節(jié)流裝置基礎(chǔ)知識

2013.5概述

流量測量方法和儀表的種類繁多,分類方法也很多。至今為止,可供工業(yè)用的流量儀表種類達(dá)60種之多。品種如此之多的原因就在于至今還沒找到一種對任何流體、任何量程、任何流動狀態(tài)以及任何使用條件都適用的流量儀表。節(jié)流裝置與差壓計或差壓變送器配套構(gòu)成的差壓式流量計，是流量儀表中使用數(shù)量最多的（大約%50－60%）。節(jié)流裝置的測量方法具有技術(shù)成熟、適應(yīng)范圍廣、安裝維護(hù)簡便、重復(fù)性好、使用壽命長等特點。廣泛應(yīng)用于石油、冶金、化工、電力和輕工業(yè)等工業(yè)部門。對于高溫、高壓介質(zhì)的流量測量具有一定的優(yōu)勢。

特點

優(yōu)點:

(1)應(yīng)用最多的孔板式流量計結(jié)構(gòu)牢固,性能穩(wěn)定可靠,使用壽命長;

(2)應(yīng)用范圍廣泛,至今尚無任何一類流量計可與之相比擬;

(3)檢測件與變送器、顯示儀表分別由不同廠家生產(chǎn),便于規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。

缺點:

(1)測量精度普遍偏低;

(2)范圍度窄,一般僅3:1~4:1;

(3)現(xiàn)場安裝條件要求高;

(4)壓損大(指孔板、噴嘴等)。工作原理

充滿管道的流體，當(dāng)它們流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流裝置時，流束將在節(jié)流裝置的節(jié)流件處形成局部收縮，從而使流速增加，靜壓力低，于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓力降，即壓差，介質(zhì)流動的流量越大，在節(jié)流件前后產(chǎn)生的壓差就越大，所以可以通過測量壓差來衡量流體流量的大小。流量公式

qm：質(zhì)量流量，kg/sqv：體積流量，m3/s

C：流出系數(shù)

ε：可膨脹性系數(shù)

β:直徑比，β=d/D

d:工作條件下節(jié)流件的孔徑，m

D:工作條件下上游管道內(nèi)徑，m

△P:差壓，Pa

分類和結(jié)構(gòu)形式節(jié)流裝置分為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置和非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置兩大類。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置是指按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2624和ISO5167設(shè)計、計算、制造、檢驗和安裝使用的節(jié)流裝置；此外其他節(jié)流裝置都屬于非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置有標(biāo)準(zhǔn)孔板、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長徑噴嘴、文丘里管、文丘里噴嘴這幾類，其它的如圓缺孔板、偏心孔板、1/4圓孔板、環(huán)形孔板、錐形入口孔板、內(nèi)藏孔板、限流孔板、插入式文丘里、雙重文丘里、機(jī)翼測風(fēng)裝置、V錐、楔形等都屬于非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置。

常見取壓方式主要有法蘭取壓、角接取壓、徑距取壓、均壓環(huán)取壓這幾類，下面我們分別講述。

法蘭取壓節(jié)流件上下游側(cè)取壓孔軸心線分別位于距節(jié)流件前后端面25.4mm的位置上，見下圖。

角接取壓角接取壓的取壓方法有鉆孔取壓和環(huán)室取壓。對孔板，節(jié)流件上下游側(cè)取壓孔和節(jié)流件前后端面平齊。見下圖。

徑距取壓（D-D/2）節(jié)流件上下游側(cè)取壓孔中心線分別位于距進(jìn)口端面1D和1/2D處。

均壓環(huán)取壓在管壁上開多個取壓孔，再把這些取壓孔連接起來進(jìn)行均壓，見下圖。常見標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置鉆孔取壓孔板使用極限d≥12.5mm，50mm≤D≤1000mm;

0.2≤β≤0.750.2≤β≤0.56ReD≥5000β>0.56ReD≥16000β2

環(huán)室取壓孔板使用極限d≥12.5mm，50mm≤D≤1000mm;

0.2≤β≤0.750.2≤β≤0.56ReD≥5000β>0.56ReD≥16000β2

焊接式孔板

法蘭取壓孔板使用極限d≥12.5mm，50mm≤D≤1000mm;

0.2≤β≤0.75ReD≥5000且ReD≥170β2D

ISA1932噴嘴（標(biāo)準(zhǔn)噴嘴）使用極限50mm≤D≤500mm

0.3≤β≤0.80.3≤β<0.447×104≤ReD≤

107

0.44≤β≤0.8

2×104≤ReD≤

107

長徑噴嘴使用極限50mm≤D≤630mm

0.2≤β≤0.8104≤ReD≤

107Ra/D

≤3.2×10-4（上游管道）

經(jīng)典文丘里管使用極限鑄造：100mm≤D≤800mm0.3≤β≤0.752×105≤ReD≤2×106機(jī)加工：50mm≤D≤250mm0.4≤β≤0.752×105≤ReD≤1×106卷板：200mm≤D≤1200mm0.4≤β≤0.72×105≤ReD≤2×106

常見非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置圓缺孔板

圓缺孔板

一體化孔板

V錐

楔形

多孔孔板

法蘭密封面形式我們常用的法蘭密封面有平面密封（RF）、環(huán)連接面密封（RJ）、凹凸面密封（MFM）、榫槽面密封（TG），下面是最常用的兩種－平面密封（RF）和環(huán)連接面密封（RJ）。RFRJ安裝要求為了保證測量準(zhǔn)確度，有必要規(guī)定如下主要安裝要求。對節(jié)流件或一次元件節(jié)流件必須這樣安裝，即令流體從節(jié)流件上游面流向下游面(見管道上的箭頭)。節(jié)流件必須與管道同軸安裝，其不同心度應(yīng)在±1°以內(nèi)。節(jié)流件與管道必須同心（或者在環(huán)室內(nèi)對好中心），其偏心距離CX（節(jié)流件中心線與上下游管道中心線之間的距離）應(yīng)不大于0.0025D/(0.1+2.3β4)或0.015D(1/β-1)。4.2對管道節(jié)流件應(yīng)嵌裝在兩段直的等截面的管段之間，建議應(yīng)隨節(jié)流件配套供應(yīng)上游10D和下游5D長的鏜制直管段。對節(jié)流件上下游側(cè)最小直管段長度要求見表安裝時在節(jié)流件上下游必須的直管長度與上游管件的形式和β值有關(guān)，其最小長度應(yīng)GB/T2624或ISO5167考慮。

節(jié)流件應(yīng)在管道清洗和掃線后安裝。在測量段，管路內(nèi)流體必須滿充運行。如必須裝調(diào)節(jié)閥，則建議把調(diào)節(jié)閥裝在下游5D直管段之后。如必須在節(jié)流件上游裝設(shè)隔離閥，則該閥應(yīng)為閘閥形式且必須全開。填料和密封圈應(yīng)這樣制造和安裝，即在任何地點，它不得突入管道內(nèi)腔或擋住取壓孔或槽。在節(jié)流件或環(huán)室之間若有墊料，則墊料應(yīng)盡量薄且不得突入環(huán)室內(nèi)腔。常見故障原因及排除方法

1、指示零或移動很小。其原因為：（1）平衡閥未全部關(guān)閉或泄漏；（2）節(jié)流裝置根部高低壓閥未打開；（3）節(jié)流裝置至差壓計間閥門、管路堵塞；（4）蒸氣導(dǎo)壓管未完全冷凝；（5）節(jié)流裝置和工藝管道間襯墊不嚴(yán)密；（6）差壓計內(nèi)部故障。

其對應(yīng)處理方法為：（1）關(guān)閉平衡閥，修理或換新；（2）打開；（3）沖洗管路，修復(fù)或換閥；（4）待完全冷凝后開表；（5）擰緊螺栓或換墊；（6）檢查、修復(fù)。2、指示在零下。其原因為：（1）高低壓管路反接；（2）信號線路反接；（3）高壓側(cè)管路嚴(yán)重泄漏或破裂。

其對應(yīng)處理方法為：（1）檢查并正確連接好；（2）檢查并正確連接好；（3）換件或換管道。3、指示偏低。其原因為：（1）高壓側(cè)管路不嚴(yán)密；（2）平衡閥不嚴(yán)或未關(guān)緊；（3）高壓側(cè)管路中空氣未排凈；（4）差壓計或二次儀表零位失調(diào)或變位；（5）節(jié)流裝置和差壓計不配套，不符合設(shè)計規(guī)定。

其對應(yīng)處理方法為：（1）檢查、排除泄漏；（2）檢查、關(guān)閉或修理；（3）排凈空氣；（4檢查、調(diào)整；（5）按設(shè)計規(guī)定更換配套的差壓計。4、指示偏高。其原因為：（1）低壓側(cè)管路不嚴(yán)密；（2）低壓側(cè)管路積存空氣；（3）蒸氣等的壓力低于設(shè)計值；（4）差壓計零位漂移；（5）節(jié)流裝置和差壓計不配套，不符合設(shè)計規(guī)定。

其對應(yīng)處理方法為：（1）檢查、排除泄漏；（2）排凈空氣；（3）按實際密度補(bǔ)正；（4）檢查、調(diào)整；（5）按規(guī)定更換配套差壓計。

5、指示超出標(biāo)尺上限。其原因為：（1）實際流量超過設(shè)計值；（2）低壓側(cè)管路嚴(yán)重泄漏；（3）信號線路有斷線。

其對應(yīng)處理方法為：（1）換用合適范圍的差壓計；（2）排除泄漏；（3）檢查、修復(fù)。6、流量變化時指