流件進(jìn)行個(gè)別校準(zhǔn)，也可得到高的**度。
在同樣差壓下，經(jīng)典文丘里管和文丘里噴嘴的壓力損失約為孔板與噴嘴的1/4-1/6。而在同樣的流量和相同的β值時(shí)噴嘴的壓力損失只有孔板的30%-50%。
在相同阻流件類型和直徑比情況下，經(jīng)典文丘里管的必要直管段長(zhǎng)度比孔板與噴嘴的要小得多。
測(cè)量易使節(jié)流件沾污、磨損及變形的被測(cè)介質(zhì)時(shí)，廓形節(jié)流件較孔板要優(yōu)越得多。
在加工制造及安裝等方面，孔板*為簡(jiǎn)單，噴嘴次之，文丘里噴嘴和經(jīng)典文丘里管*復(fù)雜，其造價(jià)亦依次遞增。管徑愈大，這種差別愈顯著。
孔板易取出檢查節(jié)流件質(zhì)量(采用可換孔板節(jié)流裝置)，噴嘴和文丘里管則需截?cái)嗔黧w，拆下管道才可檢查，比較麻煩。
中小口徑(DN50-DN100)節(jié)流裝置，取壓口尺寸和取壓位置的影響顯著，這時(shí)采用環(huán)室取壓有一定優(yōu)勢(shì)。
公安機(jī)關(guān)備案號(hào)：
