流量测量-孔板与文丘里

内文丘里管流量计李连科1 王汉卿2 庞世强11(大连索尼卡电子有限公司大连 116600) 2(中国计量科学研究院北京 100013)摘要本文介绍了一种集经典文丘里管、环形孔板和耐磨孔板计量性能优点于一体的新型差压装置——内文丘里管，对这种差压装置的结构、测量原理、技术性能、适用范围、可膨胀性系数的确定方法以及内文丘里管优异计量性能形成的机理作了简要的论述，同时还展望了该种差压装置有望取代孔板等传统差压装置的广泛应用与良好发展前景。

关键词文丘里管差压式流量计1引言差压式流量计，作为传统的计量手段已有近百年的发展历史，今天它仍然是应用最多的工业在线流量测量仪表。

差压式流量计所使用的节流件，主要是标准孔板、喷嘴和文丘里管[1]。

鉴于这些节流件的技术性能存在着种种缺陷，为适应现实工业计量的需要，人们先后发明了几种以孔板、喷嘴为基础的改型节流件，如环形孔板、锥形入口孔板、四分之一圆孔板(喷嘴)、耐磨孔板[2]、楔形流量计以及V-Cone锥形流量计等。

这些改型节流件在某一特定测量条件下可以弥补标准节流件在技术性能方面的某些不足，但使用局限性都很大，测量精度也偏低，美国V-Cone流量计是一种性能相对较好的改型节流件，但因“锐缘磨蚀”而导致的流出系数不稳定问题仍未彻底解决。

由大连索尼卡电子有限公司研发的专利技术产品——内文丘里管，是对传统文丘里管作了改型的异型文丘里管，它集环形孔板、耐磨孔板和文丘里管的优点于一体，其技术性能优于孔板、喷嘴和经典文丘里管，也优于现有其它各种改型节流件。

内文丘里管流量计，是具有独特性能的新一代差压式流量测量仪表，在工业计量试用中已取得良好的使用效果。

2 结构与测量原理2.1内文丘里管由圆形测量管1和置于测量管内的特型芯体2所构成（参见图1和图2）。

特型芯体是一个与测量管同轴的旋转体，其母线是一假想管壁为无限薄的经典截尾文丘里管的管壁轴向截面，即旋转体的径向外表面由前段圆锥面6、中段圆柱面7、尾段圆锥面8三部分构成。

差压式流量计测量原理
差压式流量计测量原理：
①差压式流量计基于伯努利方程与连续性方程理论通过检测流体经过节流装置时所产生的静压差来间接推算流量大小；
②节流元件通常为孔板喷嘴文丘里管等其作用在于局部收缩管道截面积迫使流体加速从而形成静压降；
③当流体流经节流件时由于流速加快根据伯努利方程可知此处静压会相应降低而在上下游直管段内流速恢复故静压回升；
④上下游之间的静压差ΔP与流速平方成正比进而与体积流量Qv质量流量Qm存在一定函数关系；
⑤通过在节流件前后安装压力引线将信号传递给差压变送器后者将微小压力变化转换为易于测量处理的电信号；
⑥变送器输出信号送入流量指示控制器进行线性化温度补偿等运算处理最终以工程单位显示流量值；
⑦为提高测量精度减少不确定度影响实际应用中需考虑流体粘度密度温度等参数变化对差压读数的影响；
⑧孔板作为最常用节流元件其安装要求十分严格包括前后直管段长度端面平面度粗糙度等因素都会影响测量结果；
⑨在蒸汽天然气水等介质流量计量中差压式流量计因结构简单维护方便测量范围广而得到广泛应用；
⑩针对高压高温腐蚀性强等恶劣工况还需选用特殊材质制造的节流元件并采取相应防护措施确保长期稳定运行；
⑪随着传感器技术计算机技术发展现代差压式流量计正朝着高精度智能化方向迈进；
⑫正确理解和掌握差压式流量计测量原理对于合理选用安装维护此类仪表具有重要意义。

14种流量计的工作原理流量计（Flowmeter）是工业生产的眼睛，与国民经济、国防建设、科学研究有着密切的关系，在国民经济中占据重要地位与作用，可用于气体、液体、蒸汽等介质流量的测量。

为了更好的展示流量计测量原理，小编采用动画演示的方法来给大家介绍流量计的工作原理!1.孔板流量计板流量计工作原理：流体充满管道，流经管道内的节流装置时，流束会出现局部收缩，从而使流速增加，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。

这种测量方法是以能量守衡定律和流动连续性定律为基准的。

工作特点：①节流装置结构简单、牢固，性能稳定可靠，使用期限长，价格低廉;②应用范围广，全部单相流皆可测量，部分混相流亦可应用;③标准型节流装置无须实流校准，即可投用;④一体型孔板安装更简单，无须引压管，可直接接差压变送器和压力变送器。

2. 电磁流量计电磁流量计工作原理：基于法拉第电磁感应定律。

在电磁流量计中，测量管内的导电介质相当于法拉第试验中的导电金属杆，上下两端的两个电磁线圈产生恒定磁常当有导电介质流过时，则会产生感应电压。

管道内部的两个电极测量产生的感应电压。

测量管道通过不导电的内衬(橡胶，特氟隆等)实现与流体和测量电极的电磁隔离。

工作特点：①具有双向测量系统;②传感器所需的直管段较短，长度为5倍的管道直径；③压力损失小；④测量不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响；⑤主要应用于污水处理方面。

3. 涡轮流量计涡轮流量计工作原理：在一定的流量范围内，涡轮的转速与流体的流速成正比。

流体流动带动涡轮转动，涡轮的转速转换成电脉冲，用二次表显示出数据，反应流体流速。

工作特点：①抗杂质能力强;②抗电磁干扰和抗振能力强;③其结构与原理简单，便于维修;④几乎无压力损失，节省动力消耗。

4. 文丘里流量计工作原理：当流体流经文丘里流量计管道内的节流件时，流速在文丘里节流件初形成局部收缩，导致流速增加，静压差下降，文丘里流量计前后便产生了静压差，流体流量越大，静压差就越大，根据压差来衡量流量。

标准节流装置选型原则和选型注意事项标准节流装置是差压式流量计的流量测量一次元件，昌晖在本文分享标准节流装置选型原则和选型注意事项，为方便用户和设计院技术人员正确选择量适宜的标准节流装置。

目前流量仪表中节流装置占了半壁江山，标准节流装置也是流量计的重要分支，迄今标准节流装置的节流件有以下类型：孔板、喷嘴、文丘里管和文丘里喷嘴。

孔板按取压装置形式分为法兰取压方式、角接取压方式和D-D/2取压方式；喷嘴有ISA1932喷嘴和长径喷嘴；文丘里管按制造方法分为具有粗铸收缩段的，具有机械加工收缩段的和具有粗焊铁板收缩段等三种类型，还有文丘里喷嘴等等。

标准节流装置选型注意事项用户在进行标准节流装置选型时应从以下几方面考虑：①管径、直径比和雷诺数范围的限制条件；②测量准确度；③允许的压力损失；④标准节流装置要求的最短直管段长度；⑤标准节流装置对被测介质侵蚀、磨损和脏污的敏感性；⑥标准节流装置结构的复杂程度和价格；⑦标准节流装置安装的方便性；⑧标准节流装置使用的长期稳定性。

标准节流装置选型原则根据上述几方面，标准节流装置的选型原则可归纳为以下几点：①标准节流装置各种类型节流件应用的管径、直径比和雷诺数范围皆有一定限制，在国家标准GB 2624.1-2006-T、GB 2624.2-2006-T、GB 2624.3-2006-T和GB 2624.4-2006-T[或国际标准ISO 5167:2003(E)]中有详细规定，例如孔板可应用于比喷嘴和文丘里喷嘴更大的管径范围，各种类型经典文丘里管的管径范围差别较大等等。

②标准节流装置各种类型节流件的准确度在同样差压、密度测量精度下，决定于流出系数与可膨胀性系数的不确定度。

各种节流件的流出系数的不确定度差别较大，相比之下，孔板的流出系数的不确定度最小，廓形节流件(喷嘴、文丘里管)较大。

廓形节流件较大的原因，是标准中给出的流出系数公式所依据的拟合的数据库质量较差。

但是对廓形节流件进行个别校准，也可得到高的准确度。

螺旋喷嘴的几种常用流量计使用概念。

流量测量的精确度取决于压力表的精确度。

差压流量计(DP)是最普通的流量技术，包括孔板、文丘里管和音速喷嘴。

DP流量计可用于测量大多数液体、气体和蒸汽的流速。

DP流量计没有移动部分，应用广泛，易于使用。

但堵塞后，它会产生压力损失，影响精确度。

流量测量的精确度取决于压力表的精确度。

涡街流量计--涡街流量计是在流体中安放一根非流线型游涡发生体,游涡的速度与流体的速度成一定比例，从而计算出体积流量。

涡街流量计适用与测量液体、气体或蒸汽。

它没有移动部件，也没有污垢问题。

涡街流量计会产生噪音，而且要求螺旋喷嘴流体具有较高的流速，以产生旋涡。

热质量流量计--通过测量流体的温度的升高或热传感器降低来测量流体速度。

热式质量流量计没有移动部件或孔，能精确测量气体的流量。

热质量流量计是少数能测量质量流量的技术之一，也是少数用于测量大口径气体流量的技术。

科里。

奥利流量计--这种流量计利用振动流体管产生与质量流量相应的偏转来进行测量。

科里奥利流量计可用于液体、浆体、气体或蒸汽的质量流量的测量。

精确度高。

但要对管道壁进行定期的维护，防止腐蚀。

电磁流量计--测量原理：法拉第电磁感应定律证明一个导体在磁场中运动将感应生成一个电势。

采用电磁测量原理，流体就是运动中的导体。

感应电势相对于流速成正比并被两个测量电极所检测，然后变送器将它进行放大，根据管道横截面积计算出流量。

容积流量计(PD)--PD流量计用于测量液体或气体的体积流速，它将流体引入计量空间内，并计算转动次数。

叶轮、齿轮、活塞或孔板等用以分流流体。

PD流量计的精确度较高，是测量粘性液体的几种方法之一。

但是它也会产生不可恢复的压力误差，以及需装有移动部件。

涡轮流量计--当流体流经涡轮流量计时，流体使转子旋转。

转子的旋转速度与流体的速度相关。

通过转子感受到的流体平均流速,推导出流量或总量。

涡轮流量计可精确地测量洁净的液体和气体。

像PD流量计，涡轮流量计也会产生不可恢复的压力误差,也需要移动部件。