差压式流量计

流量计

4 . 3 . 1 按产生差压的作用原理分类

1 )节流式 依据流体通过节流件使部分压力能转变为动能以产生差压的原理工作,其检测件称之为节流装置,是 DPF 的主要品种。

2 )动压头式 依据动压转变为静压的原理工作,如均速管流量计。

3 )水力阻力式 依据流体阻力产生的压差原理工作,检测件为毛细管束,又称层流流量计,一般用于微小流量测量。

4 )离心式 依据弯曲管或环状管产生离心力原理形成的压差工作,如弯管流量计,环形管流量计等。

5 )动压增益式 依据动压放大原理工作,如皮托一文丘里管。

6 )射流式、 依据流体射流撞击产生原理工作,如射流式差压流量计。

2 按结构形式分类

标准孔板又称同心直角边缘孔板,其轴向截面如图 4 . 2 所示。孔板是一块加工成圆形同心的具有锐利直角边缘的薄板。孔板开孔的上游侧边缘应是锐利的直角。标准孔板有三种取压方式:角接、法兰及 D-D / 2 取压。如图 4 .3 所示。为从两个方向的任一个方向测量流量,可采用对称孔板,节流孔的两个边缘均符合直角边缘孔板上游边缘的特性,且孔板超过节流孔的厚度。

标准孔板

孔板

标准喷嘴 有两种结构形式: ISA 1932 喷嘴和长径喷嘴

a ISA1932 喷嘴(图 4.4 ) 上游面由垂直于轴的平面 廓形为圆周的两段弧线所确定的收缩段、圆筒形喉部和凹槽组成的喷嘴。 ISA 1932 喷嘴的取压方式仅角接取压一种。

喷嘴

b .长径喷嘴(图 4 . 5 )上游面由垂直于轴的平面、廓形为 1 / 4 椭圆的收缩段、圆筒形喉部和可能有的凹槽或斜角组成的喷嘴。长径喷嘴的取压方式仅 D - D / 2 取压一种。

长径喷嘴

3 )经典文丘里管 由人口圆筒段 A 、圆锥收缩段 B 、圆筒形喉部 C 和圆锥扩散段 E 组成,如图 4 . 6 所示。根据不同的加工方法,有以下结构形式: ① 具有粗铸收缩段的; ② 具有机械加工收缩段的; ③ 具有铁板焊接收缩段的。不同结构形式的 Ll 、 L2 、 Rl 、 R2 :与 D 、 d 的关系如表 4 . 2 所示。 4 )文丘里喷嘴由进口喷嘴、圆筒形喉部及扩散段组成,如图 4 . 7 所示。

5 )锥形人口孔板 锥形人口孔板与标准孔板相似,相当于一块倒装的标准孔板,其结构如图 4 . 8 所示,取压方式为角接取压。

流量计

文丘里

圆孔板

6 ) l / 4 圆孔板 l / 4 圆孔板与标准孔板相比只是孔口形状不同,它的外形轮廓由一个与轴线垂直的端面,半径 r 为 1 / 4 圆构成的人口截面及喷嘴出口端面组成,如图 4 . 9 所示。管径小于 DN40 如为角接取压,大于 DN40 如为角接取压或法兰取压。

7 )圆缺孔板 其开孔为一个圆的一部分(圆缺部分),这个圆的直径为管道直径的 98 % ,开孔的圆弧部分的圆心应精确定位,使其与管道同心,这样可保证开孔不会被连接的管道或两端的垫片所遮盖,其结构如图 4 . 10 所示。取压方式为法兰取压和缩流取压(或称理论取压)。 8 )偏心孔板这种孔板的孔是偏心的,它与管道同心的圆相切,这个圆的直径等于管道直径的 98 %。安装这种孔板必须保证它的孔不会被法兰或垫片遮盖住,其结构如图 4 . 11 所示。它采用法兰取压和缩流取压。

9 )楔形孔板 楔形孔板的结构如图 4 . 12 所示。其检测件为 V 形,设计合适时节流件上下游无滞流区,不会使管道堵塞,取压方式未标准化。

10 )整体(内藏)孔板管径小于DN50孔板可以有多种结构形式,图 4 . 13所示为内藏孔板结构,当管径较小时孔板人口边缘锐利度及管道糙度等对流出系数有显著影响,因此按结构几何形状及尺寸难以确定流出系数,小管径孔板一般皆需个别校准才能准确确定流出系数。

偏心孔板

内藏孔板

11 )线性孔板 又称弹性加载可变面积可变压头孔板,如图 4 . 14 所示。其孔隙面积随流量大小而自动变化,曲面圆锥形塞子在差压和弹簧力的作用下来回移动,孔隙的变化使输出信号(差压或位移)与流量成线性关系,并极大地扩大范围度。

线性孔板

12 )环形孔板环形孔板的结构如图 4 . 15 所示。它由一个被同心固定在测量管中的圆板、三脚支架和中心轴管组成,中心轴管将上下游压力传送到差压变送器。环形孔板的优点是既能疏泄管道底部较重物质又能使管道中气体或蒸气沿管道顶部通过。

流量计

l3 )道尔管 道尔管结构如图 4 . 16 所示。它由 4 0 ° 人口锥角和 1 5 ° 扩散管组成。流体首先碰到 a 上,再经短而陡的锥体,到达喉部槽两边的两个圆筒形部分,通过短的锥体后在 f 处,突然扩大到管道中,整个长度仅是管径的 1 . 5 一 2 倍,是经典文丘里管长度的 17 %。道尔管产生的差压比经典文丘里管大,在高差压下却有低的压损。

道尔管

14 )罗洛斯管罗洛斯管结构如图 4 . 17 所示。它由人口段、人口锥管、喉部锥管、喉部和扩散管组成。人口锥管的锥角为 4 0 °,喉部锥角为 7 °,扩散管锥角为 5 °,上游取压口采用角接取压,其取压口紧靠人口锥角处,下游取压口在喉部长度的一半,即d/4 处。

弯管

15 )弯管 弯管结构如图 4 . 18 所示。利用管道系统弯头作检测件,无附加压损及专门安装节流件是其优点,弯管取压口开在 4 5 ° 或 22 . 5 ° 处,取压口结构与标准孔板相同,两个平面内的两个取压口对准,使其能处于同一条直线上,弯管内壁应尽量保持光滑

16 )可换孔板节流装置 图 4 . 19 所示为断流取出型可换孔板节流装置 在需要检查孔板或更换孔板时,可无需拆开管道,短时间暂停管道内被测介质的流动,这时就可打开上盖,取出孔板及密封件予以检查或更换

可换孔板节流装置

17 )临界流节流装置 临界流节流装置有两种结构形式:圆环喉部文丘里喷嘴和圆筒喉部文丘里喷嘴,如图 4 . 20

临界流节流装置

a .圆环喉部文丘里喷嘴它由入口段、圆弧缩段和扩散段组成。人口收缩段是一个喇叭和面,该曲面延伸至最小断面处(喉部),并与扩散段相切。在人口平面的上游,廓形没有规定,但在每个轴向位置上,其直径都应等于或大于喇叭型扩张部分的直径。

b .圆筒形喉部文丘里喷嘴它由人口段、圆弧收缩段、圆筒形喉部及扩散段组成。其人口平面为入口轮廓相切且垂直于喷嘴中心线的平面。收缩段为 1/4 圆曲面,一端与入口平面相切,一端与圆筒喉部相切。1 / 4 圆曲面和圆筒喉部之间的连接应没有缺陷,连接要平滑。

4 . 3 . 3 按用途分类

l )标准节流装置 ISO 5167 或 GB / T 2624 中所包括的节流装置称为标准节流装置,它们是标准孔板、标准喷嘴、经典文丘里管和文丘里喷嘴。在设计、制造、安装及使用方面皆遵循标准规定,可不必个别校准而使用。

2 )低雷诺数节流装置 如 1 / 4 圆孔板、锥形人口孔板和双重孔板等。

3 )脏污流节流装置 如圆缺孔板、偏心孔板和楔形孔板等。

4 )低压损节流装置 如道尔管、罗洛斯管、弯管及环形管等。

5 )小管径节流装置 如整体(内藏)孔板和一体式流量变送器等。

6 )宽范围度节流装置 如线性孔板等。

7 )临界流节流装置 如临界流文丘里喷嘴等。

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