節流裝置基礎知識

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,可供工業用的流量儀表種類達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、任何流動狀態以及任何使用條件都適用的流量儀表。節流裝置與差壓計或差壓變送器配套構成的差壓式流量計，是流量儀表中使用數量最多的（大約%50－60%）。節流裝置的測量方法具有技術成熟、適應范圍廣、安裝維護簡便、重復性好、使用壽命長等特點。廣泛應用于石油、冶金、化工、電力和輕工業等工業部門。對于高溫、高壓介質的流量測量具有一定的優勢。

特點

優點:

(1)應用最多的孔板式流量計結構牢固,性能穩定可靠,使用壽命長;

(2)應用范圍廣泛,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,便于規模經濟生產。

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，當它們流經管道內的節流裝置時，流束將在節流裝置的節流件處形成局部收縮，從而使流速增加，靜壓力低，于是在節流件前后便產生了壓力降，即壓差，介質流動的流量越大，在節流件前后產生的壓差就越大，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：質量流量，kg/sqv：體積流量，m3/s

C：流出系數

ε：可膨脹性系數

β:直徑比，β=d/D

d:工作條件下節流件的孔徑，m

D:工作條件下上游管道內徑，m

△P:差壓，Pa

分類和結構形式節流裝置分為標準節流裝置和非標準節流裝置兩大類。標準節流裝置是指按國家標準GB/T2624和ISO5167設計、計算、制造、檢驗和安裝使用的節流裝置；此外其他節流裝置都屬于非標準節流裝置。標準節流裝置有標準孔板、標準噴嘴、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、環形孔板、錐形入口孔板、內藏孔板、限流孔板、插入式文丘里、雙重文丘里、機翼測風裝置、V錐、楔形等都屬于非標準節流裝置。

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

法蘭取壓節流件上下游側取壓孔軸心線分別位于距節流件前后端面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室取壓。對孔板，節流件上下游側取壓孔和節流件前后端面平齊。見下圖。

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

均壓環取壓在管壁上開多個取壓孔，再把這些取壓孔連接起來進行均壓，見下圖。常見標準節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（標準噴嘴）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）

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

常見非標準節流裝置圓缺孔板

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）和環連接面密封（RJ）。RFRJ安裝要求為了保證測量準確度，有必要規定如下主要安裝要求。對節流件或一次元件節流件必須這樣安裝，即令流體從節流件上游面流向下游面(見管道上的箭頭)。節流件必須與管道同軸安裝，其不同心度應在±1°以內。節流件與管道必須同心（或者在環室內對好中心），其偏心距離CX（節流件中心線與上下游管道中心線之間的距離）應不大于0.0025D/(0.1+2.3β4)或0.015D(1/β-1)。4.2對管道節流件應嵌裝在兩段直的等截面的管段之間，建議應隨節流件配套供應上游10D和下游5D長的鏜制直管段。對節流件上下游側最小直管段長度要求見表安裝時在節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，其最小長度應GB/T2624或ISO5167考慮。

節流件應在管道清洗和掃線后安裝。在測量段，管路內流體必須滿充運行。如必須裝調節閥，則建議把調節閥裝在下游5D直管段之后。如必須在節流件上游裝設隔離閥，則該閥應為閘閥形式且必須全開。填料和密封圈應這樣制造和安裝，即在任何地點，它不得突入管道內腔或擋住取壓孔或槽。在節流件或環室之間若有墊料，則墊料應盡量薄且不得突入環室內腔。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）平衡閥未全部關閉或泄漏；（2）節流裝置根部高低壓閥未打開；（3）節流裝置至差壓計間閥門、管路堵塞；（4）蒸氣導壓管未完全冷凝；（5）節流裝置和工藝管道間襯墊不嚴密；（6）差壓計內部故障。

其對應處理方法為：（1）關閉平衡閥，修理或換新；（2）打開；（3）沖洗管路，修復或換閥；（4）待完全冷凝后開表；（5）擰緊螺栓或換墊；（6）檢查、修復。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）高壓側管路嚴重泄漏或破裂。

其對應處理方法為：（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）高壓側管路不嚴密；（2）平衡閥不嚴或未關緊；（3）高壓側管路中空氣未排凈；（4）差壓計或二次儀表零位失調或變位；（5）節流裝置和差壓計不配套，不符合設計規定。

其對應處理方法為：（1）檢查、排除泄漏；（2）檢查、關閉或修理；（3）排凈空氣；（4檢查、調整；（5）按設計規定更換配套的差壓計。4、指示偏高。其原因為：（1）低壓側管路不嚴密；（2）低壓側管路積存空氣；（3）蒸氣等的壓力低于設計值；（4）差壓計零位漂移；（5）節流裝置和差壓計不配套，不符合設計規定。

其對應處理方法為：（1）檢查、排除泄漏；（2）排凈空氣；（3）按實際密度補正；（4）檢查、調整；（5）按規定更換配套差壓計。

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

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