差壓式流量計利用節(jié)流裝置測量流體的流量。這種測量方法是石油化工應(yīng)用廣泛的流量測量方法，是儀表運行、維護人員必須掌握的測量方法。

1.測量原理

如圖1-3-14所示，當(dāng)充滿管道的流體流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流件時，流束將在節(jié)流件處形成局部收縮，因而流速增加，靜壓力降低。這種在節(jié)流件前后管壁處流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象稱為節(jié)流現(xiàn)象。節(jié)流件前后產(chǎn)生壓差，管道中流體流量越大，產(chǎn)生的壓差越大。根據(jù)流體力學(xué)中的伯努利方程和流體連續(xù)性方程式可推導(dǎo)得出流量與壓差之間的定量關(guān)系式，被稱為流量基本方程式。

在流量基本方程式中C是一個受許多因素(如節(jié)流裝置形式或管道內(nèi)流體的物理性質(zhì)等)影響的綜合性參數(shù)，其值可通過查閱有關(guān)設(shè)計手冊或由實驗方法確定。在進行節(jié)流裝置的設(shè)計計算時，針對特定條件，選擇一個C值來計算的，計算結(jié)果只能應(yīng)用在一定條件下一旦條件改變，就必須另行計算。例如，按小負荷情況計算的孔板，用來測量大負荷時的流體流量，就會引起較大的誤差，必須加以修正。

由流量基本方程式還可以看出，流量與壓差p的平方根成正比，用這種流量計測量流量時，如果不作開方處理，流量標(biāo)尺刻度是不均勻的。為使標(biāo)尺刻度均勻，便于讀數(shù)，一般

要做開方計算。常用的節(jié)流件有孔板、噴嘴、文丘里管以及楔形節(jié)流件、V形錐節(jié)流件等，因孔板、噴嘴、文丘里管等節(jié)流裝置應(yīng)用廣泛，其結(jié)構(gòu)、尺寸、加工要求、取壓方法、使用條件等已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，標(biāo)準(zhǔn)化的節(jié)流裝置稱為“標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置"。

2.節(jié)流裝置的取壓方式

由基本流量方程式可知，節(jié)流件前后的差壓Pi-P是計算流量的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，取壓方法相當(dāng)重要。就孔板而言，主要有三種取壓方式，分別是角接取壓、法蘭取壓、徑距取壓。其中，法蘭取壓方式應(yīng)用較多，如圖1-3-15所示。

角接取壓法就是在節(jié)流件前后兩端面與管壁的夾角處取壓。角接取壓方法包括環(huán)室取壓和單獨鉆孔取壓

環(huán)室取壓法能得到較好的測量準(zhǔn)確度，但是加工制造和安裝要求嚴(yán)格，如果由于加工和現(xiàn)場安裝條件的限制，達不到預(yù)定的要求時，其測量準(zhǔn)確度仍難保證。所以，在實際應(yīng)用時，為了加工和安裝方便，常使用單獨鉆孔取壓，特別是對大口徑管道。

法蘭取壓法就是在夾緊節(jié)流件的兩片法蘭上開孔取壓。

3.標(biāo)準(zhǔn)孔板的結(jié)構(gòu)及使用

標(biāo)準(zhǔn)孔板又稱同心直角銳邊孔板，其軸向截面如圖1-3-16所示。孔板是一塊加工成圓形同心孔的具有銳利直角邊沿的薄板，開孔的上游側(cè)邊沿是銳利的直角。標(biāo)準(zhǔn)孔板對尺寸和公差、光潔度等都有詳細規(guī)定，其中孔徑與管道直徑之比d/D在0208之間d不小于12.5mm，節(jié)流孔厚度h=(0.005-0.02)D孔板厚度H<005D錐面的斜角a=30°~45°。具體數(shù)值可參閱設(shè)計手冊。

標(biāo)準(zhǔn)孔板結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便。孔板的缺點是流體經(jīng)過孔板后壓力損失大，當(dāng)工藝管道上不允許有較大的壓力損失時，便不宜采用。標(biāo)準(zhǔn)噴嘴和標(biāo)準(zhǔn)文丘里管的壓力損失較孔板為小，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不易加工。實際應(yīng)用中仍多采用孔板。

標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置僅適用于測量管道直徑大于50mm，雷諾數(shù)在10-10’以上的流體，流體應(yīng)當(dāng)清潔，充滿全部管道，不發(fā)生相變。為保證流體在節(jié)流裝置前后為穩(wěn)定的流動狀態(tài)在節(jié)流裝置的上、下游必須配置一定長度的直管段。

節(jié)流裝置將管道中流體流量的大小轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的差壓大小，這個差壓由導(dǎo)壓管引出，傳遞到相應(yīng)的差壓變送器，實現(xiàn)差壓信號的遠傳，以便于集中顯示和控制。

4.V錐節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)與工作原理

采用V錐節(jié)流裝置的流量計稱為V錐流量計，如圖1-3-18所示。V節(jié)流件是一個懸掛在管道中央的具有一定錐角的尖圓錐體。流體從錐體頂部方向流入，從底部方向流出，在錐體安裝處產(chǎn)生節(jié)流，通過錐體前后的差壓來測量流量。在錐體上游流體尚未收縮處取正壓P1，在錐體底部取負壓P2。

V錐流量計具有如下特點:

(1)懸掛在管道中心的錐體可以使管道中心處的流速減慢，使管壁附近的流速加快，從而改善上游速度分布，起到了自整流作用，達到流速“均勻化"的效果，即使在低流速時仍能產(chǎn)生足夠的差壓，同時縮短了直管段的長度，如圖1-3-19所示。

(2)流體逐漸接近V型錐時，管道中央流速越來越慢，管壁附近逐漸加快，沒有積垢死角，易黏結(jié)的雜質(zhì)不會黏在V型錐上，具有自清潔功能。

(3)流體通過流量計時在錐面產(chǎn)生邊界層效應(yīng)，使流體不能直接沖擊其下游邊緣，自動保護了錐體的外形尺寸，無需重復(fù)標(biāo)定，具有長期的穩(wěn)定性

(4)具有降噪功能，量程得以向低限擴展。

(5)與孔板相比，壓力損失小，能耗小。

(6)適用范圍廣，適用于貿(mào)易計量，尤其適用于各種潔凈/臟污流體、低靜壓/低流速流體、高溫高壓流體和腐蝕性流體等的測量。

(7)V錐流量計的缺點是尚未標(biāo)準(zhǔn)化，產(chǎn)品需要逐臺做性能測試或檢定

5.差壓式流量計的連接

采用節(jié)流元件的差壓式流量計，為了準(zhǔn)確地測量差壓，除了正確安裝節(jié)流件和取壓裝置外，還要正確安裝導(dǎo)壓管。如果導(dǎo)壓管安裝不正確，即使選用了高準(zhǔn)確度的差壓變送器，也測不到準(zhǔn)確的差壓值，影響節(jié)流裝置的運行。敷設(shè)導(dǎo)壓管的總原則是:應(yīng)使所傳送的差壓信號不因管路而發(fā)生額外誤差，能保證節(jié)流裝置的安全運行。差壓變送器與節(jié)流元件的連接如

圖1-3-20所示。

敷設(shè)導(dǎo)壓管時，應(yīng)注意(1)導(dǎo)壓管應(yīng)按最短距離敷設(shè)。導(dǎo)壓管越長，其內(nèi)徑應(yīng)越大。對于清潔的氣體、水蒸氣和水，內(nèi)徑可小一些，而對于黏性流體，尤其是臟污介質(zhì)時，導(dǎo)壓管內(nèi)徑應(yīng)大一些。

(2)導(dǎo)壓管應(yīng)垂直或傾斜安裝，以便能及時排出氣體(測量液體介質(zhì)時)或凝結(jié)水(測量氣體介質(zhì)時)。當(dāng)傳送距離較大時，導(dǎo)壓管應(yīng)分段傾斜，并在各最高點和低點分別裝設(shè)集氣器(或排氣閥)和沉降器(或排污閥)。3)導(dǎo)壓管應(yīng)帶有閥門等必要的附件，以便能在主設(shè)備運行的條件下沖洗

導(dǎo)壓管、現(xiàn)場調(diào)試差壓計以及在導(dǎo)壓管發(fā)生故障時與主設(shè)備隔離。

(4)應(yīng)能防止有害物質(zhì)(如高溫介質(zhì)、腐蝕性介質(zhì)等)進入差壓計。在測量高溫蒸氣時使用冷凝器，在測量腐蝕性介質(zhì)時使用隔離容器。如果導(dǎo)壓管中介質(zhì)有凝固和凍結(jié)的可能，應(yīng)沿導(dǎo)壓管設(shè)置保溫或加熱裝置，并注意防止導(dǎo)壓管加熱不均或局部汽化造成的誤差。

(5)被測介質(zhì)為液體時，應(yīng)防止氣體進人導(dǎo)壓管，被測介質(zhì)為氣體時，應(yīng)防止水或臟污物進人導(dǎo)壓管。

將差壓計的引壓管線上的閥及正負壓室間的平衡閥制造成專門的閥門組件，這就是實際應(yīng)用中的三閥組或五閥組，如圖1-3-20(a)。

6.差壓式流量計的投運

差壓式流量計的投運主要是三閥組或五閥組的操作，以三閥組為例，一般情況下的操作順序如下:

(1)打開平衡閥;

(2)打開一次閥(如孔板根部閥);

(3)緩慢打開正壓閥，同時關(guān)閉平衡閥;4)打開負壓閥。差壓式流量計投運操作完成如果需要停運，其儀表三閥組操作的順序與上述相反差壓式流量計投運時應(yīng)注意不能讓導(dǎo)壓管和冷凝罐內(nèi)的冷凝液或隔離液流失:不可使測量元件(膜盒或波紋管)受熱或單向受壓。