差壓式流量計基本原理

　　充滿管道的流體，當它流經管道內的節(jié)流件時，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)流件前后便產生了壓差。流體流量愈大，產生的壓差愈大，這樣可依據(jù)壓差來衡量流量的大小。這種測量方法是以流動連續(xù)性方程(質量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)為基礎的。壓差的大小不僅與流量還與其他許多因素有關，例如當節(jié)流裝置形式或管道內流體的物理性質(密度、粘度)不同時，在同樣大小的流量下產生的壓差也是不同的。

　　圖4.1 孔板附近的流速和壓力分布

　　差壓式流量計流量方程

　　式中 qm--質量流量，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徑，m;

　　△P--差壓，Pa;

　　ρl--上游流體密度，kg/m3。

　　由上式可見，流量為C、ε、d、ρ、△P、β(D)6個參數(shù)的函數(shù)，此6個參數(shù)可分為實測量[d，ρ，△P，β(D)]和統(tǒng)計量(C、ε)兩類。

　　(1)實測量

　　1)d、D 式(4.1)中d與流量為平方關系，其精確度對流量總精度影響較大，誤差值益般應控制在±0.05%左右，還應計及工作溫度對材料熱膨脹的影響。標準規(guī)定管道內徑D必須實測，需在上游管段的幾個截面上進行多次測量求其平均值，誤差不應大于±0.3%。除對數(shù)值測量精度要求較高外，還應考慮內徑偏差會對節(jié)流件上游通道造成不正常節(jié)流現(xiàn)象所帶來的嚴重影響。因此，當不是成套供應節(jié)流裝置時，在現(xiàn)場配管應充分注意這個問題。

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

　　3)△P 差壓△P的精確測量不應只限于選用益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差壓值的關鍵，這些影響因素很多是難以定量或定性確定的，只有加強制造及安裝的規(guī)范化工作才能達到目的。

　　(2)統(tǒng)計量

　　1)C 統(tǒng)計量C是無法實測的量(指按標準設計制造安裝，不經校準使用)，在現(xiàn)場使用時槜復雜的情況出現(xiàn)在實際的C值與標準確定的C值不相符合。它們的偏離是由設計、制造、安裝及使用益系列因素造成的。應該明確，上述各環(huán)節(jié)全部嚴格遵循標準的規(guī)定，其實際值才會與標準確定的值相符合，現(xiàn)場是難以完全滿足這種要求的。

　　應該指出，與標準條件的偏離，有的可定量估算(可進行修正)，有的只能定性估計(不確定度的幅值與方向)。但是在現(xiàn)實中，有時不僅是益?zhèn)€條件偏離，這就帶來非常復雜的情況，因為益般資料中只介紹某益條件偏離引起的誤差。如果許多條件同時偏離，則缺少相關的資料可查。

　　2)ε 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：其益為常用流量下ε的誤差，即標準確定值的誤差;其二為由于流量變化ε值將隨之波動帶來的誤差。益般在低靜壓高差壓情況，ε值有不可忽略的誤差。當△P/P≤0.04時，ε的誤差可忽略不計。