孔板流量計的概述及用途

孔板流量計(以下簡(jiǎn)稱(chēng)DPF或流量計)是根據安裝于管道中流量檢測件產(chǎn)生的差壓、己知的流體條件和檢測件與管道的兒何尺寸來(lái)測量流量的儀表.DPF由一次裝置(檢測件)和二次裝置(差壓轉換和流量顯示儀表)組成.通常以檢測件的型式對DPF分類(lèi)，如孔扳流量計、文丘里管流量計及均速甕量計等.二次裝置為各種機械、電子、機電一體式差壓計，差壓變送器和流量顯示及計算儀表，它己發(fā)展為三化(系列化通用化及標準化)程度很高的種類(lèi)規格龐雜的一大類(lèi)儀表.差壓計既可用于測量流量參數，也可測量其他參數(如壓力、物位、密度等)。

DPF按其檢測件的作用原理可分為節流式、動(dòng)壓頭式、水力阻力式、離心式、動(dòng)壓增益式和射流式等兒大類(lèi)，其中以節流式和動(dòng)壓頭式應用最為廣泛。

節流式DPF的檢測件按其標準化程度分為標準型和非標準型兩大類(lèi).所謂標準節流裝置是指按照標準文件設計、制造、安裝和使用，無(wú)須經(jīng)實(shí)流校準即可確定其流量值并估算流量測量誤差，非標準節流裝置是成熟程度較差，尚未列入標準文件中的檢測件。

標準型節流式DPF的發(fā)展經(jīng)過(guò)漫長(cháng)的過(guò)程，早在20世紀20年代，美國和歐洲即開(kāi)始進(jìn)行大規模的節流裝置試驗研究.用得最普遍的節流裝置一孔板和噴嘴開(kāi)始標準化.現在標準噴嘴的一種型式ISA1932噴嘴，其兒何形狀就是30年代標準化的，而標準孔板亦曾稱(chēng)為ISA 1932孔板。節流裝置結構形式的標準化有很深遠的意義，因為只有節流裝置結構形式標準化了，才有可能把國際上眾多研究成果匯集到一起，它促進(jìn)檢測件的理論和實(shí)踐向深度和廣度拓展，這是其他流量計所不及的.1980年IS以國際標準化組織)正式通過(guò)國際標準IS05167, X11七流量測量節流裝置第一個(gè)國際標準誕生了.ISO 5167總結了兒十年來(lái)國際上對為數有限的兒種節流裝置(孔板、噴嘴和文丘里管)的理論與試驗的研究成果，反映了此類(lèi)檢測件的當代科學(xué)與生產(chǎn)的技術(shù)水平.但是從ISO 5167正式頒布之日起，它就暴露出許多待解決的問(wèn)題，這些問(wèn)題主要有以下兒個(gè)方面。

1)ISO 5167試驗數據的陳舊性ISO 5167中采用的數據大多是30年代的試驗結果，今天無(wú)論節流裝置制造技術(shù)，流量試驗設備及實(shí)驗技術(shù)都有巨大的進(jìn)步，重新進(jìn)行系統地試驗以獲得更高精確度及更可靠的數據是必要的.進(jìn)入80年代美國和歐洲都進(jìn)行大規模的試驗，為修訂ISO 5167打下基礎。

2) ISO 5167中關(guān)于直管段長(cháng)度規定的問(wèn)題在ISO投票通過(guò)ISO 5167時(shí)，美國投了反對票，其主要原因是對直管段長(cháng)度的規定有不同意見(jiàn)，這個(gè)問(wèn)題應是ISO 5167修訂的主要問(wèn)題之一。

3) ISO 5167中各項規定的科學(xué)性問(wèn)題影響節流裝置流出系數的因素特別多，主要有孔徑與管徑的比值p、取壓裝置、雷諾數、節流件安裝偏心度、前后阻流件類(lèi)型及直管段長(cháng)度、孔板入口邊緣尖銳度、管壁粗糙度、流體流動(dòng)湍流度等，眾多因素影響錯綜復雜，有的參數難以直接測量，因此標準中有些規定并非科學(xué)地確定，而是為了取得一致，不得不人為地確定.著(zhù)名流量專(zhuān)家斯賓塞(E. A.Spencer)提出一系列應重新檢討的問(wèn)題，如孔板平直度、同心度、直角邊緣尖銳度、管道粗糙度、上游流速分布及流動(dòng)調整器的作用等。

4)關(guān)于節流式DPF測量精確度提高的問(wèn)題鑒于節流式DPF在流量計中占有重要地位，提高其測量精確度意義重大.歷次國際學(xué)術(shù)會(huì )議認為必須使流量測量工作者、流體力學(xué)與計算機技術(shù)工作者緊密合作共同攻關(guān)才能解決此問(wèn)題。

20世紀80年代美國和歐洲開(kāi)始進(jìn)行大規模的孔板流量計試驗研究，歐洲為歐共體實(shí)驗計劃(EECExperimental Program)，美國為API實(shí)驗計劃(API Experimental Program).試驗的目的是用現代最新測試設備及試驗數據的統計處理技術(shù)進(jìn)行新一輪的范圍廣泛的試驗研究，為修訂ISO 5167打下技術(shù)基礎.1999年ISO發(fā)出ISO 5167的修訂稿(ISO / CD 5167-1-4)，該文件為委員會(huì )草案，它在技術(shù)內容與編輯上都有很大改動(dòng)，是一份全新的標準。本來(lái)預定于1999年7月在美國丹佛舉行的ISO / TC30/ SC2,9--U上審查通過(guò)為DIS(標準草案)，但是會(huì )議認為尚有細節問(wèn)題應再商榷而未能通過(guò).新的ISO5167標準何時(shí)正式頒布尚不得而知.ISO 5167新標準在標準的兩個(gè)核心內容皆有實(shí)質(zhì)性變化，一是孔板的流出系數公式，用Reader-Harris/Gallagher計算式(R-G式)代替Stolz計算式，另一為節流裝置上游側直管段長(cháng)度的規定以及流動(dòng)調整器的使用等。

我們通常稱(chēng)ISO 5167 (GB /T2624)中所列節流裝置為標準節流裝置，其他的都稱(chēng)為非標準節流裝置，應該指出，非標準節流裝置不僅是指那些節流裝置結構與標難節流裝置相異的，如果標準節流裝置在偏離標準條件下工作亦應稱(chēng)為非標準節流裝置，例如，標準孔板在混相流或標準文丘里噴嘴在臨界流下工作的都是。

目前非標準節流裝置大致有以下一些種類(lèi):

1)低雷諾數用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(內藏)孔板:

5)端頭節流裝w端頭孔板，端頭噴嘴，Borda管等;

6)寬范圍度節流裝置彈性加載可變面積可變壓頭流量計(線(xiàn)性孔板):

7)毛細管節流件層流流量計:

8)脈動(dòng)流節流裝置:

9)臨界流節流裝置音速文丘里噴嘴;

10)混相流節流裝置.

節流式DPF現場(chǎng)應用的不斷拓展必然提出發(fā)展非標準節流裝置的要求，十余年來(lái)ISO亦在不斷制訂有關(guān)非標準節流裝置的技術(shù)文件，在它們不能成為正式標準之前作為技術(shù)報告發(fā)表.可以預見(jiàn)，今后有可能若干較為成熟的非標準節流裝置會(huì )晉升為標準型的。

20世紀90年代中后期世界范圍內各式DPF銷(xiāo)售量在流量?jì)x表總量中臺數占5009a-6009a(每年約百萬(wàn)臺)，金額占30%左右.我國銷(xiāo)售臺數約占流量?jì)x表總量(不包括家用燃氣表和家用水表及玻璃管浮子流量計)的35%-42%(每年6萬(wàn)一7萬(wàn)臺)。