孔板流量计工作原理.docx
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孔板流量计工作原理
孔板流量计工作原理
充满管道的流体，当它们流经管道内的节流装置时，流束将在节流装置的节流件处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力低，于是在节流件前后便产生了压力降，即压差，介质流动的流量越大，在节流件前后产生的压差就越大，所以孔板流量计可以通过测量压差来衡量流体流量的大小。
这种测量方法是以能量守衡定律和流动连续性定律为基准的。
孔板流量计又称为差压式流量计，是由一次检测件（节流件）和二次装置（差压变送器和流量显示仪）组成，广泛应用于气体、蒸汽和液体的流量测量。
具有结构简单，维修方便，性能稳定，使用可靠等特点。
详细介绍:
一、概述 孔板流量计又称为差压式流量计，是由一次检测件（节流件）和二次装置（差压变送器和流量显示仪）组成，广泛应用于气体、蒸汽和液体的流量测量。
具有结构简单，维修方便，性能稳定，使用可靠等特点。
孔板节流装置是标准节流件可不需标定直接依照国家标准生产，1.国家标准GB2624-81<流量测量节流装置的设计安装和使用；2.国际标准ISO5167<国际标准组织规定的各种节流装置；3.化工部标准GJ516-87-HK06。
二、工作原理 充满管道的流体流经管道内的节流装置，在节流件附近造成局部收缩，流速增加，在其上、下游两侧产生静压力差。
在已知有关参数的条件下，根据流动连续性原理和伯努利方程可以推导出差压与流量之间的关系而求得流量。
孔板流量计由截流元件孔板、均压环、三阀组和智能多参数变送器组成。
三阀组：
三阀组的作用是将差压变送器的正负压室与引压管导通或切断，导通或切断差压变送器。
停用时：
关闭负压阀,打开平衡阀,关闭正压阀.
投用时：
打开正压阀,关闭平衡阀,打开负压阀.在有隔离液的情况下要确保三阀组不能同时打开,防止隔离液因为差压而跑掉.
五阀组比三阀组多2个排污阀。
初次使用时应先打开平衡阀，再打开低压侧负压阀，接着是打开高压侧正压阀，最后关闭平衡阀，变送器工作，这样操作很好的保护了变送器。
在变送器的工作过程中也可以打开平衡阀给变送器调零等操作
孔板流量计的安装位置是直管的前10D后5D。
造成孔板测量不准的几个原因：
若孔板装反了，造成变送器指示偏小；
孔板厚度超过规定值，流量偏大；
孔板开孔圆筒部分长度太长，流量偏大；
取负压孔距离孔板端面距离偏大，流量偏大。
孔板流量计指示偏大的原因可能是孔板的磨损，引起管子堵塞，造成压差大，引起流量大。
孔板负压管不畅通，流量偏大。
负压管有泄漏，也会引起指示偏大。
磁翻板液位计根据浮力原理和磁性耦合作用原理工作的。
当被测容器中的液位升降时，液位计主导管中的浮子也随之升降，浮子内的永久磁钢通过磁耦合传递到现场指示器、驱动红、白翻柱翻转180°，当液位上升时，翻柱由白色转为红色，当液位下降时，翻柱由红色转为白色，指示器的红、白界位处为容器内介质液位的实际高度，从而实现液位的指示。
孔板流量计安装
节流装置的安装和适用于下列管段和管件有关：
节流件上游侧第一阻力件、第二阻力件，节流件下右侧第一阻力件，从节流件上游第二阻力件到下游第一阻力件之间的管段以及差压讯号管路等。
1、管道条件：
（1） 节流件前后的直管段必须是直的，不得有肉眼可见的弯曲。
（2） 安装节流件用得直管段应该是光滑的，如不光滑，流量系数应乘以粗糙度修正稀疏。
（3） 为保证流体的流动在节流件前1D出形成充分发展的紊流速度分布，而且使这种分布成均匀的轴对称形，所以
1） 直管段必须是圆的，而且对节流件前2D范围，其圆度要求其甚为严格，并且有一定的圆度指标。
具体衡量方法：
（A） 节流件前OD，D/2，D，2D4个垂直管截面上，以大至相等的角距离至少分别测量4个管道内径单测值，取平均值D。
任意内径单测量值与平均值之差不得超过±0。
3%
（B） 在节流件后，在OD和2D位置用上述方法测得8个内径单测值，任意单测值与D比较，其最大偏差不得超过±2%
2） 节流件前后要求一段足够长的直管段，这段足够长的直管段和节流件前的局部阻力件形式有关和直径比β有关，见表1（β=d/D, d为孔板开孔直径，D为管道内径）。
（4） 节流件上游侧第一阻力件和第二阻力件之间的直管段长度可按第二阻力件的形式和β=0。
7（不论实际β值是多少）取表一所列数值的1/2
（5） 节流件上游侧为敞开空间或直径≥2D大容器时，则敞开空间或大容器与节流件之间的直管长不得小于30D（15D）。
若节流件和敞开空间或大容器之间尚有其它局部阻力件时，则除在节流件与局部阻力件之间设有附合表1上规定的最小直管段长1外，从敞开空间到节流件之间的直管段总长也不得小于30D（15D）。
节流件上下游侧的最小直管段长度表1
节流件上游侧局部阴力件形式和最小直管段长度L
注：
1、上表只对标准节流装置而言，对特殊节流装置可供参考
2、列数系为管内径D 的倍数。
3、上表括号外的数字为“附加相对极限误差为零”的数值，括号内的数字为“附加相对极限误差为±%”的数值。
即直管段长度中有一个采用括号内的数值时，流量测量的极限相对误差τQ/Q。
应再算术相加%亦即（τQ/Q+）%
4、若实际直管段长度大于括号内数值，而小于括号外的数值时，需按“附加极限相对误差为%”处理。
（1） 直流件安装在管道中，其前端面必须与管道轴线垂直，允许的最大不垂直度不得超过±1°。
（2） 节流件安装在管道中后，其开孔必须与管道同心，其允许的最大不同心度ε不得超过下列公式计算结果:
ε≤（1/β-1）。
（3） 所有垫片不能用太厚的材料，最好不超过0.5mm，垫片不能突出管壁内否则可能引起很大的测量误差。
（4） 凡是调节流量用的阀门，应装在节流件后最小值管段长度以外
（5） 节流装置在工艺管道上的安装，必须在管道清洗吹扫后进行。
（6） 在水平或倾斜管道安装的节流装置的取压方式。
1） 被测流体为液体时，为防止气泡进 工艺管道
入到牙关，取压扣应处于工艺管道
中心线下偏≤45°的位置上正负取 αα α1
压口处于与管道对称位置时，两者
应在同一水平面上（见图5） 截止阀
α=α1≤45°
图5
2） 被测流体为气体时，为防止液体 截止阀 导压管
（冷凝液）进入导压管，取压口应处
工艺管道中心管道上方线上插≤45°
的位置，正负取压口处于与管道对 α α1
称位置时，两者应在同一水平线上。
（见图6）
工艺管道
α=α1≤45°
图6
3） 被测流体为蒸汽时，应保证冷凝器
中冷凝液面恒定和正负导压管上的 截止阀
冷凝面高度一致，正负压口处于与
管道对称位置时，两者应在同一水
平面上（见图7）
工艺管道
图7
上述三种取压口的安装量式，均可与管道对称和管道的同一侧进行安装。
（7） 安装节流装置的管道处于垂直时，冷凝器应处于同一水平位置上，这样可以消除因取压孔位置高度不同而引起的测量误差。
（8） 导压管应按被测流体的性质和参数使用耐压，耐腐蚀的材质制造，其内径不得小于6㎜长度最好在16M之内，视被测流体性质而安，不同长度下的最小内径见表2
导压管的内径和长度表2
导压管长度
导压管内径
被测流体＜00045000-90000
水、水蒸汽、干汽体7～91013
湿汽体131313
低，中粘度表的油品131925
脏的液体和气体252538
（9） 安装差压信号 按1：
10倾斜度敷设。
四、安装方式与使用
1、 安装方式
（1）
（1）测量液体 2、 节流装置 ≤45°
测量液体流量时工艺管道水 4、
平安装，差压变送器的位置 放出空气
处于节流装置下方时，取压 3、 倾斜度
口应在节流装置的水平中心 输出 至下 ＞1：
10
轴线下偏45°角引出，这 水道
可以消样除由流体传放出的 输入 5
气体进入导压管和差压变送 气源
器（如图8）。
若差压变送器 1、 ＋ － 至下水道 至仪表
处于节流装置的上方时，除 图8测量液体，仪表低于节流装
取压口下偏≤45°角然后向 置
上引导压管外，应在导压管 1、仪表 2、节流装置 3、
上的最高点装置集器或排气 冲洗阀 4、导压管 5、沉
阀。
（如图9） 积器
放出
空 气 3
6
至仪表
输出
气源 图9测量液体，仪表高于
节流装置
1 ＋ － 放出 1、仪表 2、节流装置
空气 3、排气阀 4、导压管
b） 5、沉积器 6、空气收集
4 5 器。
2 至下水道
≤45°
α）
（2） 测量水蒸汽
测量蒸汽流量时，安装方式一般为差压变送器低于、高于节流装置两种。
（如图12）取压口位置应附合上述安装要求，并在导压管制高点处装上放气阀和气体收集器。
a）
2 图10测量蒸汽，仪表低
全节流装置 于节流装置
4 倾斜度＞1：
10 1、仪表 2节流装置
3、冲洗阀 4、导压管
3 5、隔离器
输出 至仪表
气源 5
1 b）
＋ －
至下水道
（3） 测量气体
测量介质为清洁的气体流量时，安装方式一般为差压变送器高于、低于节流装置两种（如图11、12）取压口位置应符合上述安装要求，当差压变送器低于节流装置时，导压管必须向下弯至差压变送器，并在最低处装置放水阀和沉积器。
（4） 测量腐蚀性液体和气体
测量腐蚀性的液体和气体流量时，取压口应附合上述安装要求，不论管道是水平安装或垂直安装，差压变送器高于或低于节流装置，均必须在差压变送器和节流装置之间的隔离器，并在隔离器至差压变送器的管路内填充隔离液，使被测流体不能与差压变送器接触，以免破坏差压变送器的正常工作性能。
（如图13、14）
2、 使用
节流装置是利用流体流经节流件（标准孔板，标准喷咀）时,前后所产生的压差来计算流量的,流量与差压的平方根成正比。
即：
ΔP1
Q测= ΔP2 ·Q刻
Q测—所测得的流量值
Q测—刻度量值
ΔP1－ 计算差压值
ΔP2—实际测量差压值
应用举例：
节流装置计算结果通知书内容：
1、 被测介质：
饱和蒸气
2、 刻度流量：
25T/H
3、 计算差压：
0-4000MMH2O
4、 配用仪表型号：
（1）气动差压变送器QBC-550
测量范围：
0-4000 MMH2O
（2）气动积算器QXS-100-10
（3）气动一笔记录仪QXJ-111
流量示值读数
设当差压为3000MH2O
则
4000
ΔP1
Q测= ΔP2 ·Q刻 = 3000 ·25T/H =H
设当8小时内积算器转过字数为6658
据已知条件（刻度流量25T/H,积处器R=1000）
得25㎏/每字
则8小时产气总量为:
25㎏/每字×6658=166450㎏=吨
平均每小时产气量吨/小时
标准节流装置从制造到安装都应该符合国家标准要求,其误差可按GB-2624-81直接用计算方法确定,但在现场使用时,如在温度,压力变化较大的情况下,可按下列修正公式处理
当流体的成份不变,工作压力和工作温度改变时;对于液体
P1
qm2=qm2- p2
式中,qm2-流过节流装置的流体质量流量设计时采用的值
qm2-为温度,压力改变后的质量流量值
p1-流体密度设计时采用的值
p2-为温度，压力改变后的流体密度值
如温度，压力变化较大，引起流量系数α的改变，则用下式
式中：
α1—为设计时的流量系数。
α2—温度、压力改变后，引起的流量改变，所对应的实际流量系数对于气体；
式中:
ε1 —流体流过节流装置时设计时采用的膨胀系数
P1—“ ”压力值
T1—“ ”温度值
Z1—“ ”可压缩流体的压缩系数。
qm2、ε2、p2、T2、Z2—为温度、压力改变后的实际值。
对于蒸气，也只进午密度修正。
qm2= qm1··
标准孔板又称同心直角边缘孔板。
孔板是一块加工成圆形同心的具有锐利直角边缘的薄板。
孔板开孔的上游侧边缘应是锐利的直角。
"
差压流量计节流孔板，关于中间孔的坡口方向的说明，实物可以清晰看出大口的方向在下游侧，上游侧边缘为锐利的直角。
标准孔板开孔的上游侧边缘应是锐利的直角。
引压管也要注意,给气体取压斜向上45度
\给液体取压是斜下45度
孔板流量计的安装要求：
对直管段的要求一般是是前10D后5D，因此在选购孔板流量计时一定要根据流量计的现场工矿情况来选择适合现场工矿的流量计。
孔板安装一定要注意2引压管在水平方向上一致，也不能太长。
管道条件：
（1）节流件前后的直管段必须是直的，不得有肉眼可见的弯曲。
（2）安装节流件用得直管段应该是光滑的，如不光滑，流量系数应乘以粗糙度修正稀疏。
（3）为保证流体的流动在节流件前1D出形成充分发展的紊流速度分布，而且使这种分布成均匀的轴对称形，所以
1）直管段必须是圆的，而且对节流件前2D范围，其圆度要求其甚为严格，并且有一定的圆度指标。
具体衡量方法：
（A）节流件前OD，D/2，D，2D4个垂直管截面上，以大至相等的角距离至少分别测量4个管道内径单测值，取平均值D。
任意内径单测量值与平均值之差不得超过±0。
3%
（B）在节流件后，在OD和2D位置用上述方法测得8个内径单测值，任意单测值与D比较，其最大偏差不得超过±2%
2）节流件前后要求一段足够长的直管段，这段足够长的直管段和节流件前的局部阻力件形式有关和直径比β有关，见表1（β=d/D,d为孔板开孔直径，D为管道内径）。
（4）节流件上游侧第一阻力件和第二阻力件之间的直管段长度可按第二阻力件的形式和β=0。
7（不论实际β值是多少）取表一所列数值的1/2
（5）节流件上游侧为敞开空间或直径≥2D大容器时，则敞开空间或大容器与节流件之间的直管长不得小于30D（15D）若节流件和敞开空间或大容器之间尚有其它局部阻力件时，则除在节流件与局部阻力件之间设有附合表1上规定的最小直管段长1外，从敞开空间到节流件之间的直管段总长也不得小于30D（15D）。
节流件上下游侧的最小直管段长度表1
节流件上游侧局部阴力件形式和最小直管段长度L
注：
1、上表只对标准节流装置而言，对特殊节流装置可供参考
2、列数系为管内径D的倍数。
3、上表括号外的数字为“附加相对极限误差为零”的数值，括号内的数字为“附加相对极限误差为±%”的数值。
即直管段长度中有一个采用括号内的数值时，流量测量的极限相对误差τQ/Q。
应再算术相加%亦即（τQ/Q+）%
4、若实际直管段长度大于括号内数值，而小于括号外的数值时，需按“附加极限相对误差为%”处理。
（1）直流件安装在管道中，其前端面必须与管道轴线垂直，允许的最大不垂直度不得超过±1°。
（2）节流件安装在管道中后，其开孔必须与管道同心，其允许的最大不同心度ε不得超过下列公式计算结果:
ε≤（1/β-1）。
（3）所有垫片不能用太厚的材料，最好不超过0.5mm，垫片不能突出管壁内否则可能引起很大的测量误差。
（4）凡是调节流量用的阀门，应装在节流件后最小值管段长度以外
（5）节流装置在工艺管道上的安装，必须在管道清洗吹扫后进行。
（6）在水平或倾斜管道安装的节流装置的取压方式。
1）被测流体为液体时，为防止气泡进工艺管道
入到牙关，取压扣应处于工艺管道
应该有差别，孔板是靠流体经过时产生的差压变化来测量流量的，根据经验，安装在控制阀前，系统压力相对稳定，测量准确性高，波动也小；在控制阀后，随控制阀的开关，压力相对波动大，可能造成孔板选型与实际条件产生偏差，测量不准，不宜稳定；所以，最好安装在阀前。
孔板流量计的安装首先要弄清孔板测量流量的原理，孔板流量计是根据物流流经孔板产生的压差来测量流量的，要使孔板流量计测量准确就要尽量减少物流经过孔板前后受别的因素干扰，即使物流流动状况尽量稳定。
当然，流体在孔板前的稳定更加重要。
这就是孔板安装时前后都要保证一定直管段的原因（一般至少为前15D后5D）。
由于调节阀的节流作用，物流流过通过调节阀后很长一段距离才会稳定，因此一般会将孔板流量计放在调节阀前。
但是这并不是一成不变的，如果现场放在调节阀前不能满足直管段要求或其他如检修等别的原因也可放在调节阀后，但是此时就要求孔板安装在离调节阀较远的距离，使物流在流经孔板流量计前达到相对稳定的地方。
总之，无论孔板流量计放在调节阀前还是之后，要使孔板流量计测量准确，就须保证物流在孔板前后流动状况相对稳定。
正和的平面方为正，喇叭口方为负，平面对着液流来的方向，
标准孔板又称同心直角边缘孔板。
孔板是一块加工成圆形同心的具有锐利直角边缘的薄板。
孔板开孔的上游侧边缘应是锐利的直角。
"差压流量计节流孔板，关于中间孔的坡口方向的说明，实物可以清晰看出大口的方向在下游侧，上游侧边缘为锐利的直角。
平面一侧正压，来流方向。
经过孔板节流后产生负压。
引压管也要注意,给气体取压斜向上45度\给液体取压是斜下45度
孔板后装调节阀这种方式很值得推荐。
一般来说，孔板可以起到一定的节流降压作用，用于粗调节。
与调节阀配合可以起到的作用是，调低并稳定阀前压力，使调节阀的荷载降低，避免调节阀的动作过于频繁。
孔板安装要求一定要注意，一般说明书上有，譬如安装位置，以及（前50后10，前十后五）等
还有当是液体是要在管底部取压，气体在顶部取压。
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