差压式流量计的组成与工作原理

差压式流量计的组成与工作原理引言

差压式流量计是使用历史最久，使用最广泛的一种流量测量仪表，同时也是目前生产中最成熟的流量测量仪表之一。它具有原理简明，设备简单，无可动部件，工作可靠，寿命长，应用技术成熟，容易掌握等特点。

节流装置通常与差压变送器配套使用，因此差压流量计的测量误差与差压变送器的精度有直接关系。

目前许多智能差压变送器的精度最高可以达到0．075级，但由于种种原因，在实际运行中其测量误差常常较大，有时甚至达到15%～25%，在进行经济核算时，这一问题显得尤为突出。因此，找出测量误差产生的原因并尽量克服，具有重要的实际意义。笔者根据多年的工作经验，总结了差压流量计误差产生的一些常见原因及消除误差的方法。

1差压式流量计的组成与工作原理

差压式流量计由标准节流装置（如标准孔板）、引压管路和差压变送器组成，如图1所示。常用的标准节流装置有标准孔板节流装置、喷嘴节流装置、文丘利管节流装置。标准孔板节流装置由于其在加工制造和安装方面最为简单，通过长期使用，已实现了设计安装计算的标准化，在应用中广泛采用标准孔板节流装置。

导压管把差压信号引出至差压变送器，差压变送器把差压信号转换成标准信号输出。

差压式流量计的组成与工作原理

充满管道的流体流经管道内的节流装置，由于节流元件造成的流束局部收缩，使管中心流体流速发生变化，其静压力随之变化。由于流体流经孔板时，产生局部涡流损耗和摩擦阻力损失，在流束充分恢复后，静压力不能恢复到原来的数值。节流元件前后的静压差大小与流量有关，流量愈大，流束的收缩和动、静压能的转换也愈显著，则产生的压差也愈大。只要测得节流元件前后的静压差大小，即可确定流量，这就是节流装置测量流量的基本原理，如图2所示。这种测量方法是以能量守恒定律和流动连续性方程为基础的。

2测量误差产生的原因及消除办法

简单地说，产生测量误差的原因主要有三个：安装不规范或错误安装、维护不及时或误操作、工艺系统或工况改变。

2．1节流装置安装不规范

节流装置的安装是否满足要求，是保证几何相似和动力学相似的重要条件，直接关系到差压式流量计计量准确度的高低。虽然标准节流装置是通过大量实验总结出来的，不需要实际标定就可直接投产使用，但在安装过程中很有可能出现以下几项不规范甚至错误安装的情况，从而导致测量误差的产生。

（1）节流装置前后直管段不符合要求

节流装置前后直管段的作用就是为了保证管道内流体的流动稳定，但由于工艺管道上常有拐弯、分叉、汇合、阀门等阻力件出现，使流束由稳定变为扰动，从而导致测量误差的产生。消除办法就是根据现场实际情况并按照前后直管道要求，合理设计节流装置安装位置，而后施工。

（2）节流装置上下游面受损

由于节流装置在运输过程中或由于施工人员安装粗心造成其上下游面受损，从而导致测量误差。消除办法就是提高施工人员的技术素质和责任心，在安装前应仔细检查，发现节流装置上下游面受损，应及时更换;并且在安装过程时应精心施工，避免损害节流装置。

（3）节流装置上下游面装反

安装过程中应正确辨认管道内介质流向及节流装置方向，若方向不一致则将导致测量值偏低。这主要是因为施工人员的粗心所致，消除办法同上。

（4）不同节流装置装反位置

这种情况一般在试车阶段特别容易出现，在试车阶段，几乎所有工艺管道需要多次吹扫，可能频繁拆装节流装置;若节流装置大小尺寸一样，稍不注意就会弄错。某公司制氢装置FE－800与FE－801就曾出现过装反情况，刚投用时误差都很大，经查变送器和导压管道都正常，后来利用停

车机会将节流孔板拆下处理时发现两节流装置序号和编号反了，调换后均指示正常。消除办法也同上两项中所讲。

（5）节流件本体未按照要求安装

节流件在安装过程中有很多标准，如应垂直于管道轴线，其偏差不能超过1°;节流件应与管道、夹持件（采用时）同轴等。

只有按照节流件的安装要求才能保证使用时的测量精度，如果出现偏差则测量不准。消除办法也同上。

（6）垫片的错误使用

无论是环室与法兰还是环室与孔板之间的垫片，其内径尺寸zui好小于管道内径2～3mm，以防垫片突入管道而影响介质流动状态。消除办法是使用合适尺寸的垫片，并保证安装的中心对正。

2．2导压管路安装不规范

安装导压管路的主要目的是用来传递压力，不规范安装会造成正负压侧产生附加误差，从而产生测量误差。通常有以下几个原因。

（1）导压管路太短或太长

根据一般技术规定，导压管道应在3～50m之间，太短时测量波动大，太长则测量滞后;且在测量液体时应保证水平管线应有1∶12的坡度，保证管道内充满液体，以免产生测量误差。但在横平竖直美观的安装条件

下往往会与该规定相冲突。消除办法就是保证按照技术规定和设计来施工。

（2）在测量蒸汽流量时，冷凝液罐的取压端不同高这种情况也会产生测量的额外附加误差。消除办法为正确安装冷凝罐，保证取压端等高。

（3）伴热不均匀或离热源太近，导致导压管内介质汽化或密度变化在北方，冬季里有些导压管需要保温，若出现上述情况，则会由于导压管内介质汽化或密度变化，正负侧导压管传递压力不一致从而产生测量的附加误差。某公司制氢装置就出现过这种情况，流量计FT－204在未送伴热时一直指示正常，但在冬季送上伴热后，指示经常出现负值，在查找问题时发现伴热管道离正导压管太近，导致正压侧冷凝液有汽化现象。消除办法就是正确安装伴热，合理选择导压管环境位置。

2．3差压变送器安装不规范

差压变送器安装环境太差，如振动大、尘土大或者有强腐蚀性介质。消除办法就是按照有关技术规定选择合适的位置来安装变送器，若属特殊情况必须在此环境安装，则应按照现场实际情况增加防护措施，譬如增加防护箱或者固定支架。

2．4维护不及时或误操作

为了保证流量计的长周期稳定运行，进行各种计量，这就要求相关仪表人员平时精心维护。否则由于维护不及时或误操作，都会引起测量误差的产生。