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(yùn)行、維護(hù)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(shí)驗(yàn)方法確定。在進(jìn)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(fù)荷情況計算的孔板，用來測量大負(fù)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(dú)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(dá)不到預(yù)定的要求時，其測量準(zhǔn)確度仍難保證。所以，在實(shí)際應(yīng)用時，為了加工和安裝方便，常使用單獨(dú)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(xì)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(diǎn)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(shí)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(shí)現(xiàn)差壓信號的遠(yuǎn)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(fù)壓P2。

V錐流量計具有如下特點(diǎn):

(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(dá)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(hù)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(kuò)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(diǎn)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(yùn)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(yùn)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(diǎn)和低點(diǎn)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(yùn)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(jìn)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(jìn)人導(dǎo)壓管，被測介質(zhì)為氣體時，應(yīng)防止水或臟污物進(jìn)人導(dǎo)壓管。

將差壓計的引壓管線上的閥及正負(fù)壓室間的平衡閥制造成專門的閥門組件，這就是實(shí)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(yùn)

差壓式流量計的投運(yùn)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(fù)壓閥。差壓式流量計投運(yùn)操作完成如果需要停運(yùn)，其儀表三閥組操作的順序與上述相反差壓式流量計投運(yùn)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。