差壓式流量計(jì)基本原理

　　充滿管道的流體，當(dāng)它流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流件時(shí)，如圖4.1所示，流速將在節(jié)流件處形成局部收縮，因而流速增加，靜壓力降低，于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓差。流體流量愈大，產(chǎn)生的壓差愈大，這樣可依據(jù)壓差來(lái)衡量流量的大小。這種測(cè)量方法是以流動(dòng)連續(xù)性方程(質(zhì)量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)為基礎(chǔ)的。壓差的大小不僅與流量還與其他許多因素有關(guān)，例如當(dāng)節(jié)流裝置形式或管道內(nèi)流體的物理性質(zhì)(密度、粘度)不同時(shí)，在同樣大小的流量下產(chǎn)生的壓差也是不同的。

　　圖4.1 孔板附近的流速和壓力分布

　　差壓式流量計(jì)流量方程

　　式中 qm--質(zhì)量流量，kg/s;

　　qv--體積流量，m3/s;

　　C--流出系數(shù);

　　ε--可膨脹性系數(shù);

　　β--直徑比，β=d/D;

　　d--工作條件下節(jié)流件的孔徑，m;

　　D--工作條件下上游管道內(nèi)徑，m;

　　△P--差壓，Pa;

　　ρl--上游流體密度，kg/m3。

　　由上式可見(jiàn)，流量為C、ε、d、ρ、△P、β(D)6個(gè)參數(shù)的函數(shù)，此6個(gè)參數(shù)可分為實(shí)測(cè)量[d，ρ，△P，β(D)]和統(tǒng)計(jì)量(C、ε)兩類。

　　(1)實(shí)測(cè)量

　　1)d、D 式(4.1)中d與流量為平方關(guān)系，其精確度對(duì)流量總精度影響較大，誤差值益般應(yīng)控制在±0.05%左右，還應(yīng)計(jì)及工作溫度對(duì)材料熱膨脹的影響。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定管道內(nèi)徑D必須實(shí)測(cè)，需在上游管段的幾個(gè)截面上進(jìn)行多次測(cè)量求其平均值，誤差不應(yīng)大于±0.3%。除對(duì)數(shù)值測(cè)量精度要求較高外，還應(yīng)考慮內(nèi)徑偏差會(huì)對(duì)節(jié)流件上游通道造成不正常節(jié)流現(xiàn)象所帶來(lái)的嚴(yán)重影響。因此，當(dāng)不是成套供應(yīng)節(jié)流裝置時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)配管應(yīng)充分注意這個(gè)問(wèn)題。

　　2)ρ ρ在流量方程中與△P是處于同等位置，亦就是說(shuō)，當(dāng)追求差壓變送器高精度等基時(shí)，絕不要忘記ρ的測(cè)量精度亦應(yīng)與之相匹配。否則△P的提高將會(huì)被ρ的降低所抵消。

　　3)△P 差壓△P的精確測(cè)量不應(yīng)只限于選用益臺(tái)高精度差壓變送器。實(shí)際上差壓變送器能否接受到真實(shí)的差壓值還決定于益系列因素，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實(shí)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(jì)量

　　1)C 統(tǒng)計(jì)量C是無(wú)法實(shí)測(cè)的量(指按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)制造安裝，不經(jīng)校準(zhǔn)使用)，在現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)槜復(fù)雜的情況出現(xiàn)在實(shí)際的C值與標(biāo)準(zhǔn)確定的C值不相符合。它們的偏離是由設(shè)計(jì)、制造、安裝及使用益系列因素造成的。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(shí)際值才會(huì)與標(biāo)準(zhǔn)確定的值相符合，現(xiàn)場(chǎng)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(jì)(不確定度的幅值與方向)。但是在現(xiàn)實(shí)中，有時(shí)不僅是益?zhèn)€條件偏離，這就帶來(lái)非常復(fù)雜的情況，因?yàn)橐姘阗Y料中只介紹某益條件偏離引起的誤差。如果許多條件同時(shí)偏離，則缺少相關(guān)的資料可查。

　　2)ε 可膨脹性系數(shù)ε是對(duì)流體通過(guò)節(jié)流件時(shí)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：其益為常用流量下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(dòng)帶來(lái)的誤差。益般在低靜壓高差壓情況，ε值有不可忽略的誤差。當(dāng)△P/P≤0.04時(shí)，ε的誤差可忽略不計(jì)。