论文丘里流量计的优势 - home - primary flow signal

普莱福斯流量仪表有限公司在测量城市用水及污水处理领域里是世界领先的流量计生产商。

然而这里要说明的很重要的一点是：虽然文丘里流量计精确可靠也仍然有它的局限性。最显而易见的就是测量时的压力损失，在0.7-1.7kpaG之间。但与其他流量测量装置不同的是，改进型的文丘里流量计的压力恢复段可以弥补很大一部分的压力损失。就一般的工况条件或管道尺寸来说，在文丘里的设计上对温度和压力并不存在任何限制，这就使得文丘里的适应性更强，在不同工况下，压力损失差别不会特别大。另外，为了测量范围更宽，还可以用多个差压变送器叠加使用，每个变送器分别测量一段量程。50：1和100：1的量程比可以轻松准确的达到。传统文丘里流量计由于设计的直管段太长，增加了制造成本，相对比其他流量计较贵。

设计文丘里流量计最大特点就在于从设计上来讲，几乎可以适用于任何工况条件。而且针对测量介质可选择的材质范围相当广泛。文丘里流量计的设计脚步从来没有停止过，最突出的，影响力最大的两个改进就是：改良的短型文丘里和插入式文丘里的发明。

改良后的短型文丘里与ASME标准和ISO标准中规定的经典型文丘里不同，改良后的短型文丘里流量计由 Dezsoe Halmi 先生发明并已申请专利。Halmi先生的目标是要发明一款测量更精确、压力损失更小，不需要下游直管段，缩短上游直管段减少占用空间以降低成本的流量计。在他的发明中，剔除了一些不利于测量的因素，例如环形压力室和过长的设计，因而延长了流量计使用寿命，降低压损和成本，提高了精度。从六十年代中期就开始进行的这些改进，历经了无数次的调试、改良，即便是最细微的调整，顶尖制造商也经过了系统的改进，力求精益求精。

改良后的短型文丘里流量计初衷始于一个“交互代码”。就是说只要有足够的试验和文献足以解释所有疑问，设计者或生产商就可以对流量计的基本形状做出任何调整。

这些交互代码引发了流量计性能的革命。因为这些代码提供了一个最根本的流量计构造和设计元素，工程师们根据这些元素，创造性的开展工作，才能做出有利的改变。文丘里流量计的外形一旦确定下来，就必须对下面这些参数进行充分测试：

∙流量系数

∙由流量系数与管道雷诺数的关系所确定的流量系数曲线

∙安装时对上下游“典型”干扰因素的敏感度

∙取压孔安装敏感度

∙整个流量计的压力损失

∙精度和重复性

∙要确定是在何种介质中应用：液体、气体、泥浆、污泥、混合介质或是变化中的粘度。

相对传统文丘里又长又直的构造来讲，改良的短型文丘里流量计对上游流体条件包容性极佳，甚至可以允许不对称流的存在。由于整体长度缩短，流量计的交角更大，下游的压力恢复段不用与管道尺寸衔接，用法兰与下游管道法兰直接安装在一起。这就意味着无需对下游直管段有任何要求，流量计的压损减小了，更不易堵塞，并且提高了精度。

改良的文丘里流量计对于制造商来讲成本大大降低。现场安装也容易的多了，因为管线配置更容易，为实现设计精度和压损提供便捷条件，降低了堵塞的可能性。

插入式文丘里流量计插入式文丘里流量计在文丘里流量计家族中是一款相当实用的设计。流量计外形与经典文丘里相似，但流量计整体是完全安装在管道里面，除了中心法兰。在安装上与孔板相似，是夹在管道中间的。

插入式流量计的好处就在于它是利用了管道中的静压取压。高压取压点设在中心法兰内侧的一定角度上。为了测到真实静压，取压孔测得的压力必须与介质流动中心轴线垂直。经典的和改良的文丘里流量计可以很轻松的做到这一点，但没有了上游直管段部分可以确定高压取压孔的位置，插入式流量计必须做到“直面”上游管道压力。

插入式流量计的好处就在于它是利用了管道中的静压取压。高压取压点设在中心法兰内侧的一定角度上。为了测到真实静压，取压孔测得的压力必须与介质流动中心轴线垂直。经典的和改良的文丘里流量计可以很轻松的做到这一点，但没有了上游直管段部分可以确定高压取压孔的位置，插入式流量计必须做到“直面”上游管道压力。

标定说到如何得到准确的文丘里流量计读数，这里有一个文丘里流量计唯一适用的方程可以保证测量装置的准确。虽然进行内部检测/测量可以检验测量效果，但如果一个文丘里流量计的内部尺寸和表面状况不改变，它的读数也不会改变。文丘里流量计的测量机制就是在不影响管道尺寸，β值或雷诺数的前提下，提供出一个流量系数。

其他类型的流量计大部分都不能很好的进行现场标定，尤其是电子式的流量计。文丘里流量计可以现场标定，对重要地方的横截面不会造成任何影响，而且差压变送器也可根据流量计发出的信号进行精确的标定。若材质选择恰当，流量计内部的腐蚀或生锈现象就可以避免。现场置换、维修流量计也有很多经济的办法。所有这些都足以证明文丘里流量计所应用的技术相当稳定，比今天市场上那些电子式流量计更持久耐用，尤其是在复杂环境下，更能显现出文丘里流量计的优势。

基于一个固定的内部构造，表面处理工艺和公差程序，人们可以通过文丘里流量计得到精确和可重复的差压信号。文丘里流量计的一个显著技术特点是对于每一组给定的设计参数，都有相对应的一个流量系数。该流量系数由管道尺寸、喉部尺寸等设计参数和专业进行流量标定的第三方标定后确定。假定经标定实验室验证：如果基本设计和制造过程都没有问题，流量系数可以也应该是独立于管道尺寸和喉部尺寸的，根据水力学相似原理，不必标定每一台流量计，特别是在当管道尺寸较大的情况下。另外，除非文丘里流量计的内部几何构造发生变化，否则流量系数不会改变。

结论尽管文丘里流量计历史悠久，案例众多，却仍然与电子式的流量计竞争激烈。那些电子式的流量计应用范围窄，精度无从考证。纵观文丘里流量计持续多年的不断进步，包括改良后的短型文丘里、插入式文丘里在内的所有文丘里流量计已经用事实证明，它们的适应性相当强，对管线配置和流体条件没有不良影响。文丘里流量计的优势是毋庸置疑的。正如世界顶尖流量测量实验室、标定机构和研究中心都采用文丘里流量计作为标准，标定其他仪表一样。