环形孔板流量计的原理与应用

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1、环形孔板流量计的原理与应用开封仪表有限公司差压流量计分公司王高甫邵朋诚小金河南省开封市邮编475002电话：0378-2950853摘要以环形孔板为流量检测件的新型仪表-…环形孔板流量计已经在冶金、石化、化工、电力等行业获得了成功应用。本文从环形孔板和标准孔板的比较入手，说明了环形孔板的原理、特点，以实例介绍了它的应用。关键词节流装置环形孔板测流板取压方式流出系数1：前言节流装置是利用测量管内流通面积的改变使流动的流休产牛静压力差的一类流量仪表。它的丿力史悠久、种类繁多、用途广泛。尽管当今流量仪表的种类冇近百种，节流装置

2、依然是用量最大的一种。支撑这“冠军”宝朋的有三大支柱：节流装置已有品种的改进和提高；节流装置新品种的不断出现并获得推广应用；与节流装置相配套的差压变送器及显示仪表在性能和质量方面发展迅速。本文介绍的环形孔板节流装置是作者对美国1939年一项发明的创新性改进,作者于1992年、1998年两次对早先的环形孔板进行了本质性改进，两次取得了国家实用新型专利。近年來，在高炉煤气、焦炉煤气、混合煤气、转炉煤气、水煤气、半水煤气、天然气、循环冷却水、工业废水、过热蒸汽、热空气、烟气等介质的流量测量中获得了成功应用，在解决防堵塞、防堆积

3、、耐高温防变形、耐腐蚀等方面有突出的特点。2:工作原理标准孔板的最小流通截而是板（孔板）片屮心的圆孔，流体通过时因流通而积的突然收缩而加速，流体绕过孔板入口边缘时产生的附面层是闘柱形。环形孔板的最小流通截面是板（测流板）片的外缘和管内壁形成的圆环，流体通过吋因流通面积的突然收缩而加速，流体绕过测流板入口边缘吋产生的附面层也是圆柱形，对流体产生阻力的机理是相近的。因此孔板或测流板对流休造成的阻力系数是相近的，这就使两者有可能具有相近的流出系数。环形孔板节流装置结构简图标准孔板节流装置结构简图由图可见，环形孔板与标准孔板的区

4、别是：标准孔板的最小流通面是与管轴线同轴的I员I柱,环形孔板的最小流通面是与管轴线同轴的圆环柱，从流场的对称性考虑，都优于圆缺孔板、偏心孔板；另一方面，环形孔板把屮间流速高、靠近管壁处流速低的流动模式强制变成了靠近管壁处流速高、中间流速低的流动模式，相当于流场的二次分配，进入环形孔板的上游流场如果因上游局部阻力的干扰产生了畸变(即不再轴对称)，在二次分配时就会因“均化”的趋势恢复成轴对称，就像没有受到局部阻力的干扰似的。节流装置的原理都是依据伯努利方程和流体连续性方程。经过单位换算，基本方程式是：qm=O.12643•e

5、D?•恵P・p、(1)qm:流体的质量流量[kg/h]C:流出系数[经过流量标定或抽样标定、几何尺寸检查即可知]e:可膨胀性系数[对液体£=1]B:直径比[=d/D],d：工作条件下节流件最小截面处的等效流通直径D：工作条件下仪表测量管的内径[mm]AP：从节流件上、下游取压口处测取的差压[kpa]P

6、：仪表安装处上游段工作条件下的流体密度[kg/m3]由此可见，与一般节流装置的基本方程式是一样的，所不同的是取压方式和流岀系数。由丁•它不是标准孔板，在样机试验时必须进行流体的实流标定，获得流出系数与产品结构的相互关系，在

7、取得足够多的数据以后，才有可能采取抽样标定。3：产品的特点本产品的特殊结构决定了它在应用时的诸多特点，这些特点不但在理论上是有根据的，而且也已经被现场使用证明。比较突出的是：(1)：结构牢固、性能稳定、工作可靠，基木上是“免维护仪表”。(2)：仪表本体是一段直的测量管，内壁经过加工，精度高，而标准孔板要另订一段直管段才能达到同样效果。安装误差(偏心、密封垫片伸入管道等)对仪表的测量几乎没有影响，因此本仪表的使用精度比标准孔板高。(3)：节流件和测量管内壁都是形状简单的圆形，容易达到高的尺寸精度、严的形位公差，利用“抽样标

8、定”就能获得高精度，流出系数稳定性好。(4)：流体进入仪表本体后经过测流板的突然阻挡，强制再分配均化了來流时的畸变，通过环孔节流再加上“均压环”取压机构，使得进入差压变送器的测量值(差压)很少受上游局部阻力的影响。例如：在一个直角弯头的下游，有3D长度的前直管即可，在一个收缩接头的下游，有0.5D长度的前直管即可。(5)：木产品不但可以测量一般流体的流量，还可以测量含杂质的流体流量。因为木产品的检测件结构形式与标准孔板冇本质不同，本产品最小流通面是紧贴管内壁的圆环，而标准孔板最小流通面是处于管屮心的同心圆。流体屮的杂质流

9、速较低，一般是紧贴着管壁边流动，在标准孔板的附近，杂质流得更慢，很容易沉淀堆积，以至于影响测量精度或堵塞取压口。即使是圆缺孔板或偏心孔板，也避免不了这种故障。然而对于环孔节流式流量计，流体屮的杂质随着主流一起高速通过最小流通截面(环隙)，不大可能堆积在测流板附近，取压II远离滞流区，不容易堵塞，何况采取了多个取压口(