差压式流量计模板

流体流经节流孔板时，压力和 流速的变化情况
流速变快， 节流孔板 压力变小
测量原理
在管道中流动的流体具有动压能和静压能，在一定条件下这 两种形式的能量可以相互转换，但参加转换的能量总和不变。 用节流元件测量流量时，流体流过节流装置前后产生压力差 Δp(Δp=p1-p2)，且流过的流量越大，节流装置前后的压差也 越大，流量与压差之间存在一定关系，这就是差压式流量传感
b) 差压仪表在管道上方
清洁液体时安装示意图
② 被测流体为清洁的干燥气体时，导压管路安装方 式如图所示 ：
a)垂直管道差压仪表在管道下方
b) 差压仪表在管道上方
清洁干气体时的安装图示意图
③ 被测流体为蒸汽时，导压管路安装如图所示。
测量蒸汽时的安装图示意图
④ 被测流体为洁净湿气体时，导压管路安装如图 所示。
2 2 p 1 v1 p2 v2 ρ1 2 ρ2 2
流体的连续方程为： Av1 ρ1 A0 v 2 ρ 2 式中：A为管道截面积， A 0为节流件开口截面积 联立解得流量和压差间 的流量方程为： 体积流量：q v αA0 2 Δp ； 质量流量： q m αA0 2ρp ρ
1260β2D≤Re
（2）标准喷嘴


ISA 1932喷嘴
长径喷嘴
ISA 1932喷嘴
长径喷嘴
2. 非标准节流装置
（1）低雷诺数：1/4圆孔板，锥形入口孔板，双重孔板， 双斜孔板，半圆孔板等； （2）脏污介质：圆缺孔板，偏心孔板，环状孔板，楔 形孔板，弯管节流件等； （ 3 ）低压损：罗洛斯管，道尔管，道尔孔板，双重文 丘里喷嘴，通用文丘里管等； （4）脉动流节流装置； （5）临界流节流装置：音速文丘里喷嘴； （6）混相流节流装置。
经典文丘里管
文丘里喷嘴。
（1）标准孔板 同心直角边缘孔板
标 准 孔 板 图
孔板的三种取压方式
表7.2.3 标准孔板使用范围（d和D的单位用mm）
角接取压
法兰取压 d≥12.5 50≤D≤1000 0.20≤β≤0.75
D（D/2） 取 压
5000≤Re （0.20≤β≤0.45）
10000≤Re （0.45<β）
差压式流量计
取压方式 差压式流量计是通过测量节流件前后压力差p来实 现流量测量的，而压力差 p的值与取压孔位置和取压 方式紧密相关。节流装置的取压方式有以下5种，各种取 压方式及取压孔位置如图6.1所示． (1)角接取压: 上下游取压管位于孔板(或喷嘴)的前后 端面处。角接取压包括单独钻孔和环室取压。如图6.1中 l—l位置。 (2)法兰取压：上下游侧取压孔的轴线至孔板上、下游侧 端面之间的距离均为25.4±0.8mm（1inch)。取压孔开 在孔板上下游侧的法兰上．如图6.1中2—2位置。
器测量原理。由于流动是稳定不变的，即流体在同一时间内通
过管道截面A和节流件开孔截面A0的流体量应相同，这样通过截 面A0的流速必然比通过截面A时快。在流速变化的同时，流体的 动压能和静压能也发生变化，根据能量守恒定律，因而在孔板 前后出现了静压差。通过测量此静压差便可以求出流量。
差压式流量计
假设入口前的流速为 v1，密度为1，静压为p1；流过节流件时的流速 v 2， 密度为 2，静压为p 2；则对于不可压缩理想 流体（1 2），能量方程为：
变送器的输出电流就与流量成线性关系。显示仪表则
显示流量的大小。 要使仪表的指示值与通过管道的实际流量相符， 必须做到以下几点：
（ 1 ）差压变送器的压差和显示仪表的流量标尺有若干种规格，选择 时应与节流装置孔径匹配。 （2）在测量蒸汽和气体流量时，常遇到工作条件的密度ρ与设计时 的密度ρc不相同，这时必须对示数进行修正。
（3）显示仪表刻度通常是线性的，测量值（差压信号）要经过开方
运算进行线性化处理后再送显示仪表。 （4）节流装置应正确安装。 （5）接至差压变送器的压差应该与节流装置前后压差相一致，这就 需要正确安装差压信号管路，信号管路安装举例(如下)：
① 被测流体为清洁液体时，导压管路安装方式如 图所示。
a)垂直管道差压仪表在管道下方
差压式（也称节流式）流量变送器外形图
7.2.1差压式流量计组成及测量原理

1. 差压式流量计组成 2. 测量原理
差压节流式流量计
节流装置是差压式流量传感器的流量敏感检测元件，是 安装在流体流动的管道中的阻力元件。所谓节流装置，就是 在管道中段设置一个流通面积比管道狭窄的孔板或者文丘里 喷嘴，使流体经过该节流装置时，流束局部收缩，流速提高， 压强减小。常用的节流元件有孔板、文丘里管。 它们的结 构形式、相对尺寸、技术要求、管道条件和安装要求等均已 标准化，故又称标准节流元件。 节流式流量计的缺点是流体通过节流装置后，会产生不可
7.2 差压式流量计
差压式（也称节流式）流量变送器是基于流体流动的节流 原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量 测量的。它是目前生产中测量流量最成熟，最常用的方法 之一。由节流式变换元件，节流装置(检测件如孔板喷嘴、 文丘里管等)和用来测量节流元件前后静压差的差压计(差压 转换和流量显示仪表)组成。通常是由节流装置产生的压差 信号，通过差压流量变送器转换成相应的标准电信号，以 供显示、记录或控制用。 按检测件的作用原理分: 节流式、动压头式、水力阻力式、离心式、动压增益式 和射流式等几大类， 节流式和动压头式应用最为广泛。 节流式特点： 结构简单、使用寿命长，适应能力强，几乎能测量各种 工况下的流量。
式中：为流量系数，它与节流 装置的结构形式、取压 方式、节流装置 开孔直径和管道直径比 以及流体流动状态等有 关。对于标准节流件， 可 从手册中查到。 对可压缩流体，公式中 引入流速膨胀系数 ，变为： q v αA0 2 Δp ρ1 q m αA0 2ρ1 p
由流量基本方程式可以看出，被测流量与差压Δp 成平方根关系，对于直接配用差压计显示流量时，流 量标尺是非线性的，为了得到线性刻度，可加开方运 算电路或加开方器。如差压流量变送器带有开方运算，
标准节流元件
标准孔板 标准喷嘴
结构简单，安装方便，适合大流量的测量
标准文丘里管
结构复杂，压力损失比孔板小
节流装置的另一种形式——文丘里管或文丘里
喷嘴
文丘里喷嘴的压力损失较小。
流体入口
狭窄部位
文丘里喷嘴原理示意图
文丘里喷嘴结构图
前取压口
后取压口
文丘里喷嘴在 管道中的位置
常用的节流装置
文丘利管
喷嘴
逆的压力损失。另外，当流体的温度t 、压力p1变化时，流
体的密度将随之改变。所以必须进行温度、压力修正。
(a) 孔板
(b)文丘里管
节流装置（取
压管及内部的节 流孔板）
后取压管
前取压管 流体通过节 流孔板时， 流速加快， 后取压管处 的压力减小。
节流孔板
节流装置外形
后取压管
节流孔板
测量原理


差压式流量计
6.1 各种取压位置图
差压式流量计
标准取压装置
标准取压装置是国家标形中规定的两种取压装置，即角接取压 装置和法兰取压装置。其中角接取压适用于孔板和喷嘴，而法 兰取压仅用于孔板。 (1)角接取压装置
角接取压装置可以采用环室或夹紧环(单独钻孔)取得节流 件前后的差压。
（2）法兰取压装置
法兰取压装置由两个带取压孔的取压法兰组成。
文丘利管压力 损失最小，而 孔板压力损失 最大。
孔板
标准型节流装置

节流装置=节流元件+取压装置+上下游测量导管
图7.2.3 标准型节流装置 （a）孔板 （b）喷嘴
1. 标准型节流装置

标准节流装置 ISO 5167或GB／T2624中所 包括的节流装置称为标准节流装置。

标准孔板 标准喷嘴

当流体流经管道内的节流 件时，流速将在节流件处 形成局部收缩，因而流速 增加，静压力降低，于是 在节流件前后便产生了压 差。 流体流量愈大，产生的压 差愈大，这样可依据压差 来衡量流量的大小。 基础：流体连续性方程 （质量守恒定律）和伯努 利方程（能量守恒定律）。 压差影响因素： 流量、节流装置形式、管 道内流体的物理性质（密 度、粘度）
差压式流量计
（3)径距取压：上游侧取压孔的轴线至孔板上游端面的距 离为1Dm±0.1Dm，下游wenku.baidu.com取压孔的轴线至孔极下游端 面的距离为0.5Dm。如图6.1中的3-3位置（Dm管道直 径）。 (4)理论取压：上游侧取压孔的轴线至孔板上游端面的 距离为lDm±0.1Dm，下游侧取压孔的轴线至孔板上游端 面的距离因 值不同而异。该距离理论上就是流束收缩 到最小截面的距离。如图6.3中的4—4位置。 (5)管接取压：上游侧取压孔的轴线至孔板上游端面的距 离为2.5Dm，下游侧取压孔的轴线至孔板下游端面的距离 为8Dm．如图6.1中的5—5位置．该方法使用很少．
导压管的配置
节流装置输出的压力差是从节流装置的前后
取压孔取出的。从取压孔到差压变送器的导压
管的配置也应按照规定的标准安装。如果被测 流体是气体，导压管应从节流装置的上方引出， 以免混杂在气体中的液滴堵住取压管；如果被 测流体是液体，导压管应从节流装置的下方引 出，以免混杂在液体中的气体影响取压。
导压管配置图
选用考虑要点
仪表性能方面 (1) 精确度、重复性、线性度、流量范围 ⑵压力损失 流体特性方面 ⑴流体物性参数的确定 (2)流体的腐蚀、磨蚀、结垢、脏污等 安装条件方面 流件前后有必要直管段长度 环境条件方面
引压管线
取压方式
环室取压
单独钻孔取压
法兰取压
标准喷嘴取压方式
在国际标准中，规定了两种取压方式——角接取压和法兰 取压。角接取压装置有两种结构形式，即环室取压结构和单 独钻孔取压结构。标准孔板可以采用角接取压或法兰取压方 式，如图所示；标准喷嘴只规定有角接取压方式。
差压式流量计
差压式流量计分类表
分类原则 分 类 类 型 按产生差压 1）节流式；2）动压头式；3）水力阻力式；4）离心式；5） 的作用原理 动压增益式；6）射流式 分类 1）标准孔板；2）标准喷嘴；3）经典文丘里管；4）文丘里喷 嘴；5）锥形入口孔板；6）1/4圆孔板；7）圆缺孔板；8）偏 按结构形式 心孔板；9）楔形孔板；10）整体（内藏）孔板；11）线性孔 分类 板；12）环形孔板；13）道尔管；14）罗洛斯管；15）弯管； 16）可换孔板节流装置；17）临界流节流装置 1）标准节流装置；2）低雷诺数节流装置；3）脏污流节流装 按用途分类 置；4）低压损节流装置；5）小管径节流装置；6）宽范围度 节流装置；7）临界流节流装置；
测量洁净湿气体时的安装图示意图
差压式流量计
历史悠久、技术成熟、应用最广泛。
孔板
引压 管
测量对象：流体方面，单相、混相、洁净、脏污； 工作状态：常压、高压、真空、常温、高温、低温； 管径方面：从几毫米到几米；
流动条件：亚音速流、临界流、脉动流
差压 计
节流式特点： 结构简单、使用寿命长，适应能力强， 几乎能测量各种工况下的流量。
差压式流量计
选用考虑要点
差压流量计应用领域极其广泛，封闭管道各种测量对象都有应 用：流体方面，单相、混相、洁净、脏污；工作状态方面，常压、 高压、真空、常温、高温、低温；管径方面，从几毫米到几米； 流动条件方面：亚音速流、临界流、脉动流。 20 世纪 50 年代以 前在过程控制工程中几乎是唯一流量计，选用考虑因素的五个方 面为仪表性能、流体特性、安装条件、环境条件和经济因素 (1)仪表性能方面从精确度、重复性、线性度、流量范围和范围 度方面考虑； (2)流体特性方面从流体物性参数的确定和流体的腐蚀、磨蚀、 结垢、脏污等方面考虑； (3)安装条件方面要应用标准文件中的流出系数和可膨胀性系数， 必须令投用的节流装置与标准节流装置达到几何相似和动力学相 似，现场的安装条件是达到这两个相似的重要因素
差压式流量计组成
节流装置：安装于管道中产生差压，把被测流体的流量转换成 压差信号。
引压导管：取节流装置前后产生的差压，传送给差压变送器。 差压计：对压差信号进行测量并显示出测量值，与节流装置配 套使用组成差压式流量计。工业上常用的：差压计有双波纹管 差压计、膜片式差压计和浮标式差压计。 差压变送器：产生的差压转换为标准电信号（4-20mA），常用 的有气动差压变送器、电动差压变送器和电容式差压变送器。