面對(duì)工業(yè)現(xiàn)代化的飛速發(fā)展，提出了不少新的難題，經(jīng)典節(jié)流裝置已無能為力。鑒于此，本文介紹了一些新型節(jié)流流量儀表，如：多孔孔板、V錐、環(huán)楔等流量儀表，它們都具有一些特點(diǎn)，有別于經(jīng)典節(jié)流裝置。本文將介紹它們的運(yùn)行原理，準(zhǔn)確度及所必須的上游直管段長度，智能化------等內(nèi)容，以幫助于用戶正確選用。當(dāng)前制約這類儀表選用的最大障礙是尚未制定標(biāo)準(zhǔn)，本文對(duì)制定標(biāo)準(zhǔn)提出了一些建議，并強(qiáng)調(diào)制定標(biāo)準(zhǔn)必須建立在大量可靠的測試數(shù)據(jù)上，并應(yīng)認(rèn)真、科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)靥幚磉@些數(shù)據(jù)。
一、 緒論
節(jié)流型流量儀表問世已有100多年歷史，長期以來，以孔板為代表的經(jīng)典節(jié)流裝置（孔板、噴嘴、文丘利），因其結(jié)構(gòu)簡單，使用率高，已積累大量的測試數(shù)據(jù)，且制定了標(biāo)準(zhǔn)，曾在流量儀表中占有70%左右的市場。隨著工業(yè)的發(fā)展，對(duì)流量儀表不斷提出了許多新的要求，如：直管段長度不足又要求較高準(zhǔn)確度，經(jīng)典節(jié)流裝置已無法滿足。近一、二十年以來涌現(xiàn)出不少新型節(jié)流流量儀表，在現(xiàn)場應(yīng)用條件下，其價(jià)格、安裝、準(zhǔn)確度、永久壓損、可靠性、維修等方面均優(yōu)于經(jīng)典節(jié)流儀表，日益為用戶所接受。
用戶在選用這些儀表要了解它已不僅是一個(gè)節(jié)流元件，而是組成了一個(gè)系統(tǒng)，所以，不僅要了解節(jié)流元件的基本原理，還需了解系統(tǒng)每一部分的作用以及它們對(duì)整個(gè)測量結(jié)果的影響。儀表準(zhǔn)確度是選用的重要因素，在試驗(yàn)室的標(biāo)定僅僅只是決定儀表性能的必要條件，而非充分條件；也就是說，儀表在使用中性能是否好還要取決選型、安裝、以及儀表適應(yīng)現(xiàn)場的能力。
二、 差壓流量儀表的原理
所有差壓流量儀表的原理都是基于柏努利的流體能量轉(zhuǎn)換公式，流動(dòng)的流體其能量主要表現(xiàn)為位能與動(dòng)能二種形式。當(dāng)然還應(yīng)考慮流體流動(dòng)過程的損失及可壓縮性，如果忽略這二個(gè)因素，轉(zhuǎn)換公式將變得十分簡單，即可通過測差壓來推算流量，其方法主要有以下二種：
其一是節(jié)流法，通過節(jié)流增加流速，降低壓力（位能）；
管道中的流體因節(jié)流而加速，因能量守恒促使壓力降低，通過測差壓可知流速來推算流量大小。當(dāng)流體通過節(jié)流件又回滿管時(shí)，截面增大流速下降，動(dòng)能轉(zhuǎn)換為位能，壓力將上升。但任何節(jié)流件都會(huì)造成壓力損失，壓力不可能恢復(fù)到節(jié)流前的數(shù)值，這個(gè)差值就是我們通常所說的永久壓損。當(dāng)然，不同結(jié)構(gòu)的節(jié)流件所引起的壓力損失是不相同的。
這類儀表大致有以下三種：
① 孔板（同心單孔，偏心、圓缺、多孔---等）
② 環(huán)形通道（V錐、環(huán)形孔板、槽道、內(nèi)文丘利、梭式----等）
③ 文丘利（文丘里管、道爾管、羅洛斯管、環(huán)楔----等）
其二是動(dòng)壓法
令管道中某點(diǎn)的流動(dòng)流體完全滯止轉(zhuǎn)換為位能（壓力），這個(gè)壓力包含了流體所有的能量故稱為總壓（或全壓）；另外測量不含流體動(dòng)能與流速無關(guān)的靜壓，通過總靜壓差推算流速大小。較為典型的儀器是1732年由法國人皮托發(fā)明的皮托管。用這種儀器所測的只是流速，須知流量還需了解管道截面面積及管內(nèi)流速分布，遺憾的是至今還有不少人忽視這二個(gè)重要因素。限于篇幅，本文略去討論這類儀表。
三、主要技術(shù)參數(shù)
1、流出系數(shù)C，定義為實(shí)際流量與理論計(jì)算值的差別。C＝實(shí)際流量/理論流量。
由于流體都具有黏性，在流動(dòng)過程中會(huì)有摩擦造成損失，這種影響十分復(fù)雜。當(dāng)前人們還無法通過理論方法來估計(jì)它的大小，只能假設(shè)流體流動(dòng)過程中沒有損失，以簡化計(jì)算公式。所以，理論計(jì)算與實(shí)際流量會(huì)有差別，可用流出系數(shù)C修正，流出系數(shù)C只能通過實(shí)流標(biāo)定才可以得到。即或是通過經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，也必須建立在大量的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上。
○1標(biāo)準(zhǔn)化節(jié)流件 通過大量的實(shí)流校驗(yàn)，可以得到流出系數(shù)規(guī)律，在一定雷諾數(shù)Re范圍內(nèi)，無需標(biāo)定而可得到流出系數(shù)。當(dāng)前只有經(jīng)典節(jié)流裝置可以做到（孔板、噴嘴、文丘里管）。
○2流出系數(shù)C與Re存在一定的函數(shù)關(guān)系，這對(duì)于應(yīng)用帶來了很大的方便。
○3流出系數(shù)C與節(jié)流件的結(jié)構(gòu)密切有關(guān)，結(jié)構(gòu)的壓損越大，C值趨于減小。
如：在相同的β值下，孔板的壓損最大，文丘利管壓損最小。
其流出系數(shù)C大致為：孔板0.60；V錐0.88；文丘利0.99。
2、膨脹系數(shù)Y
為簡化計(jì)算，理論計(jì)算式假定流體流動(dòng)時(shí)其密度等于常數(shù)，對(duì)液體可以認(rèn)同，而氣體則會(huì)有很大的差別，必須進(jìn)行修正。最正確的方法還是通過實(shí)流標(biāo)定。在確定的流量下，改變壓力來確定Y的大小。它與輸出差壓DP及壓力P有關(guān)，當(dāng)DP/P小于0.04時(shí)，Y值約為0.99以上，可以忽略不計(jì)。在高壓、高速時(shí)，因膨脹系數(shù)的影響可使流量誤差達(dá)30%以上，則必須用Y值修正。
3、直徑比β
對(duì)于不同結(jié)構(gòu)的節(jié)流件β值有不同的計(jì)算方法，但從本質(zhì)上講，應(yīng)是流動(dòng)截面的當(dāng)量直徑與管徑之比，β值大則節(jié)流小，流動(dòng)順暢，以下將介紹不同節(jié)流件的計(jì)算方法。
4、計(jì)算公式
○1節(jié)流原理的差壓流量儀表為：Qm=NCYd2[DPρf ]1/2/[1-β4]1/2
○2動(dòng)壓原理差壓流量儀表為：Qm=NkYFaD2[Dpρf ]1/2
上式中: Qm 質(zhì)量流量（Kg/h） N 常數(shù)（取決于各參數(shù)所用單位）
C 流出系數(shù) Y 膨脹系數(shù) d 通道面積當(dāng)量直徑
DP 輸出差壓 β直徑比 k 流量系數(shù) Fa 管材熱膨脹系數(shù)
ρf 流體密度（Kg/m3） D 管道內(nèi)徑
5、差壓流量系統(tǒng)由以下三部分組成：
①一次元件 是儀表與流體相接觸的部分，為系統(tǒng)的信息源頭，儀表通過節(jié)流件進(jìn)行動(dòng)能與位能的能量轉(zhuǎn)換，或?qū)?dòng)能全部滯止測其總、靜壓，主要包含以下幾部分：
?按節(jié)流原理包括節(jié)流件（孔板、內(nèi)錐、楔形、噴嘴等）；上下游直管段及安裝法蘭；取壓孔的位置與形狀；流動(dòng)調(diào)整器。
?按動(dòng)壓原理包括皮托管式均速管；安裝接頭，用于在線拆卸的提升機(jī)構(gòu)及截止閥門改善流體流動(dòng)調(diào)整器。
②二次元件（變送器），將一次元件輸出的差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)，傳至流量計(jì)算機(jī)讀取流量，它包含：差壓變送器，壓力變送器，溫度變送器。
③流量計(jì)算機(jī) 將從一次元件所接受的電信號(hào)，通過相關(guān)的公式自動(dòng)計(jì)算為流量值，顯示其大小并傳至調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以控制工況。
流量值的確定由以上三部分組成，每一部分的誤差將合成為整個(gè)系統(tǒng)的誤差，一般來說，一次元件受現(xiàn)場條件的影響，誤差相對(duì)較大。
