课程设计说明书
题 目：标准节流装置流量测量系统设计 学生姓名： 学 院： 班 级：
指导教师：萧贵玲 王文兰
2012年 1 月 6 日
学
校
代
码
：
10128
摘要
标准节流装置只适用于测量圆形截面管道中的单相、均质流体的流量，并要求流体充满管道；在节流件前后一定距离内不发生相变或析出杂质；流速小于音速，流动属于非脉动流；流体在流过节流件前，流束与管道轴线平行，不得有旋转流已知管道内径及管路分布情况，流体的性质和参数值，大致流量范围，可以进行设计标准节流装置流量测量系统，即要进行以下工作：①选择节流形式和确定节流件开孔直径；②选择差压计类型及其差压和流量量程范围；③建议节流件在管道上的布置位置；④必要时计算流量测量不确定度。
关键字：节流件；标准孔板；差压变送器；全开闸阀
目录
引 言
第一章 节流式流量测量原理及系统总体设计 ................................ 1 1.1 节流件测量原理 ................................................. 1 1.2 系统总体设计 ................................................... 1 第二章 标准节流件差压计及取压装置 .. (3)
2.1 标准节流件 ..................................................... 3 2.2 差压计 ......................................................... 5 2.3 取压装置 ....................................................... 6 第三章 关键参数计算及检验计算 (7)
3.1已知条件 ........................................................ 7 3.2 准备计算 ....................................................... 7 3.2.1 求介质密度1
ρ、介质动力粘度及η管道材料膨胀系数D λ (7)
3.2.3 计算正常流量Re Dch 和最小流量下的雷诺数Re DMIN ................... 8 3.2.4 确定差压计类型及量程范围 ................................... 8 第四章 重要参数的计算及校验 .. (9)
4.1 确定β值及节流件开孔直径 ....................................... 9 4.1.1 常用流量下的差压值ch P ? ..................................... 9 4.1.2 迭代计算β值和d 值 ......................................... 9 4.1.3 迭代计算 ................................................... 9 4.2 确定压损 (11)
4.3 确定节流件的开孔直径20d
....................................... 12 4.4 确定直管段长度对管道粗糙度的要求: ............................. 12 4.5 标准节流装置流量结果不确定度 .................................. 12 第五章 系统的安装及使用说明 . (14)
5.1流量装置和差压计的安装连接系统图 ............................... 14 5.2 元件的安装 .................................................... 14 5.3 使用说明 ...................................................... 14 结 论 ................................................................ 15 参考文献 .. (16)
引言
最近几十年各行各业对流量测量的需求急剧增长，促使仪表迅速发展，同时微电子技术和计算机技术的飞跃发展也极大地推动了仪表更新换代，新型流量计的发展势头非常强劲。至今，已有上百种流量计投向市场，在使用过程中许多棘手的难题渴望获得解决。因此，流量和压力、温度仪表一样得到最广泛的应用
标准节流装置流量测量系统是通过大量试验总结出来的，该装置一经加工完毕便可以直接投产使用，无须进行实际标定。这种测量方法经过长期的研究和使用，数据，资料比较齐全，对几种常用的节流方式，各国已制定了标准规定，根据规定的条件和计算方法设计出的节流装置可直接投入使用。
采用这种方法测量流量，精度可达1%，测量范围为3:1，测量元件寿命较长，应用较广泛，几乎可以测量各种工况下的单相流体的测量。不足之处是压损大，仪表刻度为非线性，有时维护工作量较大。
第一章 节流式流量测量原理及系统总体设计
1.1 节流件测量原理
在管道内装入节流件，流体流过节流件时流束收缩，于是在节流件前后产生差压，对于一定形状和尺寸的节流件，一定的测压位置和前后直管道情况，一定参数的流体，和其他条件下，节流件前后产生的差压值随流量而变，并且两者之间有确定的关系。因此可通过测量差压来测量流量。
标准节流装置只适用于测量圆形截面管道中的单相、均质流体的流量，并要求流体充满管道；在节流件前后一定距离内不发生相变或析出杂质；流速小于音速，流动属于非脉动流；流体在流过节流件前，流束与管道轴线平行，不得有旋转流。
1.2 系统总体设计
温度、压力补偿式质量流量计的基本原理是，测量流体的体积流量、温度和压力值，根据已知的被测流体密度与温度、压力之间的关系，通过运算，把测得的体积流量数值自动换算到标准状态下的体积流量数值。由于被侧流体种类一定后，其标准状态下的密度ρ0是定值，所以标准状态下的体积流量就代表了流体的质量流量值。连续测量温度、压力比连续测量密度容易。因此工业上所用的质量流量计多采用这种原理。
若被侧流体为低压范围内的气体，则可用用理想气体状态方程，即: T
T P P =0
00
ρρ （1-1） 式中ρ——热力学温度T 、压力为P 工作状态下的气体密度；
ρ0——热力学温度T O 、压力为P 0标准状态下的气体密度。
此时，对于体积式流量计或速度式流量计测得的流体体积流量q v ，可经过下是进行温度，压力补偿后得到质量流量m q ：
v
v v m q C q q q 01000P P
=T T ?P P ==ρρ
（1-2）
式中C 1——常数，00
1ρT
T C =
。 对于测量2
v q ρ的差压式流量计，则可按下式进行压力温度补偿
T
p
p C T T p p p K p K p
K
q q v m ?=?=?=?==2000
ρρρ
ρρ （1-3） 式中C 2——常数，0
2p T K C ρ= 从上式可知，只要测得差压式流量计的差压值和温度、压力值就能求得质量流量值。气体质量流量计的温度、压力补偿系统原理图详见附件Ⅰ。
第二章标准节流件差压计及取压装置
2.1 标准节流件
节流件的形式很多：有孔板、喷嘴、文丘利管、1/4圆喷嘴等。用得最广泛的节流件是孔板和喷嘴，这两种形式的节流件的外形、尺寸已标准化，并同时规定了它们的取压方式和前后直管段要求，总称为“标准节流装置”，通过大量试验求得了这类标准节流装置的流量与差压的关系，以“流量测量节流装置国家标准”的形式公布。
标准节流装置只适用于测量圆形截面管道中的单相、均质流体的流量，并要求流体充满管道；在节流件前后一定距离内不发生相变或析出杂质；流速小于音速，流动属于非脉动流；流体在流过节流件前，流束与管道轴线平行，不得有旋转流。
如图2—1所示，标准节流装置包括：节流件、取压装置、节流件上游侧第一个阻力件、第二个阻力件，下游侧第一个阻力件以及在它们之间的直管段：
图2—1 整套节流装置示意图
1—上游侧第二个局部阻力件；2—上游侧第一个局部阻力件；
3—节流件； 4—下游侧第一个局部阻力件
关于标准节流件的形式，目前国标规定如下：标准孔板和标准喷嘴。国际上还有一些其他的已标准化了的节流件，如径距取压（即D和0.5D取压，D为管道内径）标准孔板，径距取压长径喷嘴（亦称ASME喷嘴），古典文丘利管和文丘利喷嘴等。
本次课设要求用标准孔板，其结构如图2—2所示。
图2—2 标准孔板
标准孔板制造安装的要求如下：
（1）标准孔板的开孔直径d是一个重要的尺寸，应实际测量。测量在上游段进行，最好是在四个大致相等的角度上测量直径，求其平均值。要求各个单测值与平均值之差在0.05%范围内；
（2）标准孔板的全称是“同心薄壁锐缘孔板”，因此孔板进口圆筒形部分应与管道同心安装；
（3）孔板进口边缘应是严格直角，不能有毛刺和可见的反光，即进口边缘应很尖锐，边缘半径不大于0.0004d。所谓薄壁是指孔板厚度E和圆筒形厚度e不能过大。
标准孔板制造安装的其他要求是：
1)在各处测得的E值之间的最大差值和各处测得的e值之间的最大差值均不得超过0.001D；
2)孔板必须与管道轴线垂直安装，其偏差不超过±1度；
45 度的圆锥形出口，这样的孔板适用于测量双
3)若E≤0.02D，则可以不做成15
向流动的流体，但这时要求下游端面的标粗糙度和边缘尖锐度必须与上游端面的相同；
4)孔板加工过程中，不得使用刮刀和砂布进行修刮和打磨。标准孔板的适用范围如表2—1所示：
表2—1 标准孔板适用范围
2.2 差压计
差压计类型类型根据投资费用和准确度要求选取，可参考参考文献[1]附录表Ⅱ-13，本设计选用准确度等级为0.5的电容式差压变送器。选择差压计量程的原则是,在保证压损不超过允许压损?ωy 的条件下，选用较大的差压计量程上限，从而使β值较小，并尽可能使β在0.5-0.6围内为好。这是由于β值愈小，用要求直管段愈短；β较小时在较低的雷诺数下C 值就趋于稳定不变；β较小时对管道粗糙度要求较低；β小于006时C 值误差较小等。但β过小，除会造成过大的压力损失外，还会使d 值过小而加工不变。对于标准孔板，过小的d 值使孔板入口边缘的尖锐度要求难于保证，从而引起较大的测量误差。特别应注意，对于可压缩性流体，应使?p/p 1<0.25。对于压力损失有严格限制的情况，可先按允许压力损失Δωy 来估算压力计量程上限，计算结束时再 验算压力损失是否超过。如超过，则降低差压计上限重算。对于孔板，可用式y max 5.22p ω?≤?）—（估计。
角接取压
法兰取压 径距取压 12.mm ≤d 50mm ≤D ≤100mm 0.2≤β≤0.75
当0.2≤β≤0.45时，ReD ≥5000
ReD ≥1260β2D
当β≥0.4时， ReD ≥10000
本设计差压计量程上限max p ?按下式计算：
max p ?=2.5Δωy=2.5×10×103
=25KPa （2-1）
根据参考文献[1],附录表Ⅱ—13，可选用1151DR 电容式差压变送器，其量程范围 （12.5—152）×9.81Pa ，耐静压力为0.7MPa 。变送器量程调整在0—25×103Pa ，流量指示仪表的刻度上限为12.5t/h,本例最大，流量为10.5t/h ，验算max p ?/P=25×103/1.019×105=0.062≤0.5符合规定。
2.3取压装置
标准节流件的形式和取压方式，目前国际规定如下：
标准孔板：角接取压、法兰取压；标准喷嘴（亦称ISA1932喷嘴）；角接取压 取压装置的类型有角接取压和法兰取压，本次试验所用的是角接取压。角接取压装置有环室取压和单独孔取压两种。
环室取压的前、后环室装在节流件两边，环室夹在法兰之间，法兰和环室、环室和节流件之间放有垫片并加紧。节流件前后的压力是从前、后环室和节流件前、后端面之间所形成的连续环隙上取得的，为整个圆周上的平均值。
单独钻孔取压可以钻在法兰上，也可以钻在法兰之间的夹紧环上。取压孔在夹紧环内壁的出口边缘必须与夹紧环内壁平齐，并有不大于取压孔直径1/10的倒角，无可见的毛刺和突出部分。取压孔应为圆筒形，其轴线应尽可能与管道轴线垂直。
第三章 关键参数计算及检验计算
3.1已知条件
1．被测介质：空气；
2．流量测量范围：q max =94503m /h 、q ch =70003m /h 、q min =40003m /h ； 3．介质参数：p=370mmH 2O(表压)，t=60℃，地区平均压力：759mmHg ； 4．允许压损：δp ≤150 mmH 2O ； 5．管道内径：D 20=300mm ；
6．管道材料：20号钢；管道情况如图所示
7．节流件型式：角接取压标准孔板；节流件材料：1Cr18Ni9Ti ； 8．管道情况：如图3.1所示
图3—1 管道情况图
3.2 准备计算
3.2.1 求介质密度1ρ、介质动力粘度及η管道材料膨胀系数D λ
介质的压力P 1:P=370mmH2O(表压)=370×9.806=3628.22 P 平均=759×133.3=101174.7所以P 1=（P+P 平均）=3628.22+101174.7=104802.22Pa （3-1）
根据管道材料20号钢和介质温度 60t =℃，可以从附录Ⅱ-3【2】中查的管道材料线膨胀系数61016.11-?=D λ℃1-,已知介质粘度η=2×10-5Pa.s k=1.4 3.2.2计算t D :
4m
11m
全开闸阀
()[]()[
])
(13392.3002060106.111300201620m m D t D D t D t ≈-??+?=-+=-λ （3-2）
3.2.3 计算正常流量Re Dch 和最小流量下的雷诺数Re DMIN
根据题目要求进行单位换算：
q max =9450?1.06=10017kg/h q ch =7000?1.06=7420kg/h q min =4000×1.06=4240kg/h P=370×9.8=3626Pa Re Dch =
η
πt mch
D q 4=4.374×105 （3-3） 5min
min 10499.24Re ?==
η
πt m D D q （3-4） 由上式可得，在最小流量下的雷诺数 Re Dmin 已超过标准孔板雷诺数适用范围的下限。在不同的流量下，雷诺数Re D 不同，原则上说C 值数值不同，只是在高雷诺数下流量读C 值的影响较下而已，并且在不同的流量下，输出差压也不同，因而ε也不相同，而一般的流量计分度时是将它们作为常数的，根据Re Dch , Re Dmin 确定形式为标准孔板，符合标准孔板适用范围见表10-1[1]
3.2.4 确定差压计类型及量程范围
因为a 9.1470mm 150p 2P =O H ≤δ,差压计量程上限ΔPmax 按下式计算： ΔPmax ＝2.5δ=2.4×1470=3530.16Pa 参考附录表Ⅱ-13[1],可选用1151DP 电容式差压变送器，其量程为（127～762）×9.81Pa ，耐压静压力为14MPa,选择精度等级为0.2，最大流量为10017kg/h ，所以流量上限为q max 定为12.5t/h 验算ΔPmax/p z =3530.16/104802.22=0.034<0.2符合规定。
第四章 重要参数的计算及校验
4.1 确定β值及节流件开孔直径
4.1.1 常用流量下的差压值ch P ?
因为 2
max ch max ch q ??? ?
??=?P q P （4-1）
所以 a 10937.110017742016.35303
2
ch P P ?=??
? ???=?
4.1.2 迭代计算β值和d 值
β＝25
.02)11(-+
X
（4-2） dt=Dt 25
.02
2)1(X
X + （4-3） 4.1.3 迭代计算
计算A 值：A=
ch
1t mch
24
q P D ??ρπ
（4-4）
由上式可求得 A ≈0.4456 （1）第一步 设初始值.931.0605.000==ε，C 则有
01ε?=
C A
X （4-5）
807538.0931
.0603.045485
.0≈?=
792631.0)807538
.01
1()11(25.02
25.0211≈+=+
=--x β （4-6） 根据1β，计算1,1εC .
75.069.21
811
.21
1)
Re 10(0029.01840.00312.05959.0d
C β
ββ
+-+= （4-7） ＝0.5894
(
)1
4
11ch
35.041.01P
P ??+-=κβε 99276347.0≈ （4-8）
(2) 第二步 计算 77734.099276347
.05894.04456
.0112≈?=?=
εC A X
（4-9） 78341
.077734.011)11(25
.0225.0222=???
??+=+=--X β （4-10） 根据2β，计算2,2εC .
75
.0ch e 6
5.22821.222100029.01840.00312.05959.0???
? ??+-+=D R
C βββ （4-11）
=0.591889951
(
)1
4
22ch
35.041.01P
P ??+-=κβε9928.0= （4-12） (3) 第三步 计算 774.02
23≈?=
εC A
X （4-13） 782376.01125
.0233≈????
??+=-X β
（4-14）
根据3β，计算3,3εC .
75
.0ch e 6
5.23831.233100029.01840.00312.05959.0???
? ??+-+=D R
C βββ （4-15）
5916.0=
(
)1
4
3
3ch
35.041.01P
P ??+-=κβε （4-16）
99286
.0=
（4）第四步 计算 77435.099286
.059162.045485
.0334=?==
εC A X
（4-17） 782464.01125
.0244≈????
?
?+=-X β (4-18)
75
.06
5.24841.244Re 100029.01840.00312.05959.0?
??
? ??+-+=d C βββ （4-19）
＝0.59161 (
)992855
.035.041.011
4
44=?+-=KP P
βε （4-20） 精密度判据为：
45485
.0992855.059161.07744.045485.0444??-=-A C X A ε
（4-21）
＝3.1229×10-5<5×10-5
迭代结束后得:782464.0=β C=0.59161 992855.0=ε
4.2 确定压损
ch 2
4
24ch 11?P +---=
?β
βββC C W （4-22）
2
42
4782464
.059161.0782462.01782464
.059161.0782464.01?+-?--=
=719.86≤δp=1470.9 压力损失验算合格
4.3 确定节流件的开孔直径20d
选用1cr18ni9ti 不锈钢为标准孔板,从附录表Ⅱ-3[1]中查得λd=161016.11--?q 故)
20(1)20(120-+=
-+=
t d Dt
t d dt d λβλ=234.74 (4-23) 4.4 确定直管段长度对管道粗糙度的要求:
按β=0.71802选β=0.8规定上游侧第一阻李件为两个90o 弯头,上游侧第二阻力件为全开闸阀,下游侧阻力件为两个90o 弯头,从表10-2[1]中查得:
m D L 153001339.050501≈?== （4-24）
m D L 40116.23001339.0882=?== （4-25）
m L 0013.33001339.0202
1
0=??=
（4-26） 标准孔板对管道相对粗糙度的限值可以从表10-4[1]中查得:对于β=0.8管道相对粗糙度的限值为4109.3-?所以要求节流件10D 以内管道的绝对粗糙度为Ks:
mm Ks 117.0109.31339.3004=??<- （4-27）
新无缝钢管的绝对粗糙度Ks=0.05～1mm,选择内壁光滑的无缝钢管即能符合粗糙度的要求。
4.5 标准节流装置流量结果不确定度
取71802.0=β计算：
()1 流出系数和流束膨胀系数的不确定度C
C
δ和δε
ε：
C
C
δβ=% =0.785%: (4-28)
4p ch p
δε
ε?=%=0.076% (4-29) ()2节流件孔径的不确定度
d d
δ：
0.1d
d
δ=±% (4-30)
()3管径的不确定度
D
D
δ：
0.2D
D
δ=±% （4-31）
()4差压测量值的不确定度
p
p
δ??：
0.22max
3p p
p p
ch
δ???=?
??% 0.121=% （4-32） ()5密度值的不确定度
11
δρ
ρ： 根据表413-[4]查得：
1 1.01
δρ
ρ=±%
选择变压器等级为0.2级，指示仪表为0.5级，因此：
%)(41)(41))()12()()12()()(2
12112224
2244
22??????+?+-+-++=?p p d D C
c q p p
d D m
qm
δδδβδββεδδδε ≈±1.15%
第五章系统的安装及使用说明
5.1流量装置和差压计的安装连接系统图
流量装置和差压计的安装连接系统如附录
5.2 元件的安装
节流件的安装，如图4-1所示，其它系统图祥见目录。
图 4-1 管路简图
5.3 使用说明
使用前，应关闭差压计上两道压阀的情况下，对导压管进行吹洗，以免管道中锈污和杂物进入差压计。使用时，首先缓慢的打开节流装置上的两个导压阀，使被测气体充满导压管。然后打开平衡阀，并微微打开差压计上的正压导压阀，使测量室逐渐充满被测气体，同时将差压计内的液体从排液针排掉。最后，关上差压计的平衡阀，并打开差压计上的负压导压阀，仪表即投入正常工作。
结论
学习热工测量及仪表，对管道中介质流量的测量方法有了一些初步的了解，但那些仅是纸面上的东西，正所谓“纸上得来终觉浅”。而通过这次标准节流装置流量测量系统设计，让我初步把书本上的知识与实践相结合其起来，基本达到了理论与实践相结合的目的。
标准节流装置流量的测量系统设计中，更进一步地熟悉了节流装置的结构，差压变送器的原理以及节流式流量测量原理，还有节流式流量计的使用方法，也锻炼了自己独立思考问题的能力和通过查找翻阅与之相关资料、参考书来解决在设计中所遇到的问题的好习惯。在设计之前一定要熟知各远器件的原理及结构，接着要进行理论计算，对无法确定某个值的误差时，要利用它的不确定度来进行计算。计算中会出现许多误差，要明确出现误差的原因及怎样做才尽可能减小这些误差。还要综合考虑管道的长度和β值，要折中取β的值，这样可以减少误差，使测量结果更准确，接近于所要求的值。
通过此次课程设计，我们掌握了可压缩流体流量的系统设计及计算方法，具备了灵活运用知识的能力，提高了解决工程实际问题的能力
参考文献
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[3] 傅秦生.热工基础与应用.北京.机械工业出版社.2010：288
[4] 苏彦勋.流量计量与测试.北京.中国计量出版社.1992：109
标准节流装置 节流装置用于测量流量，其工作原理如下：在管道内部装有断面变化的孔板或喷嘴等节流件，当流体流经节流件时由于流束收缩，则在节流件的前后产生静压力差，利用压差与流速的关系可进一步测出流量。对于未经标定的节流装置，只要它与已经经过充分实验标定的节流装置几何相似和动力学相似，则在已知有关参数的条件下，可以认为节流件前后的静压力差与所流过流体的流量间有确定的数值关系。因此可以通过压差来测流量。 节流件的形式很多，有孔板、喷嘴、文丘里管、四分之一圆弧孔板、偏心孔板和圆缺孔板等。有的甚至可用管道上的部件如弯头等所产生的压差来测量流量，但是由于它所产生的压差值较小，影响的因素很多，因此很难测量准确。应用最多的是标准节流装置孔板、喷嘴和文丘里管。 标准节流装置是由节流件、取压装置和节流件上游第一个阻力件、第二个阻力件、下游第一个阻力件以及它们间的直管段所组成。标准节流装置同时规定了它所适应的流体种类、流体流动条件以及对管道条件、安装条件、流体参数的要求。 1．标准节流件及其取压装置 目前国际上规定的标准节流件有下列几种： ①标准孔板。可以采用角接取压、法兰取压、D(D为管道直径)和D／2取压方式。 ②喷嘴。其形式有ISA 1932喷嘴和长径喷嘴两种。它们的取压方式不同，ISA 1932喷嘴采用角接取压法；而长径喷嘴的上游取压口在距喷嘴入口端面1D处，下游取压口在距喷嘴入口端面的0．50D处。 ③文丘里管。根据收缩段是呈圆锥形或是呈圆弧形，又可分为古典文丘里管和文丘里喷嘴。古典文丘里管上游取压口位于距收缩段与入口圆筒相交平面的1／2D处；文丘里喷嘴上游取压口与标准喷嘴相同。它们的下游取压口分别在距圆筒形喉部起始端的O．5D处和O．3d(d为孔径)处。 (1)标准孔板 1)孔板本体 标准孔板的形状如图4—1所示。它是带有圆孔的板，圆孔与管道同心，直角入口边缘
孔板流量计是将标准孔板与多参数差压变送器（或差压变送器、温度变送器及压力变送器）是测量流量的差压发生装置，配合各种差压计或差压变送器可测量管道中各种流体的流量装置，可测量气体、蒸汽、液体及天然气的流量，广泛应用于石油、化工、冶金、电力、供热、供水等领域的过程控制和测量。 孔板流量计相关参数下面安徽康泰来为您分享！ 孔板流量计节流装置结构简单，且牢固、性能稳定可靠，是工业中常用到的流量测量仪表，孔板流量计节流装置通常分为：标准孔板、圆缺孔板、偏心孔板、内藏孔板、限流孔板、环形孔板、喷嘴孔板、环室孔板等，孔板流量计节流装置与差压变送器配套使用，充满管道的流体，当它们流经管道内的节流装置时，流体将在节流装置的节流件处形成局部收缩，节流装置使流速增加，静压力低，于是在节流件前后便产生了压力降，即压差，介质流动的流量越大，在节流件前后
产生的压差就越大，所以孔板流量计可以通过测量压差来衡量流体流量的大小，孔板流量计前后产生一个静压力差,该压力差与流量存在着一定的函数关系,流量越大,压力差就越大.差压信号传送给差压变送器,转换成4～20ma信号输出,远转给流量积算仪,实现流体流量的计量.质量型流量计,利用智能型差压变送器,对工况温/压进行自动补偿后,实现对流体质量流量的测量。 标准孔板是一类规格最多的标准节流装置，广泛应用于各种流体特别是气体流量测量中，孔板的结构因压力、通径、取压方式的不同而不同。 智能节流装置（孔板流量计）是集流量、温度、压力检测功能于一体，并能进行温度、压力自动补偿的流量计，该孔板流量计采用先进的微机技术与微功耗新技术，功能强，结构紧凑，操作简单，使用方便，牢固，性能稳定可靠. 一体化孔板流量计是测量流量的差压发生装置，配合各种差压计或差压变送器可测量管道中各种流体的流量，孔板流量计节流装置包括环室孔板，喷嘴等。 环形孔板是冷凝水可以从环形孔板的边沿流走，最小流通面是紧贴管内壁的圆环，而标准孔板最小流通面是处于管中心的同心圆。流体中的杂质流速较低，一般是紧贴着管壁边流动。 孔板流量计结构：节流件：标准孔板、标准喷嘴、长径喷嘴、1/4圆孔板、双重孔板、偏心孔板、圆缺孔板、锥形入口孔板等取压装置：环室、取压法兰、夹持环、导压管等、连接法兰、紧固件、测量管，标准孔板按常用取压方式可分为角接取压、法兰取压、径距取压三种类型。 安徽康泰电气有限公司生产的仪器仪表包括:热电阻、热电偶、双金属温度计、温度变送器、压力表、压力变送器、液位计、液位变送器、流量计、智能数显仪、仪表管阀件等，电线电缆包括:电力电缆、
课程设计报告 ( 2013—2014年度第一学期 ) 课程：过程参数检测及仪表 题目：标准节流装置的设计与计算院系：自动化系 班级： 学号： 学生姓名：Acceler 指导教师：田沛 设计周数：一周 成绩： 日期：2014 年1 月15 日
一、课程设计目的与要求 本课程设计为检测技术与仪器、自动化专业《过程参数检测及仪表》专业课的综合实践环节。通过本课程设计，使学生加深过程参数检测基本概念的理解，掌握仪表的基本设计方法和设计步骤。 二、设计正文 第一类命题： 已知条件：流体为水，工作压力MPa p 7.14=，工作温度215=t ℃；管道 mm D 23320=，材料为20号钢新无缝钢管；节流件为法兰取压标准孔板，材料为 1Cr18Ni9Ti ；mm d 34.11720=；差压kPa p 91.156=?，求（1）给定差压值p ?下的水流量m q ；（2）计算测量时的压力损失。 解： （1）辅助计算： 查表得到水和水蒸气密度1ρ=856.85kg/3m ，动力粘度η=127.36 10-?Pa 2s ，管道线膨胀系数D λ=12.786 10-?/℃，节流件线膨胀系数d λ=17.26 10-?/℃，可膨胀性系数ε=1。 mm t D D D t 58.233)]20(1[20=-+=λ mm t d dt d 73.117)]20(1[20=-+=λ （2）查表可知，新无缝钢管的绝对粗糙度K=0.05~0.1mm ，(4 10K/D)max =4.29<4.9，所以直管段粗糙度符合要求。 （3）迭代计算水流量m q ： 由Stolz 方程，得： 令式中0Re D = ∞，此时流出系数初始值为0C =0.60274。取精密度判据6 101-?=z ，利 用Matlab 进行迭代计算，程序代码如下： A=7912885.84;yita=127.3e-6; b=0.504;Dt=233.58; c0=0.5959+0.0312*b^2.1-0.184*b^8+2.286*b^4/Dt/(1-b^4)-0.856*b^3/Dt; c=c0;z=1; % 初值预设 5040.0== t t D d β84.79128851004.0354.0412 =-??=βηρεt t D p d A ) 62.58,:(856.0) 1(286.2)Re 10(0029.0184.00312.05959.02034475.065 .28 1 .2mm D mm D D D C D ≥--++-+=ββββ β β
目 录 1、用途： (1) 2、工作原理： (1) 3、结构特点： (1) 4、技术规格： (2) 5、安装： (2) 6、使用与维护： (6) 节 流 装 置 订 货 咨 询 规 格 单 (8) 节流装置附件： (9)
1、用途： 测量流经管道介质流量的方法有几种，但其中应用最为广泛，最为普遍的是差压式流量计。它由节流装置和差压计或者由节流装置与差压变送器同二次仪表共同组成。节流装置的使用历史悠久，在国际、国内都已标准化。节流装置是差压测量时的一次元件，人们利用它在管道内使流体产生差压。利用导压管把节流装置前后产生的差压传送给差压变送器，再输入到二次仪表，便显示出管道内流体的瞬时流量或累计流量。利用调节仪表也可以对流量进行调节。 节流装置结构简单，测量准确，使用可靠，检修、维护都很方便。 2、工作原理： 节流装置是人为的在介质流通的管道内造成节流（如图1所示）。当被测介质流过节流装置之后，造成一个局部收缩，流束集中，流速增加，静压力降低，于是在节流件的上、下游两侧产生一个静压力差。这个静压力差与流量之间呈一定的函数关系，流量越大，所产生的静压力差越大，因此通过测量差压的方法，就可测得流量。 1.流件 2.差压计 1.流件 2.差压计 图1a 孔板原理图 图1b 长径喷嘴原理图 3、结构特点： 3.1 环室取压标准孔板 属标准孔板，由于实现了环室取压，提高了测量精度，缩短了安装时所需最小直线管段长度。 3.2 角接单独钻孔取压标准孔板 属标准孔板，当管径在400毫米以上时，多采用此种形式。取压方式为法兰单独钻孔取压，圆形均压环取压或方形均压环取压。孔板形式可为带柄孔板或非标准的圆缺孔板等。 3.3 法兰取压标准孔板 属标准孔板，它不论管道直径大小，其上、下游取压孔中心均位于距孔板两侧端面各1英寸（25.4mm）处。 3.4 径距取压标准孔板 属标准孔板，取压方式为管道取压。上游取压孔中心位于孔板前端面一倍管道
一、自动化仪表选型的一般原则 检测仪表（元件）及控制阀选型的一般原则如下： 1.工艺过程的条件 工艺过程的温度、压力、流量、粘度、腐蚀性、毒性、脉动等因素是决定仪表选型的主要条件，它关系到仪表选用的合理性、仪表的使用寿命及车间的防火、防爆、保安等问题。 2.操作上的重要性 各检测点的参数在操作上的重要性是仪表的指示、记录、积算、报警、控制、遥控等功能选定依据。一般来说，对工艺过程影响不大，但需经常监视的变量，可选指示型；对需要经常了解变化趋势的重要变量，应选记录式；而一些对工艺过程影响较大的，又需随时监控的变量，应设控制；对关系到物料衡算和动力消耗而要求计量或经济核算的变量，宜设积算；一些可能影响生产或安全的变量，宜设报警。 3.经济性和统一性 仪表的选型也决定于投资的规模，应在满足工艺和自控的要求前提下，进行必要的经济核算，取得适宜的性能／价格比。为便于仪表的维修和管理，在选型时也要注意到仪表的统一性。尽量选用同一系列、同一规格型号及同一生产厂家的产品。 4.仪表的使用和供应情况 选用的仪表应是较为成熟的产品，经现场使用证明性能可靠的；同时要注意到选用的仪表应当是货源供应充沛，不会影响工程的施工进度。
流量仪表的选型 <一>一般原则1刻度选择 仪表刻度宜符合仪表刻度模数的要求，当刻度读数不是整数时，为读数换算方便，也可按整数选用。 （1）方根刻度范围 ?最大流量不超过满刻度的95％； ?正常流量为满刻度的70％～85％； ?最小流量不小于满刻度的30％。 （2）线性刻度范围 ?最大流量不超过满刻度的90％； ?正常流量为满刻度的50％～70％； ?最小流量不小于满刻度的10％。 2仪表精确度 用作能源计量的流量计，应符合《企业能源计量器具配备和管理通则（试行）》的规定。 （1）用于燃料进出厂结算的计量，±0.1％； （2）用于车间班组、工艺过程的技术经济分析的计量，±0.5％～2％； （3）用于工业及民用水的计量，±2.5％； （4）用于包括过热蒸汽和饱和蒸汽的蒸汽计量，±2.5％； （5）用于天然气、瓦斯及家用煤气的计量，±2.0％； （6）用于重点用能设备及工艺过程控制的油的计量，±1.5％；
流量检测装置设计说明书 一、装置需求： 1. 100点流量差压信号的采集。用键盘输入流量系数，输入时可显示； 2.围0-1000l/min,采集周期0.5s,信号4-20mA，分辨力0.1%； 3.要求运用数字滤波（方法自选）； 4.计算瞬时流量（l/min）、累计流量（m3/h）,并显示； 5.操作人员可随时修改流量系数和切换显示容（瞬时/累计流量）。 二、设计说明书要求： 1.系统构成框图及构成说明，包括主要部件的选型及依据； 2.DSP与A/D转换芯片连接的电原理图； 3.程序框图，包括主要流程； 4.采集、数字滤波、流量计算程序清单。 三、差压式流量计基本理论 1.节流装置工作原理 差压式流量计是根据伯努力方程和流体连续性原理用差压法测量流量的，其节流装置工作原理如图1所示，在横截面H处：流体的平均流速是v 1 ，密度是ρ 1，横截面积是A 1 ；在横截面L处：流体的平均流速是v 2 ，密度是ρ 2 ，横截面积 是A 2 。 图1 差压流量计工作原理图根据流体流动连续性原理有如下关系式： v 1·A 1 ·ρ 1 =v 2 ·A 2 ·ρ 2 （1） 如果流体是液体，可认为在收缩前、后其密度不变： ρ 1＝ρ 2 ＝ρ（2） 根据瞬时流量的定义，即单位时间流体流经管道或明渠某横截面的数量，所
以液体的体积瞬时流量： 2211A v A v q v ?=?= （3） 根据伯努利方程（能量守恒定律），在水平管道上Z1＝Z2，则有如下关系式： 2 2 2 2 222 111v P v P ρρ+ =+ （4） 应用伯努利方程和流动连续性原理，在两个横截面上压力差则有如下关系式： )(2 212 221v v P P P -= -=?ρ （5） 将（3）代入（5）式，并整理，则得： 2221 2])( 1[2 v A A P -= ?ρ （6） 由于4 2 1D A ?= π， 4 2 2d A ?= π， 定义直径比D d = β， 其中d 为工作状况下节流件的等效开孔直径，D 为管道直径，则得到： 222 4 )1(2A q P v βρ -=? （7） 这样可推导出以下的理论流量公式： 1 2 4 24 11ρπ β P d q v ??-= （8） 又由于流量系数C 的定义是：C= 实际流量/理论流量，可得出节流式差压流 量计普遍适用的测量体积流量的实际流量公式： ρ π β εP d C q v ??-?= 24 12 4 （9） 其中，ε为被测介质的可膨胀性系数：对于液体=1； 对气体、蒸气等可压缩流体＜1 。 根据累计流量的定义，即在某一段时间流过某横截面流体的总量，所以液体的体积累计流量为： dt q Q t v v ?= （10） 因此，我们只要检测出差压即可分别计算出瞬时流量和累计流量的大小。 2. 差压变送器工作原理 在采用差压方式进行流量测量时，其流量 v Q 与差压P ?呈非线性关系，即差 压信号与流量之间存在一个开方关系。为了线性的表达流量，需要对测量系统总
消音器设计计算书 由于我国目前对消音器的设计，还没有统一的标准规范可以遵照执行，大多数厂家均根据自己的经验来设计制作，且技术又相对保密的。因此本消音器的设计，经查阅大量资料，采用科学院声学研究所马大猷教授等人提出的小孔喷注噪声极其控制理论，采用节流降压与小孔消音的原理结合现场实际情况来设计解决环境噪声超标的难题。 消音器的工艺参数为：蒸汽排放绝对压力：40 kg/ cm2，排汽温度：390℃，蒸汽比容ρ：0.0721 m3/ kg，排汽流量Q：8t/h； 噪声达到110dB以上，要求消音器的噪声小于85dB的环保要求。 一、设计原理。 复合式小孔喷注消音器是利用节流作用降低小孔喷注前的驻压，预先消耗部分声能，再dB与小孔降噪相结合，达到较高的消声量；其原理是利用节流降压与小孔喷注两种消声机理，通过适当结构复合而成的。 1. 小孔喷注消音器 小孔喷注消音器的设计机理是根据科学院声学研究所马大猷教授等人提出的小孔喷注噪声极其控制理论，从发声机理上使它的干扰噪声减少，由于喷注噪声峰值频率与喷口直径成反比，若喷口直径变小，喷口辐射的噪声能量将丛低频移向高频，于是低频噪声被降低，高频噪声反而增高，当孔径小到一定值（达到mm 级），实验表明，当孔径≤4mm时具有移频作用，喷注噪声将移
到人耳不敏感的频率范围（听觉最敏感的区域250~5000赫兹）； 根据这一机理将一个大的喷口改为许多小孔来代替，便能达到降低可听声的目的。从实用角度考虑，孔径不能选得过小，因为过小的孔径不仅难于加工，同时易于堵塞，影响排汽。一般选用直径1~3mm的小孔为宜。 2.节流降压消音器 节流降压消音器是利用节流降压原理而制成的。根据排汽流量的大小，适当设计通流截面，使高压气体通过节流孔板时，压力都能最大限度地降低到临界值。这样通过多级节流孔板串联，就能把排空的一次压降分散到若干个小的压降。由于排汽噪声功率与压力降的高次方成正比例，所以把压力突变排空改为压力在消音器内就逐渐降下来再排空，这样能使消音器内流速控制在临界流速下，不致产生激波噪声，压力在最大限度地降到临界值，使消音器获得较好的消声效果。同时节流降压后小孔喷注层的驻压大大变小，小孔喷注层强度设计所需的壁厚也大为减薄，这样给小孔喷注层的钻孔加工减小难度。 消音器入口处的压力通常是给定的，当排放压力较高时，为了取得所需的消声值，经过几次节流降压，使汽体进入小孔喷注前的压力由消音器入口处的压力P1按比例降低设计；通常情况下，节流降压消音器的各级压力选择为等比级数下降，设节流孔板级数为n，临界压力比为q (q＜1) ，可得： n g P P q （1）后前 根据气体状态方程、连续性方程和临界流速公式，由资料可
石油化工自动化仪表选型设计规范 SH 3005-1999 3 温度仪表 3.1单位和量程 3.1.1温度仪表的标度(刻度)单位, 应采用摄氏度(C)。 3.1.2 温度标度(刻度)应采用直读式。 3.1.3 温度仪表正常使用温度应为量程的50%一70%, 最高测量值不应超过量程的90%。多个测量元件共用一台显示表时, 正常使甩温度应为量程的20%一90%, 个别点可低到量程的10%。 3.2 就地温度仪表 3.2.1就地温度仪表应根据工艺要求的测温范围、精确度等级, 检测点的环境、工作压力等因素选用。 3.2.2一般情况下, 就地温度仪表宜选用带外保护套管双金属温度计, 温度范围为-80一5OOC。刻度盘直径宜为1OOmm; 在照明条件较差、安装位置较高或观察距离较远的场合, 可选用15Omm。需要位式控制和报警的, 可选用耐气候型或防爆型电接点双金属温度计。仪表外壳与保护管连接方式, 宜按便于观察的原则选用轴向式或径向式, 也可选用万向式。 3.2.3 在精确度要求较高、振动较小、观察方便的场合, 可选用玻璃液体温度计, 其温度范围:有机液体的为-80一1OO℃。需要位式控制及报警, 且为恒温控制时, 可选用电接点温度计。
3.2.4 被测温度在-200一50℃或-80一500℃范围内, 在无法近距离读数、有振动、低温且精确度要求不高的场合, 可选用压力式温度计。压力式温度计的毛细管应有保护措施, 长度应小于2Om。 3.2.5 就地测量、调节, 宜选用基地式温度仪表。 3.2.6关键的温度联锁、报警系统, 需接点信号输出的场合, 宜选用温度开关。 3.2.7 安装在爆炸危险场所的就地带电接点的温度仪表、温度开关, 应选用隔爆型或本安型。 3.3集中检测温度仪表 3.3.1要求以标准信号传输的场合, 应采用温度变迭器。在满足设计要求的情况下, 可选用测量和变送一体化的温度变送器。 3.3.2 检测元件及保护套管, 应根据温度测量范围、安装场所等条件选择(不同检测元件的温度测量范围见表 3.3.2), 且应符合下列规定: 1热电偶适用于一般场合; 热电阻适田于精确度要求较高、无振动场合; 热敏电阻适用于要求测量反应速度快的场合。 2 采用热电阻温度检测元件时, 宜采用PtlO0热电阻。 3 测量设备或管道的外壁温度, 应选用表面热电偶或表面热电阻。 4 测量流动的含固体颗粒介质的温度, 应选用耐磨热电偶。 5 下列情况, 可选用销装热电阻、热电偶: a测量部位比较狭小, 测温元件需要弯曲安装; b 被测物体热容量非常小;
柴油流量计标准节流装置 为了提高气体特别是柴油液体流量计量的准确度，国内外专家和同行进行了大量的研究试验工作特别是美国积累了大量的资料，编制和几经修订了气体流量计量专用标准——AGAN03 报告，并在全国各油气田多处建立了燃气流量检定装置。历年来我国新老计量专家和同行为提高柴油流量计量的准确度付 出了艰辛的劳动。1965 年四川石油管理局在泸州合成油厂利用300m的大气枢 对孔板节流装置进行了标定实验研究，在实验资料的基础上结合国家计量局推 荐的27-54 规程编制了“测量燃气流量的孔板计量装置安装检定使用和管理规 程”作为柴油流量计量的依据。1983 年再次总结历年来柴油流量计量的经验， 参照当时国际国内计量流体流量的先进技术和先进标准，编写了“燃气流量的 标准孔板计量方法”，即sy104-83 部颁行业标准。与此同时建立了标准孔板节流 装置定点生产厂和长度检测室。但这只能是保障柴油流量计量准确度的软件。 由于影响气体流量计量准确度的因素多而复杂，仅仅用软件来控制每一影 响因素是不够的，纵然在标准中进行了控制，在实际使用中也是难以达到的。 就拿孔板入口边缘的尖锐度和测量管内壁的粗糙度说，加工制造中能得到控制， 使用中就不可能得到控制，因为气质和流态就多种多样，受磨蚀、创擦伤的程 度、方位就不一致，因此建设气体流量标定装置对计量装置进行实流检定是势 在必行。国内外许多专家和同行业认为要提高标准节流装置计量的准确度，实 流检定是最好的方法。只有在线实流检定才能实现真正的流量仪表校准或赋值， 因为只有此时的校准或赋值才能真正计入各种因素对流量仪表性能的影响，才 能保证量值传递链或溯源链的连续和封闭。作为容积流量计的一级标准有多种， 油置换法与钟罩式标准装置的设备较简单，但在高压时必须增压；激光开普勒 流量计不需增压，但设备复杂。德国物理技术局的高压检定设备（压力6Mpa、 流量10~2500m
1．标准节流装置有那些？标准节流装置有什么优点？（王建中孙淮清） 答:标准节流装置是按照国际标准ISO5167和ISO9300、国家标准GB/T2624-2006规定的技术条件设计、制造、使用的节流装置，无需湿标可以确定流量系数和误差。现在符合条件的在封闭管道中有：标准孔板，标准喷嘴，标准文丘里管，标准比托管，标准音速喷嘴，标准音速喷管等；明渠中有：标准堰（薄壁堰、三角堰、矩形堰、宽顶堰）。一般不需要湿标就可以根据标准规定的技术条件完成从设计、制造、安装、使用的过程。 必须满足如下条件： 1)确定的适用范围，包括介质、几何尺寸、流动条件、流体力学参数（雷诺数、粘度、压力、 温度等）、热力学参数（物性及状态）、安装条件、数据采集方式及使用方法； 2)确定的数学模型，包括流量公式、各有关系数的计算，特别是流量系数的计算； 3)确定的几何条件，管道口径（封闭管道）；渠道宽度（明渠）； 4)确定的安装条件，现场影响流动各因素条件； 5)确定的不确定度计算，附加不确定度计算（如果需要）； 6)确定的检定周期，满足流量计使用性能的时间条件； 7)不需要湿标可以达到流量计的各项性能。 优点： 1）最大的优点是经济性好，不需湿标，可以节省大量的检定费用； 2）方便设计、制造、安装、使用，技术问题可以随时随地根据技术标准解决而不会引起分歧； 3）技术成熟，容易普及，容易掌握，容易使用； 4）稳定可靠； 5）结构简单，无活动件，工作寿命长； 6）适用于各种介质，包括液、气、汽、多相； 7）适用于各种尺寸口径（在标准范围内）； 8）适用的压力、温度是各种流量计中最高的； 9）历史悠久，累计试验数据最全；理论研究的最透彻；实际经验最多； 10)有国际标准和国家标准可依。 其特点列举如下： 1）标准中详细列举节流装置的结构形式和技术要求；流出系数和可膨胀性系数计算式，应用条件及不确定度计算式等；压力损失计算式等；现场使用的条件：脉动流阀值，抑制非充分发展管流的措施，如规定直观段必要的长度，测量管和节流件的安装要求以及流动调整期的应用等标准中列举的资料是标准节流装置应用的基本资料，在全部流量测量标准中他是最完备和最成熟的。 2）标准节流装置具有丰富的关于偏离标准进行修正的资料，如AGA3号报告及ISO9300中的参考文献列举的资料，实际上国际上有关标准节流装置的资料比这些要多得多，这些资料我们称为标准节流装置的软实力，在全国流量检测件中标准节流装置的软实力是首屈一指的。 3）标准节流装置的试验数据是全世界共同完成的，数据的可靠性和可信度与只由个别厂家或科研群体完成的是不能比拟的，由全社会完成可以保证可靠的无系统偏差。美国石油测量标准手册
第二类命题设计计算 4. 已知条件：流体为锅炉给水，最大流量h kg q m /102503max ?=，常用流量h kg q m ch /101903?=，最小流量h kg q m /101003min ?=；工作压力MPa p 7.14=（绝对压力），工作温度215=t ℃；管道mm D 19920=，材料为20号钢，新无缝管，允许压力损失kPa y 40≤?ω；管道阻力件：上游第一阻力件为球形阀全开，上游第二阻力件为90°平面弯头。（1）确定标准节流件形式；（2）选定差压计；（3）计算20d C 、、、εβ；（4）确定最小直管段长度210l l l 、、；（5）计算压力损失并进行核算；（6）计算基本误差。 解： 1、考虑到压损的要求，选取的节流件为标准孔板，采用角接取压，材料为1Cr18Ni9Ti. 2、选择压差计，由于采用标准孔板，设： kpa p y 802max =?=?ω，选取最靠近的差压系列值60kpa.参考附录，可选用1151HP 电容式差压变送器，其量程范围为31.1~186.8kpa ，耐静压31.5Mpa,差压量程调整在0~60kpa. 题目中给水的最大流量为h kg /102503?，所以流量计流量刻度上限max *m q 定为h kg /102503?。 3、由查表和线性计算得到给水的粘度s a ·10322.1276-P ?=η，密度3 /855.856m kg =ρ，管道线膨胀系数c o D /1078.126-?=λ，节流件线膨胀系数c o /102.176-d ?=λ，给水的可膨胀系数1=ε. 工作状态下管道直径: 199.4959mm =)]20(1[20-+=t D D D t λ 常用流量下雷诺数: 6102.6480 /354.0Re ?==ηt m ch D D q 常用流量下的差压值
节流装置 节流装置由节流元件、测量管段（节流元件前后的直管段）与取压装置等三部分组成。 节流装置分为标准节流装置和非标准节流装置两大类。标准节流装置中，节流元件的结构形式、尺寸和技术要求等均已标准化（我国现行标准为GB／T2624--1993），对取压方式、取压装置以及对节流元件前后直管段的要求也有相应规定，有关计算数据都经过大量的系统实验而有统一的图表可供查阅。按标准规定设计制造的节流装置，不必经过单独标定即可投入使用。 ①标准节流装置的适用条件 a．流体必须是牛顿流体，在物理学和热力学上是均匀的、单相的，或者可认为是单相的流体，如混合气体，溶液，分散性粒子小于0.1／μm的胶质溶液，含有不超过2％（质量成分）均匀分散的固体微粒的气体以及不超过5％（体积成分）均匀分散气泡的液体流，均可按单相流体考虑，但其密度应取平均密度。 b．流体必须充满管道和节流装置且连续流动，流经节流元件前流动应达到充分紊流，流束平行于管道轴线且无旋转，流经节流元件时不发生相变。
c．流动是稳定的或随时间缓变的，不适用于脉动流和临界流的流量测量，流量变化范围亦不能太大（一般最大流量与最小流量之比值不超过3：1）。 ②标准节流元件的结构形式 标准节流元件有孔板、喷嘴和文丘里管。工业上最常用的是孔板，其次是喷嘴，文丘里管使用较少。 a．标准孔板 标准孔板是一块具有与管道同心圆形开孔的圆板，如图1所示，迎流一侧是有锐利直角t入口边缘的圆筒形孔，顺流的出口呈扩散的锥形。标准孔板的各部分结构尺寸、粗糙度在“标准”中都有严格的规定。它的特征尺寸是节流孔径d，在任何情况下，应使d>12.5 mm，且直径比卢应满足0.20≤β≤0.75；节流孔厚度E应在0.005D与0.02D（D为管道直径）之间；孔板厚度E应在e与0.05D之间；扩散的锥形表面应经精加工，斜角F应为450±150。 标准孔板结构简单，加工方便，价格便宜；但对流体造成的压力损失较大，测量精度较低，而且一般只适用于洁净流体介质的测量。此外，测量大管径高温高压介质时，孔板易变形。 b．标准喷嘴
节流装置的选型及应用 开封仪表有限公司 教授级高级工程师 邵朋诚
我们开封仪表有限公司是著名的流量仪表研发、制造、测试基地，建厂50余年来，在流量仪表方面多有建树，可以说，我们的企业在产品品种和规格方面是国内流量仪表厂家的龙头。由于流量测量的特殊性，市场上出现并使用的流量仪表种类众多，其中市场占有量最大的仍然是节流装置。广大用户很想了解节流装置选型和应用方面的知识，这是一个复杂的问题。限于本人的知识水平，我无法全部解决大家的问题，在这里，本人就这一议题从以下4个方面和大家交流、切磋。讲得不对的地方，欢迎批评、指正。 1.基础知识 虽然基础知识对于一位急于选型和使用的用户来说似乎是“远水不解近渴”，但了解基础知识的确能帮助用户最佳选型、最佳使用。以下通过介绍几个名词来了解一些基础知识、有利于了解节流装置的基本原理。 （1）流量 定义：在一定时间（秒、分、小时）内通过某指定截面内的物料量。若物料量是以体积（容积）单位（如升、立方米）来表示，则称为体积（容积）流量，此时尚需注明是标况（0℃或20℃，101.33kPa）或工作状况下，需注明是在哪一个温度、压力下的体积（这一点特别重要）；若以质量单位（如千克、吨）表示，则称质量流量。注意区分“流速”、“流速分布”“流通截面”的含意。对于插入式仪表，直接测量的实际上是流速，要得知流量还需要“流速分布”。 （2）密度
定义：单位体积的介质所具有的质量。 介质的密度与其组分、温度、压力、湿度等有关。节流装置的输出值与此有关。由于流体介质的复杂性，这个参数往往是变动的，如果不能进行实时补偿，将会直接影响流量的测量精度。 （3）粘度 定义：流体的粘度是表征分子微观作用的宏观表现的物理量。 A.气体：是由无规则分子运动（热运动）引起的； B.液体：是由分子间的引力、因流层间的速度差而产生的。 主要有三种表示方法： ①动力粘度：μ＝剪切压力τ/剪切速率d 称为牛顿内摩擦定律。国际单位制（SI制） Pa·s（帕·秒），常用其103-:mpa·s(厘泊cp) ②运动粘度（比密粘度）υ＝μ/ρ SI单位 m2/s 常用其103-: mm2/s(厘司特cst). ③“条件”粘度,是在一定条件下的粘度。主要有：恩格勒度(恩氏度)、赛波特秒（赛氏秒）、雷德伍德秒（雷氏秒）等。 （4）等熵指数κ:可逆绝热（等熵）转换条件下，介质压力相对变化与密度相对变化之比。 对于节流装置、临界流流量计及热式流量计，需要知道等熵指数κ，因为节流装置测量气体流量时需要计算可膨胀性系数ε、临界流流量计需要计算临界流函数C 。一般用气体的“比热比”代替。 （5）雷诺数：是表征流体流动特性的一个参数，它等于流体流 动时惯性力与粘滞力之比：R e = ν ul是一个无量纲的纯数
LG节流装置 选 型 使 用 说 明 书
目录 1.产品功能用途和适用范围 (1) 2.产品型式及编码 (1) 2.1 产品型号及编码 (1) 2.2 产品组成 (3) 3.产品工作原理与主要结构 (4) 3.1 原理 (4) 结构 (4) 4.基本参数 (5) 4.1执行标准 (5) 4.2 公称通径 (5) 4.3 公称工作压力 (5) 4.4 精确度等级 (5) 5.安装使用和调整 (5) 5.1 安装的基本要求 (5) 5.2 对管道的要求 (5) 5.3 对导压力管的要求 (6) 5.4 使用和调整 (10) 6.保养、修理及常见故障排除 (10) 7.供应成套性 (10) 7.1 仪表成套性 (10) 7.2 随机文件 (10) 8.订货须知 (13)
节流装置使用说明书 1产品功能用途和适用范围 测量流经管道介质流量的方法有多种，但其中应用最广泛、最普遍的是节流装置，它的使用历史悠久，在国际、国内都已经标准化，在石油、化工、冶金、电力、轻纺、科研等行业的生产过程中，大量地使用着各种类型的节流装置进行流体流量的测量，控制和调节，节流装置具有结构简单、牢固、工作可靠、性能稳定、精确度高、价格低廉等优点，因而节流装置的用量与其它流量仪表相比占有绝对优势。 节流装置与差压流量变送器配套使用，现场量程连续可调，并能输出标准信号（0~10mAD、C或4~20mAD、C）再输入到二次仪表，便显示出管道内流体的瞬时流量和累积总量，若把标准信号输入到工业控制机，可以自动整点打印出瞬时流量和累积总量，为用户的使用提供了很大方便。 节流装置包括标准节流装置（包括标准孔板、标准喷嘴、标准文丘里管、V型锥、长径喷嘴、楔形流量计、弯管流量计等），和非标准节流装置（包括四分之一圆喷嘴、四分之一圆孔板、小孔板、双重孔板、圆缺孔板、锥形入口孔板等），取压方式有环室取压、法兰取压、当流体的雷诺数较低者或含有杂质时，可选用非标准节流装置。 2产品型式号及编码 2.1产品型号及编码 节流装置的型号及含义如下 LGB —XX X X XX X X A码B码C码D码E码F码 F：法兰取压 J：环室取压 孔板节流装置 A~F码的含义如下: A码—表示管道公称通径用二位数表示; B码—表示公称工作压力,用一位数表示; C码—表示公称通径管子外径尺寸系列(GB1245-90),用一位数表示; D码—表示孔板类别,用二位数表示; E码—表示孔板材质与法兰材质,用一位数表示; F码—表示孔板附件,用一位数表示。 上述各码具体代码详见《节流装置编码一览表》。 2.2 产品组成 a 法兰取压的节流装置：由取压法兰、节流件、密封垫片及紧固件，配二次 仪表可显示瞬时流量及累积总量。 b环室取压的节流装置：由法兰、环室、节流件、密封垫片及紧固件，配二次仪表可显示瞬时流量及累积总量。
节流装置是包括节流件、取压装置和前后测量管在内的整个装置。当充满管道的流体流经节流装置时，在节流件前后产生一压力差，并通过取压装置将差压信号传给差压计检出，从而确定其流量的大小。 由于标准件节流装置的流量系数都是在一定的条件下通过试验取得的。因此，除对节流件和取压装置有严格的规定外，对管道、安装、使用条件都有严格的规定。如果实际工作中偏离了规定条件，则引起的流量误差是难以估计的。 1.管道条件 (1) 安装节流件用的管道应该是直的，并且是圆形管道。 (2) 管道内壁可以是光滑，也可以是粗糙的，但一定要需要洁净，不应混有杂质。 (3) 节流件前后要有足够长的直管道长度。但是，在工业管道上常常会有拐弯、分叉、汇合、闸门等局部阻力件出现，原来平稳的流束流过这些阻力件时会受到严重的扰乱，而后流经相当长的管段才会恢复平稳。因此，要根据局部阻力的不同情况，在节流件前后设置不同长度的直管段。 2安装要求 (1) 节流件在管道中的安装应保证其前端面与管道轴线垂直，垂直度不得超过±1°，同时还应保证其开孔与管道同心。 (2) 夹紧节流件用的密封垫片(包括环室与法兰、环室与节流件和法兰取压的法兰与孔板之间的垫片)，在夹紧后不得突入管道内壁。垫片不能太厚，最好不超过0.5mm。 (3) 新装管路系统必须在管道冲洗和扫线后再进行节流件的安装。 (4) 凡是用于调节流量的阀门，最好安装在节流件后最小直管段以外。 (5) 节流装置的各管段和管件的连接处不得有任何管径突变。 3.使用要求 标准节流装置在使用时，必须满足下列条件 (1) 流体必须充满圆管和节流装置，并连续的流经管道。 (2) 流体必须是牛顿流体，在物理学上和热力学上是均匀的，单相的，或者可以认为是单相的，包括气体、溶液。 (3) 流体流经节流件时不发生相变。 (4) 流体流量不随时间变化，或变化较缓慢。 (5) 流体在流经节流件前，其流束必须与管道轴线平行，不得有旋转流。 节流装置的形式多种多样，常州成丰拥有在实际生产中使用最多的标准节流件，分别是标准孔板、标准喷嘴以及标准文丘里管。在此将此文献给所有流量计厂家及用户，常州市成丰流量仪表有限公司在自身发展的同时，也希望各行业同仁，尤其是流量计用户们，能真正买到适合自己的产品，并将产品好好的维护下去。
节流装置设计指导书 题目：节流装置设计指导书 学生： 指导教师： 专业班级：
能源科学与工程学院2016年12月
目录 第一章．节流装置的设计计算命题 1.1设计所给命题 第二章．节流装置的设计计算 2.1节流装置设计计算命题 2.2设计计算（孔径计算）的方法 2.2.1已知条件 2.2.2辅助计算 2.2.3计算 2.3计算公式 2.3.1流量公式 2.3.2雷诺数计算式 2.3.3节流件开孔直径d和管道经D计算式 2.3.4可膨胀性系数计算式 2.3.5迭代计算法 第三章．具体计算过程 3.1给定条件 （1）工作状态下流体流量测量围上限值 （2）工作状态下管道径D （3）工作状态下水的密度、粘度μ （4）计算 （5）管道粗糙度 （6）确定差压上限值 3.2计算 （1）求 （2）迭代计算 （3）求，计算 （4）求，计算 （5）求d值 （6）验算流量 （7）求值 （8）确定加工公差 （9）确定压力损失 （10）根据和管路系统，可得直管长
一、节流装置的设计计算命题 1．1设计所给命题 ①被测流体：水 ②流体流量：m ax m q =500t/h ；mcom q =400t/h ；m in m q =200t/h ③工作压力：p 1=14.6Mpa （绝对） ④工作温度：t 1=220℃ ⑤20℃时的管道径：D 20=233mm ⑥管道材料：20# 钢，新的无缝钢管，管道材料热膨胀系数λD =12.78×10-6mm/mm ·℃ ⑦允许的压力损失：不限 ⑧管道敷设： ⑨选用法兰取压标准孔板配DBC 型电动差压变送器 二、节流装置的设计计算 2.1节流装置设计计算命题 ①已知节流装置型式，管道径D ，节流件开孔直径d 被测流体参数ρ、μ，根据测得的差压值Δp ，计算被测流体流量m q 或v q 。 ②已知管道径D ，被测流体参数ρ、μ，管道布置条件，选择流量围，差压测量上限m ax p ?，节流装置型式，计算节流件开孔直径d 。 ③已知管道径D ，节流件开孔直径d ，被测流体参数ρ、μ，管道布置条件，节流装置型式，流量围，计算差压值p ?。 ④已知节流装置型式，直径比β，压值p ?，流量m q 或v q ，被测流体参数ρ、μ，计算管道径D 和节流件开孔直径d 。 命题①为现场核对投用流量计的测量值；命题②为新装设计节流装置的设计计算，一般设计计算就是指此命题，命题③用于现场核对差压计的测量值；命题④用以确定现场需要的管道尺寸。 2.2设计计算（孔径计算）的方法 2.2.1已知条件 ①被测流体（混合介质的组分百分数）。 ②流体流量：最大m ax m q （或max v q ）；常用mcom q （或vcom q ）（可取0.8m ax m q ）；最小m in m q 。 ③节流件上流取压孔处被测流体的工作压力（绝对）。
节流装置项目 可行性分析报告 规划设计 / 投资分析
节流装置项目可行性分析报告说明 该节流装置项目计划总投资19057.81万元，其中：固定资产投资15862.60万元，占项目总投资的83.23%；流动资金3195.21万元，占项目 总投资的16.77%。 达产年营业收入31538.00万元，总成本费用24453.82万元，税金及 附加353.21万元，利润总额7084.18万元，利税总额8414.52万元，税后 净利润5313.14万元，达产年纳税总额3101.39万元；达产年投资利润率37.17%，投资利税率44.15%，投资回报率27.88%，全部投资回收期5.09年，提供就业职位504个。 坚持“实事求是”原则。项目承办单位的管理决策层要以求实、科学 的态度，严格按国家《建设项目经济评价方法与参数》（第三版）的要求，在全面完成调查研究基础上，进行细致的论证和比较，做到技术先进、可靠、经济合理，为投资决策提供可靠的依据，同时，以客观公正立场、科 学严谨的态度对项目的经济效益做出科学的评价。 ...... 主要内容：项目总论、背景及必要性研究分析、市场调研预测、项目 规划分析、项目建设地方案、项目工程设计研究、工艺技术说明、环境保
护和绿色生产、职业保护、风险防范措施、项目节能评估、实施方案、投资计划、经营效益分析、项目评价结论等。
第一章项目总论 一、项目概况 （一）项目名称 节流装置项目 （二）项目选址 某某科技园 （三）项目用地规模 项目总用地面积58989.48平方米（折合约88.44亩）。 （四）项目用地控制指标 该工程规划建筑系数57.27%，建筑容积率1.24，建设区域绿化覆盖率7.22%，固定资产投资强度179.36万元/亩。 （五）土建工程指标 项目净用地面积58989.48平方米，建筑物基底占地面积33783.28平方米，总建筑面积73146.96平方米，其中：规划建设主体工程46361.33平方米，项目规划绿化面积5281.26平方米。 （六）设备选型方案 项目计划购置设备共计127台（套），设备购置费4645.23万元。 （七）节能分析 1、项目年用电量1078262.23千瓦时，折合132.52吨标准煤。
学校代码： 10128 学号： 课程设计说明书 题目：标准节流装置流量测量系统设计 学生姓名： 学院： 班级： 指导教师：萧贵玲王文兰 2012年 1 月 6 日 摘要 标准节流装置只适用于测量圆形截面管道中的单相、均质流体的流量，并要求流体充满管道；在节流件前后一定距离内不发生相变或析出杂质；流速小于音速，流动属于非脉动流；流体在流过节流件前，流束与管道轴线平行，不得有旋转流 已知管道内径及管路分布情况，流体的性质和参数值，大致流量范围，可以进行设计标准节流装置流量测量系统，即要进行以下工作：①选择节流形式和确定节流件开孔直径；②选择差压计类型及其差压和流量量程范围；③建议节流件在管道上的布置位置；④必要时计算流量测量不确定度。 关键字：节流件；标准孔板；差压变送器；全开闸阀 目录
引言 第一章节流式流量测量原理及系统总体设计 2 1.1 节流件测量原理 2 1.2 系统总体设计 2 第二章标准节流件差压计及取压装置 4 2.1 标准节流件 4 2.2 差压计 6 2.3 取压装置 7 第三章关键参数计算及检验计算 8 3.1已知条件 8 3.2 准备计算 8 3.2.1 求介质密度、介质动力粘度及管道材料膨胀系数 8 3.2.3 计算正常流量ReDch和最小流量下的雷诺数ReDMIN 9 3.2.4 确定差压计类型及量程范围 9 第四章重要参数的计算及校验 10 4.1 确定值及节流件开孔直径 10 4.1.1 常用流量下的差压值 10 4.1.2 迭代计算β值和d值 10 4.1.3 迭代计算 10 4.2 确定压损 12 4.3 确定节流件的开孔直径 12 4.4 确定直管段长度对管道粗糙度的要求: 13 4.5 标准节流装置流量结果不确定度 13 第五章系统的安装及使用说明 15 5.1流量装置和差压计的安装连接系统图 15 5.2 元件的安装 15 5.3 使用说明 15 结论 16