配气工计量知识讲座(二)

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1、配气工计量知识讲座第二讲孔板流量计（上）一、概述孔板流量计是差压式流量计类中的一种。人类通过节流的方法来测量和控制流量可以追溯到遥远的古代，例如古罗马的民用供水，中国古代的铜壶滴漏计时（用知道流量的方法来间接知道时间）。公元十八世纪国际知名物理学家卡斯特里、皮托、托里折利、伯努利等人对其进行了大量的理论研究奠定了利用测量差压进而测量流量的理论基础。上世纪二十年代以来，美国和殴州又对其进行了大规模的实验研究，使得以孔板、喷嘴、文丘里管作为节流件的流量测量装置得以逐步标准化和商业化生产制造，而广泛应用于各种流量计量场合，特别是天然气计量场合。1

2、980年，终于产生了它的国际标准ISO5167。节流件孔板的种类有很多，分别适用于不同的计量条件。例如有同心圆孔板、圆缺孔板、偏心孔板、锥形入口孔板、双斜孔板等。其中标准化程度最高，实验最成熟的数同心圆锐孔板，称为标准孔板。孔板流量计是一套组合测量系统，其中孔板节流装置（如常用的孔板伐）为差压发生装置，称为一次部份；二次部份为各种机械、电子、机电一体式差压计、变递器等差压检测和流量积算等仪表。这相当于用杆秤称重，其一次部份为秤铊，二次部份为秤杆。仅有秤铊或秤杆是不能用来秤量的。由于非标准的孔板流量计使用较少，故本讲座主要讲解标准孔板流量计，

3、即以同心圆锐孔板作为节流元件的孔板流量计，我公司现使用的均属于此类。一、测量原理充满管道的流体（例如天然气），当它流经管道内的节流件时（例如标准孔板），流体流速在孔板开孔处将形成局部收缩，因而流速加快，则其静压力降低。于是在孔板前后便产生了压差。理论和实验证明，流体流量越大，产生的差压就越大，这样就可以通过检测差压的大小来衡量流量的大小。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（能量守衡定律）为基础的。差压的大小不仅和流量还与其它许多因素有关，例如流体的物理性质不同，其所产生的差压也是不同的。按照上述原理进行流体流量测量，

4、其结果可按下面两式计算：q＝.ε.式中：qm—质量流量，（千克/秒）qv—体积流量，m3/s(立方米/秒)C—流出系数ε—（孔板开孔直径除以测量管内径）d—工作条件下孔板孔径，m(米)D—工作条件下上游管道内径，m（千克/立方米）由上式可见，流量随着C、ε、d、、、六个参数的变化而变化。这六个参数中d（孔板开孔直径）、（密度）、（孔板开孔直径与管道直径之比）、为测量值；C与ε不能通过实测得到，可通过相应软件计算得出，其实际值与计算得出的值（标准值）之差即为测量系统的误差来源之一。一、孔板流量计的组成如前所述，孔板流量计为组合测量系统，分为一

5、次部份和二次部份。1、一次部份。一次部份实为差压发生装置，它的功能就是产生符合要求的差压（在节流件孔板两侧产生的压力差）。它的组成及在管路中的安装见下图。上图中,l1和l2分别为孔板前后等直径的直管段部份。其中上游侧10D长度（D为直管段的内径）和下游侧4D长度应采用机械加工使其达到光滑管要求，与孔板及夹持器（对孔板伐而言指伐体及相关元件）成套供货。10D与4D长度的直管段分别称为前后测量管。其余长度的直管段可选用新轧制的等径无缝钢管与测量管连接，其要求为用肉眼目测管段应是直的和圆的，但其与测量管连接处不得有任何异物（如焊瘤、垫片等）突入管

6、腔，以避免对流体流态的扰动。l1、l2内除测量管外的直管段与测量管的错边量不应大于测量管平均内径的±2%为合乎要求。以上为一次装置现场安装中最基本也是极为重要的技术要求。l1、l2长度由设计给定。图中的所谓阻流件是指流程中必需的阀门、弯头、三通、大小头等管路附件。孔板流量计的取压方式有多种，最常用的有角接取压和法兰取压两种。所谓取压方式的不同是指取压孔中心至孔板上、下游端面的距离不同。如角接取压则此距离为零；法兰取压其距离为25.4±0.5mm(D小于150mm)或25.4±1mm(D大于或等于150mm至1000mm)。取压方式不同，其实

7、用流量计算公式是不同的。我们常用的高级孔板伐为法兰取压。2、二次部份。孔板流量计的二次部份就是把节流装置（孔板伐）产生的差压量值实时地检测出来，为最终的流量计算创造必要条件。因为节流装置只是产生了差压，而确定差压的大小准确值则需要二次部份来完成。传统的孔板流量计一次部份和二次部份是分开供货的。现也有供货厂商将其集成于一体。最早使用于差压测量的是U型管水银计，不仅准确度低，且水银蒸汽泄露易使值班工人汞中毒。后多用机械式双玻纹差压计，采用开方不等分圆形记录卡片每24小时一张连续记录差压与静压力，后使用求积仪求得平均差压格数再代入有关公式计算得出

8、其日流量。双玻纹差压计的准确度为1级。随着计算机技术的发展，孔板流量计测量系统中的二次部份和积算部份已逐步为变递器（见图二）与流量计算机所代替。常用的差压变送器的原理是差压作用于