孔板流量計(jì)原理及安裝要求有哪些？
一、孔板流量計(jì)結(jié)構(gòu)圖
在管路上裝有一塊孔板，孔板兩側(cè)接測(cè)壓管，分別與U型壓差計(jì)相連接。當(dāng)充滿(mǎn)管道的流體流經(jīng)孔板時(shí),將產(chǎn)生局部收縮,流束集中,流速增加,靜壓力降低,于是在孔板前后產(chǎn)生一個(gè)靜壓力差,該壓力差與流量存在著一定的函數(shù)關(guān)系,流量越大,壓力差就越大。差壓信號(hào)傳送給差壓變送器,轉(zhuǎn)換成4-20ma，DC模擬信號(hào)輸出,遠(yuǎn)轉(zhuǎn)給流量積算儀,實(shí)現(xiàn)流體流量的計(jì)量。
整套產(chǎn)品由孔板節(jié)流件、冷凝器、三閥組、差壓變送器、流量積算儀等構(gòu)成。其中節(jié)流件有法蘭角接取壓型、環(huán)室鉆孔取壓型等不同類(lèi)型，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)選擇。
二、孔板流量計(jì)原理
孔板流量計(jì)是利用流體通過(guò)銳孔的節(jié)流作用，使流速增大，壓強(qiáng)減小，造成孔板前后壓強(qiáng)差，作為測(cè)量的依據(jù)。若管路直徑為d1，孔板銳孔直徑為d0，流體流經(jīng)孔板后所形成縮脈的直徑為d2，流體密度為ρ。在界面I，Ⅱ處即孔板前測(cè)壓導(dǎo)管處和縮脈處的速度，壓強(qiáng)分別為u1，u2與p1，p2，根據(jù)柏努利方程式，不考慮能量損失可得：(u22－u12)/2=(p1－p2)/ρ=gh 或(u22－u12)1/2=(2gh)1/2
由于縮脈的位置隨流速的變化而變化，截面積S2又難以知道，而孔口的面積卻是知道的，測(cè)壓口的位置在設(shè)備制成后也不改變，因此，用孔板孔徑處的u0來(lái)代替u2，又考慮到流體因局部阻力而造成的能量損失，并用校正系數(shù)C來(lái)校正。則有：
(u02－u12)1/2=C(2gh)1/2
對(duì)于不可壓縮流體，根據(jù)連續(xù)性方程式又有：
u1=u0S0/S1
則經(jīng)過(guò)整理后可得：u0=C*(2gh)1/2/[1－(S0/S1)2]1/2
令C0=C/[1－(S0/S1)2]1/2則又可以簡(jiǎn)化為：u0= C0(2gh)1/2
根據(jù)u0和S2即可算出流體的體積流量：
Vs= u0* S0= C0 *S0*(2gh)1/2 [m3 / s]
或 Vs=C0*S0*[2gR(ρr－ρ)/ρ]1/2 [m3 / s]
式中：R—U型壓差計(jì)的讀數(shù)，[m]；
ρr—壓差計(jì)中指示液的密度，[kg / m3]；
三、孔板流量計(jì)安裝
（一）孔板流量計(jì)安裝前注意以下事項(xiàng)：
1.儀表安裝前，工藝管道應(yīng)進(jìn)行吹掃，防止管道中滯留的鐵磁性物質(zhì)附著在儀表里，影響儀表的性能，甚至?xí)p壞儀表。如果不可避免，應(yīng)在儀表的入口安裝磁過(guò)濾器。儀表本身不參加投產(chǎn)前的氣掃，以免損壞儀表。
2.儀表的安裝形式分為垂直安裝和水平安裝，如果是垂直安裝形式，應(yīng)保證儀表的中心垂線(xiàn)與鉛垂線(xiàn)夾角小于2°；如果是水平安裝，應(yīng)保證儀表的水平中心線(xiàn)與水平線(xiàn)夾角小于2°。
3.儀表的上下游管道應(yīng)與儀表的口徑相同，連接法蘭或螺紋應(yīng)與儀表的法蘭和螺紋匹配，儀表上游直管段長(zhǎng)度應(yīng)保證至少是儀表公稱(chēng)口徑的5倍，下游直管段長(zhǎng)度大于等于250mm。
4.由于儀表是通過(guò)磁耦合傳遞信號(hào)的，所以為了保證儀表的性能，安裝周?chē)辽?50px處，不允許有鐵磁性物質(zhì)存在。
（二）孔板流量計(jì)安裝應(yīng)達(dá)到的要求：
1.節(jié)流件前后的直管段須是直的，不得有肉眼可見(jiàn)的彎曲。孔板安裝時(shí)，他的開(kāi)孔中心和管道中心軸線(xiàn)同心，而且它的端面與管道軸線(xiàn)垂直；
2.為保證流體的流動(dòng)在節(jié)流件前1D出形成充分發(fā)展的紊流速度分布，而且使這種分布成均勻的軸對(duì)稱(chēng)形，所以
1) 直管段須是圓的，而且對(duì)節(jié)流件前2D范圍，其圓度要求其甚為嚴(yán)格，并且有一定的圓度指標(biāo)。具體衡量方法：
(A)節(jié)流件前OD，D/2，D，2D4個(gè)垂直管截面上，以大至相等的角距離至少分別測(cè)量4個(gè)管道內(nèi)徑單測(cè)值，取平均值D。任意內(nèi)徑單測(cè)量值與平均值之差不得超過(guò)±0.3%
(B)在節(jié)流件后，在OD和2D位置用上述方法測(cè)得8個(gè)內(nèi)徑單測(cè)值，任意單測(cè)值與D比較，其zui大偏差不得超過(guò)±2%
2)節(jié)流件前后要求一段足夠長(zhǎng)的直管段，這段足夠長(zhǎng)的直管段和節(jié)流件前的局部阻力件形式有關(guān)和直徑比β有關(guān)。
3)節(jié)流件上游側(cè)第一阻力件和第二阻力件之間的直管段長(zhǎng)度可按第二阻力件的形式和β=0.7(不論實(shí)際β值是多少)取所列數(shù)值的1/2
4)節(jié)流件上游側(cè)為敞開(kāi)空間或直徑≥2D大容器時(shí)，則敞開(kāi)空間或大容器與節(jié)流件之間的直管長(zhǎng)不得小于30D(15D)。若節(jié)流件和敞開(kāi)空間或大容器之間尚有其它局部阻力件時(shí)，則除在節(jié)流件與局部阻力件之間設(shè)有附合規(guī)定的zui小直管段長(zhǎng)1外，從敞開(kāi)空間到節(jié)流件之間的直管段總長(zhǎng)也不得小于30D(15D)。
（三）孔板流量計(jì)安裝前后直管段
直管段的長(zhǎng)度與孔板上游側(cè)局部阻力件的形式和直徑比β有關(guān)，其確定方法如下表：（數(shù)值以管徑D倍數(shù)表示）
在管路上裝有一塊孔板，孔板兩側(cè)接測(cè)壓管，分別與U型壓差計(jì)相連接。當(dāng)充滿(mǎn)管道的流體流經(jīng)孔板時(shí),將產(chǎn)生局部收縮,流束集中,流速增加,靜壓力降低,于是在孔板前后產(chǎn)生一個(gè)靜壓力差,該壓力差與流量存在著一定的函數(shù)關(guān)系,流量越大,壓力差就越大。差壓信號(hào)傳送給差壓變送器,轉(zhuǎn)換成4-20ma，DC模擬信號(hào)輸出,遠(yuǎn)轉(zhuǎn)給流量積算儀,實(shí)現(xiàn)流體流量的計(jì)量。
整套產(chǎn)品由孔板節(jié)流件、冷凝器、三閥組、差壓變送器、流量積算儀等構(gòu)成。其中節(jié)流件有法蘭角接取壓型、環(huán)室鉆孔取壓型等不同類(lèi)型，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)選擇。
孔板流量計(jì)是利用流體通過(guò)銳孔的節(jié)流作用，使流速增大，壓強(qiáng)減小，造成孔板前后壓強(qiáng)差，作為測(cè)量的依據(jù)。若管路直徑為d1，孔板銳孔直徑為d0，流體流經(jīng)孔板后所形成縮脈的直徑為d2，流體密度為ρ。在界面I，Ⅱ處即孔板前測(cè)壓導(dǎo)管處和縮脈處的速度，壓強(qiáng)分別為u1，u2與p1，p2，根據(jù)柏努利方程式，不考慮能量損失可得：(u22－u12)/2=(p1－p2)/ρ=gh 或(u22－u12)1/2=(2gh)1/2
由于縮脈的位置隨流速的變化而變化，截面積S2又難以知道，而孔口的面積卻是知道的，測(cè)壓口的位置在設(shè)備制成后也不改變，因此，用孔板孔徑處的u0來(lái)代替u2，又考慮到流體因局部阻力而造成的能量損失，并用校正系數(shù)C來(lái)校正。則有：
(u02－u12)1/2=C(2gh)1/2
對(duì)于不可壓縮流體，根據(jù)連續(xù)性方程式又有：
u1=u0S0/S1
則經(jīng)過(guò)整理后可得：u0=C*(2gh)1/2/[1－(S0/S1)2]1/2
令C0=C/[1－(S0/S1)2]1/2則又可以簡(jiǎn)化為：u0= C0(2gh)1/2
根據(jù)u0和S2即可算出流體的體積流量：
Vs= u0* S0= C0 *S0*(2gh)1/2 [m3 / s]
或 Vs=C0*S0*[2gR(ρr－ρ)/ρ]1/2 [m3 / s]
式中：R—U型壓差計(jì)的讀數(shù)，[m]；
ρr—壓差計(jì)中指示液的密度，[kg / m3]；
（一）孔板流量計(jì)安裝前注意以下事項(xiàng)：
1.儀表安裝前，工藝管道應(yīng)進(jìn)行吹掃，防止管道中滯留的鐵磁性物質(zhì)附著在儀表里，影響儀表的性能，甚至?xí)p壞儀表。如果不可避免，應(yīng)在儀表的入口安裝磁過(guò)濾器。儀表本身不參加投產(chǎn)前的氣掃，以免損壞儀表。
2.儀表的安裝形式分為垂直安裝和水平安裝，如果是垂直安裝形式，應(yīng)保證儀表的中心垂線(xiàn)與鉛垂線(xiàn)夾角小于2°；如果是水平安裝，應(yīng)保證儀表的水平中心線(xiàn)與水平線(xiàn)夾角小于2°。
3.儀表的上下游管道應(yīng)與儀表的口徑相同，連接法蘭或螺紋應(yīng)與儀表的法蘭和螺紋匹配，儀表上游直管段長(zhǎng)度應(yīng)保證至少是儀表公稱(chēng)口徑的5倍，下游直管段長(zhǎng)度大于等于250mm。
4.由于儀表是通過(guò)磁耦合傳遞信號(hào)的，所以為了保證儀表的性能，安裝周?chē)辽?50px處，不允許有鐵磁性物質(zhì)存在。
（二）孔板流量計(jì)安裝應(yīng)達(dá)到的要求：
1.節(jié)流件前后的直管段須是直的，不得有肉眼可見(jiàn)的彎曲。孔板安裝時(shí)，他的開(kāi)孔中心和管道中心軸線(xiàn)同心，而且它的端面與管道軸線(xiàn)垂直；
2.為保證流體的流動(dòng)在節(jié)流件前1D出形成充分發(fā)展的紊流速度分布，而且使這種分布成均勻的軸對(duì)稱(chēng)形，所以
1) 直管段須是圓的，而且對(duì)節(jié)流件前2D范圍，其圓度要求其甚為嚴(yán)格，并且有一定的圓度指標(biāo)。具體衡量方法：
(A)節(jié)流件前OD，D/2，D，2D4個(gè)垂直管截面上，以大至相等的角距離至少分別測(cè)量4個(gè)管道內(nèi)徑單測(cè)值，取平均值D。任意內(nèi)徑單測(cè)量值與平均值之差不得超過(guò)±0.3%
(B)在節(jié)流件后，在OD和2D位置用上述方法測(cè)得8個(gè)內(nèi)徑單測(cè)值，任意單測(cè)值與D比較，其zui大偏差不得超過(guò)±2%
2)節(jié)流件前后要求一段足夠長(zhǎng)的直管段，這段足夠長(zhǎng)的直管段和節(jié)流件前的局部阻力件形式有關(guān)和直徑比β有關(guān)。
3)節(jié)流件上游側(cè)第一阻力件和第二阻力件之間的直管段長(zhǎng)度可按第二阻力件的形式和β=0.7(不論實(shí)際β值是多少)取所列數(shù)值的1/2
4)節(jié)流件上游側(cè)為敞開(kāi)空間或直徑≥2D大容器時(shí)，則敞開(kāi)空間或大容器與節(jié)流件之間的直管長(zhǎng)不得小于30D(15D)。若節(jié)流件和敞開(kāi)空間或大容器之間尚有其它局部阻力件時(shí)，則除在節(jié)流件與局部阻力件之間設(shè)有附合規(guī)定的zui小直管段長(zhǎng)1外，從敞開(kāi)空間到節(jié)流件之間的直管段總長(zhǎng)也不得小于30D(15D)。
（三）孔板流量計(jì)安裝前后直管段
直管段的長(zhǎng)度與孔板上游側(cè)局部阻力件的形式和直徑比β有關(guān)，其確定方法如下表：（數(shù)值以管徑D倍數(shù)表示）
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