差壓式流量計是根據(jù)安裝于管道中流量檢測件產(chǎn)生的差壓、已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸以計算流量的儀表。差壓式流量計由一次裝置(檢測件)和二次裝置(差壓變送器和流量積算儀)組成。通常以檢測件的型式對差壓式流量計分類，如孔板流量計、文丘里管流量計、均速管流量計等。二次裝置為差壓變送器和流量積算儀及DCS等。
差壓式流量計的應(yīng)用最廣泛的節(jié)流式檢測件按其標(biāo)準(zhǔn)化程度分為標(biāo)準(zhǔn)式和非標(biāo)準(zhǔn)式二大類。所謂標(biāo)準(zhǔn)檢測件是指只要按照標(biāo)準(zhǔn)文件設(shè)計、制造、安裝和使用，無須經(jīng)實流校準(zhǔn)即可確定其流量值和估算流量誤差，非標(biāo)準(zhǔn)檢測件是成熟程度較差，尚未列入標(biāo)準(zhǔn)文件中的檢測件。
差壓式流量計是一類應(yīng)用廣泛的流量計，在各類流量儀表中其用量占居首位，其中尤以節(jié)流式差壓流量計中用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置作為檢測件的最為普及，是流量計選用時優(yōu)先考慮的儀表。一般把流量測量國際標(biāo)準(zhǔn)ISO5167中所包括的節(jié)流裝置稱為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，而把除此以外的節(jié)流裝置以及不符合標(biāo)準(zhǔn)使用條件的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置稱為非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的種類在全部節(jié)流裝置中只占極少數(shù)，目前它只有三種：孔板、噴嘴和文丘里管，而全部節(jié)流裝置目前已超過20種。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的發(fā)展歷史悠久，積累了極其豐富的技術(shù)資料，國際標(biāo)準(zhǔn)ISO5167就是這些技術(shù)資料的總結(jié)文件。在使用中只要嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)的各項要求，可以無須實流校準(zhǔn)即能確定流量與儀表信號的關(guān)系并估算其測量誤差。這是此類流量計獲得廣泛使用的重要原因。
一、差壓式流量計原理和結(jié)構(gòu)
1、差壓式流量計基本原理
在昌暉儀表網(wǎng)《差壓式流量計簡介》中已對差壓式流量計工作做了詳細(xì)介紹，在本文不再累述。
2、差壓式流量計流量公式
差壓式流量計流量公式中qm為質(zhì)量流量，kg/s；qv為體積流量，m3/s；C為流出系數(shù)；ε為可膨脹性系數(shù)；β為直徑比，β=d/D；d為工作條件下節(jié)流件的孔徑，m；D為工作條件下上游管道內(nèi)徑，m；△P為差壓，Pa；ρ1為上游流體密度，kg/m3。由上面的流量公式可見，流量為C、ε、d、ρ、△P和β6個參數(shù)的函數(shù)，此6個參數(shù)可分為實測量(d、ρ、△P和β)和統(tǒng)計量(C、ε)兩類。
①實測量
◆d和D
在上面的流量公式中d與流量為平方關(guān)系，其精度對流量總精度影響較大，誤差值一般應(yīng)控制在±0.05%左右。還應(yīng)計及工作溫度對材料熱膨脹的影響。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定管道內(nèi)徑D必須實測，需在上游管段的幾個截面上進(jìn)行多次測量求其平均值，誤差不應(yīng)大于±0.3%。除對數(shù)值測量精度要求較高外，還應(yīng)考慮內(nèi)徑偏差會對節(jié)流件上游通道造成不正常節(jié)流現(xiàn)象所帶來的嚴(yán)重影響。因此，當(dāng)不是成套供應(yīng)節(jié)流裝置時，在現(xiàn)場臨時配管應(yīng)充分注意這個問題。
◆ρ
在流量方程中與△P是處于同等位置，亦就是說，當(dāng)追求差壓變送器高精度等級時，絕不要忘記ρ的測量精度亦應(yīng)與之相匹配。否則ΔP的提高將會被ρ的降低所抵銷。昌暉流量積算儀密度補(bǔ)償精度很高，這就是用戶覺得昌暉流量積算儀測量很準(zhǔn)確的原因。
◆ΔP
差壓ΔP的精確測量不應(yīng)只限于選用一臺高精度差壓變送器。實際上差壓變送器能否接受到真實的差壓值還決定于一系列因素，其中正確的取壓孔及引壓管線的制造、安裝及使用是保證獲得真正差壓值的關(guān)鍵，這些影響因素很多是難以定量或定性確定的，只有加強(qiáng)制造及安裝的規(guī)范化工作才能達(dá)到目的。
②統(tǒng)計量
◆C
統(tǒng)計量C是無法實測的量(指按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計制造安裝，不經(jīng)校準(zhǔn)投用)，在現(xiàn)場使用時最復(fù)雜的情況出現(xiàn)在實際的C值與由標(biāo)準(zhǔn)確定的C值不相符合。它們的偏離是由設(shè)計、制造、安裝及使用一系列因素造成的。應(yīng)該明確，上述各環(huán)節(jié)全部嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，其實際值才會與標(biāo)準(zhǔn)確定的值相符合，現(xiàn)場是難以完全滿足這種要求的。
應(yīng)該指出，與標(biāo)準(zhǔn)條件的偏離，有的可定量估算(可進(jìn)行修正)。有的只能定性估計(不確定度的幅度與方向)，但是現(xiàn)實中，有時不僅是一個條件偏離，這就帶來非常復(fù)雜的情況，因為一般資料中只介紹某一條件偏離引起的誤差。如果許多條件同時偏離，則缺少相關(guān)的資料可查。
以下列舉應(yīng)該著重檢查的問題。
a、結(jié)構(gòu)的偏離
●孔板入口直角銳利度
●孔板厚度
●孔板上游端面平面度
●取壓位置
●取壓孔加工不規(guī)范或堵塞
●管徑尺寸與計算不符
●節(jié)流件附近產(chǎn)生臺階、錯位
●環(huán)室尺寸產(chǎn)生臺階、偏心
●焊接，焊縫突出
●節(jié)流件偏心(不同軸度)
b、管線布置的偏離
●阻流件靠近節(jié)流裝置
阻流件類型很復(fù)雜，有單一阻流件，亦有組合式阻流件，標(biāo)準(zhǔn)僅給出單一的，對于組合式阻流件的資料還欠缺。
●流動調(diào)整器的應(yīng)用
使用流動調(diào)整器目的是使進(jìn)入節(jié)流件的流動為充分發(fā)展管流，但并非隨意使用它都能達(dá)到目的，有時使用不當(dāng)反會帶來流場偏倚、堵塞、高壓損等負(fù)作用。
c、使用偏離
●孔板彎曲(變形)
●上游端面沉積臟物
●上游測量管沉積臟物
●孔板入口直角邊緣變鈍、破損
d、管道粗糙度的影響
●管道粗糙度增加使速度分布曲線變陡，會增大流出系數(shù)。
●管道粗糙度是一個難以掌握的因素，它與流體性質(zhì)、管壁腐蝕、積垢等有關(guān)，隨時間而變化。
●可膨脹性系數(shù)ε是對流體通過節(jié)流件時密度發(fā)生變化而引起的流出系數(shù)變化的修正，它的誤差由兩部分組成：其一為常用流量下ε的誤差，即標(biāo)準(zhǔn)確定值的誤差；其二為由于流量變化ε值將隨之波動帶來的誤差。一般在低靜壓高差壓情況，ε值由不可忽略的誤差。但△P/P≤0.04時ε的誤差可忽略不計。
3、差壓式流量計結(jié)構(gòu)
差壓式流量計典型安裝示意圖可以在孔板產(chǎn)品頁面查閱。差壓式流量計其部件包括一次裝置和二次裝置的差壓變送器。引壓管朝上傾斜，對于水，斜率為80mm/m，對于更粘的流體，為160-320mm/m，其長度盡可能縮短。對于熱的液體。應(yīng)使未被保溫的引壓管線足夠長，以便使密度的變化減小。二次裝置的流量積算儀一般安裝在儀表控制室，沒有在圖中表示出，它與差壓變送器用電信號線連接。
二、差壓式流量計特點
1、差壓式流量計優(yōu)點
①應(yīng)用最多的孔板流量計結(jié)構(gòu)簡單牢固，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比擬，所有單相流體，包括液、氣、蒸氣皆可測量，部分混相流，如氣固、氣液等亦可應(yīng)用。一般工業(yè)生產(chǎn)過程的管徑、工作狀態(tài)(壓力、溫度)皆可測量。為適應(yīng)廣泛的使用要求，檢測件已開發(fā)數(shù)10種之多，但是大多數(shù)檢測件仍研究得很不充分，只有有限的品種曾進(jìn)行過深入的試驗研究，它就是標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置。
③檢測件與差壓變送器、流量積算儀可分別由不同廠家生產(chǎn)，這種生產(chǎn)方式便于專業(yè)化和規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)；并且兩者可以自由組合，非常靈活方便。
④檢測件，特別是標(biāo)準(zhǔn)型的，是全世界通用的，并得到國際計量組織的認(rèn)可。對標(biāo)準(zhǔn)型檢測件進(jìn)行的試驗研究是國際性的，其它流量計一般僅依靠個別廠家或研究群體進(jìn)行，因此其研究廣度與深度不可同日而語。從時間上看標(biāo)準(zhǔn)型自60年前由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織確定后再也沒有變化，這樣研究資料的積累就極其豐富，可以說對標(biāo)準(zhǔn)型檢測件的試驗研究及實踐檢驗其深度和和廣度在流量計中都沒有先例的。
⑤正是由于上述原因，標(biāo)準(zhǔn)型節(jié)流式差壓流量計無須實流校準(zhǔn)即可投用。
⑥目前在各種類型差壓式流量計中以節(jié)流式及動壓頭式應(yīng)用最多，節(jié)流式已發(fā)展至數(shù)10種，并且隨著應(yīng)用范圍的拓寬，新品種不斷地開發(fā)出來，較成熟的向標(biāo)準(zhǔn)型方向發(fā)展，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織設(shè)有專門技術(shù)委員會負(fù)責(zé)此項工作；動壓頭式以均速管流量計為代表近年有較快發(fā)展，它是插入式結(jié)構(gòu)，使用維護(hù)方便深受用戶歡迎。
2、差壓式流量計缺點
①測量精度普遍較低，由于眾多因素的影響錯綜復(fù)雜，難以精確掌握。
②范圍度窄，由于差壓變送器輸出的4-20mA差壓信號與流量為平方關(guān)系，一般范圍度僅3:1-4:1。
③現(xiàn)場安裝條件要求較高，特別所需較長的直管段長度現(xiàn)場難以滿足，引壓管線易發(fā)生堵塞，凍結(jié)及信號失真等故障。
④壓損大(指孔板、噴嘴等)。
《差壓式流量計的選用(一)》的內(nèi)容到此結(jié)束，連載文章《差壓式流量計的選用(二)》主要介紹差壓式流量計應(yīng)用概括和選用考慮要點，期待你關(guān)注。
作者：孫淮清
