环形孔板流量计的特点和应用

节流装置是利用测量管内流通面积的改变使流动的流体产生静压力差的-类流量仪表 1]。尽管流量仪表的种类有近百种，但节流装置依然是用量最大的仪表种类之-。

本文介绍的环形孔板节流装置是对美 国 1939年- 项发明的创新性改进 (主要是对取压方式进行了改进)。此发明已分别于 1992年、1998年两次在本质上被进行 了改进。均取得了国家实用新型专利↑年来 ，环形孔板在高炉煤气、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、伴生气和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、耐高温防变形、耐腐蚀等方面优势明显[2]。

1 工作原理标准孔板 的最小流通截面是孔板 中心 的圆孔 ，流体通过时因流通 面积 的突然减小而加速 ，流体绕过孔板入 口边缘时产生的边界层是 圆柱形 。环形孑L板的最小流通截面是测流板的外缘和管 内壁形成的圆环.流体通过时因流通面积的突然减小而加速，流修改稿收到 日期 ：2012-12-24。

第-作者林福成(1958-)，男，1986年毕业于河南理工大学自动化专业，获学士学位，工程师；主要从事流量仪表的研发工作。

《自动化仪表》第34卷第8期 2013年8月体绕过测流板人 口边缘时产生 的边界层也是 圆柱形，与标准孑L板对流体产生阻力的机理是相近的。

因此，孔板或测流板对流体造成的阻力系数是也相近的，这就使两者有可能具有相近的流出系数 j。

环形孔板与标准孔板的区别是：标准孑L板的最小流通面是与管轴线 同轴的圆，环形孔板 的最小流通面是与管轴线同轴的圆环，从流场的对称性考虑，两者都优于圆缺孔板和偏心孔板；另-方面，环形孔板把中间流速高、靠近管壁处流速低的流动模式强制变成了测流板附近的靠近管壁处流速高 、中间流速低”的流动模式，相当于流场的二次分配，进人环形孔板的上游流场如果因上游局部阻力件的干扰产生了畸变(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 j。

节流装置的原理是依据伯努利方程和流体连续性方程 ]。经过单位换算，环形孔板的基本方程式为 ：f，o2q 0.126 43 /Z (1)q 1-式中：q 为流体的质量流量，kg/h；C为流出系数，经过流量或抽样标定、几何尺寸检查即可得知；占为可膨胀性系数，对于液体 l；JBd /D为直径比，其中，d 为工作条件下节流件最胸面处的等效流通直径，mm；D为工作条件下仪表测量管的内径，mm；77环形孔板流量计的特点和应用 林福成。等AP为从节流件上 、下游取压 口处测取 的差压 .kPa；P 为仪表安装 处上 游段工作 条件 下 的流体 密度 ，kg/m。。

由此可见.环形孑L板的基本方程式与-般节流装置的基本方程式是相同的，所不同的是取压方式和流出系数。由于环形孔板不是标准孔板 ，故在样机试验时必须进行流体实流标定，在获得流出系数与产品结构的相互关系.并且取得足够多的数据以后 ，才有可能采取抽样标定。

2 产品的特点环形孔板节流装置的特殊结构决定了它具有许多特点，这些特点不但有理论根据，而且已通过现场使用效果证明。其主要特点如下。

① 结构牢固、性能稳定、工作可靠.基本上是免维护仪表”。

精度高、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：节流件和测量管 内壁都是形状简单的圆形，容易达到较高的尺寸精度、较严的形位公差，利用干式标定”就能获得高精度.流出系数离散度校因此，本仪表 的实际使 用精度 比标准孔板高。

③ 流体进入仪表本体后经过测流板的突然阻挡，被强制再分配，并均化了流体进入时的畸变，通过环孔节流再加上均压环”取压装置，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-个直角弯头的下游，有 3D长度的前直管即可满足要求，在-个收缩接头的下游 ，有 0.5D长度的前直管即可满足要求 ]。

④ 环形孔板节流装置不但可以测量-般流体的流量，还可以测量含杂质的流体流量。因为本产品的检测件结构形式与标准孔板有本质不同，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中心的同心圆。流体中的杂质流速较低，-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，导致取压口堵塞，影响测量精度，即使是圆缺孔板或偏心孔板。也避免不了这种故障 ]。然而对于环形孑L板流量计，流体中的杂质会随着主流-起高速通过最小流通截面(环隙)，不容易堆积在测流板附近 ，取压口远离滞流区，不容易堵塞，且采取了多个取压El(冗余设计)并联在均压环上，只有全部堵死才会失效，这就加大了检修周期。此外，在防堵型环形孔板流量计”的均压环上与取压口正对着的管壁处设有堵头”或排污球阀，可定期旋开排污或用捅条疏通杂物。对含尘量更大的流体，可以选带隔离膜片的差压变送器，使堵塞的可能性更校在测量焦炉煤气等含有黏附物的流体时，可以选带有清污窗口”的防堵型流量计，定期打开窗口、彻底清理测流板附近的黏附物。

⑤ 本流量计的检测件--测流板”的周边无约束，可以自由热膨胀，在高温流体中测流板尺寸的变化可以计算出来 .能保持关键部位--测流板外沿的形状和尖锐度，因而流出系数不变。对于标准孔板。其周边受法兰的强力约束，高温下的膨胀量只有伸向板内孔边缘 .本应是尖锐直角的人 口边缘却变成了喇叭口，改变了流出系数.从而产生较大误差，由此可见，本产品适用于测量高温流体的流量。

⑥ 采用标准孔板测量过热蒸汽、饱和蒸汽的流量，停汽时形成的冷凝水会堆积在孔板的两侧。再次通汽时必须把这些冷凝水带走 ，否则可能引起水锤现象，还会产生测量误差。若采用本产品，就不可能产生这些问题。因此，本产品适用于测量水蒸汽的流量。

⑦ 对高压流体，电力行业为确鄙靠性常采用直接焊接方式，本产品的高压型适合这种诚，工作可靠，而且成本比标准孔板低。

⑧ 对于腐蚀性流体，不但要求检测件材质耐腐蚀，而