差压式流量计测量原理及与涡轮流量计优缺点对比

1、差压式（即节流式，如孔板流量计）流量计测量原理差压式流量计差压式（也称节流式）流量计是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装 置时产生的压力差而实现流量测量的。它是目前生产中测量流量最成熟、最常用的方法之 一。通常是由能将被测流体的流量转换成压差信号的节流装置（如孔板、喷嘴、文丘利管 等）和能将此压差转换成对应的流量值显示出来的差压流量计所组成。所谓节流装置就是在管道中放置能使流体产生局部收缩的元件。应用最广的是孔 板，其次是喷嘴、文丘利管和文丘利喷嘴。这几种节流装置的使用历史较长，已经积累了 丰富的实践经验和完整的实验资料，因此，国内外都把它们的形式标准化，并称为标准节 流装置。就是说根

2、据统一标准进行设计和制造的标准节流装置可直接用来测量，不必单独 标定。但对于非标准化的特殊节流装置，在使用时，应对其进行个别标定。差压式流量计测量原理流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前后的管壁处，流体的静压力产生差异 的现象称为节流现象。节流装置包括节流元件和取压装置。节流元件是使管道中的流体产 生局部收缩的元件，常用的节流元件有孔板、喷嘴和文丘利管等，下面以孔板为例说明节 流现象。在管道中流动的流体具有动能和位能，在一定条件下这两种能量可以相互转换。 而根据能量守恒定律，流体所具有的静压能和动能，再加上克服流动阻力的能量损失，在 没有外加能量的情况下，其总和是不变的。图示在孔板前后

3、流体的速度与压力的分布情况。 流体在管道截面I前，以一定的流速v流动。此时的静压力为P；。在接近节流装置时， 由于遇到节流装置的阻挡，使靠近管壁处的流体受到节流装置的阻挡作用最大，因而使一 部分动能转换为静压能，出现了节流装置人口端面靠近管壁处的流体静压力升高，并且比 管道中心处的压力要大，即在节流装置人口端面处产生一径向压差，这一径向压差使流体 产生径向附加速度，从而使靠近管壁处的流体质点的流向与管道中心轴线相倾斜，形成了 流束的收缩运动。由于惯性作用，流束收缩最小的地方不在孔板的开孔处，而是在开孔处 的截面11处。根据流体流动的连续性方程，截面II处的流体的流动速度最大，达到V 2。随后流

4、束又逐渐扩大，至截面III后则完全恢复平稳状态，流速便降低到原来的数 值，即 vl=v3。由于节流装置造成流束的局部收缩，使流体的流速发生变化，即动能发生变化。 与此同时，表征流体静压能的静压力也在变化。在截面I处，流体具有静压力P1。到达 截面II时，流速增加到最大值，静压力则降低到最小值P2，而后又随着流束的恢复而 逐渐恢复，由于在孔板端面处，流通截面突然缩小和扩张，使流体形成局部涡流，要消耗 一部分能量，同时流体流经孔板时，要克服摩擦力，所以流体的静压力不能恢复到原来的 数值P;，而产生了压力损失 = P1-P2。节流装置前流体的压力较高，称为正压， 常以“+标志；节流装置后流体压力较低

5、，称为负压（不同于真空度的概念），常以“-” 标志。节流装置前后压差的大小与流量有关。管道中流动的流体流量越大，在节流装置前 后产生的压差也越大，只要测出孔板前后压差的大小，即可反映出流量的大小，这就是节 流装置测量流量的基本原理。值得注意的是：要准确地测量出截面I与截面II处的压力P1和P2是有困难的， 这是因为产生最低静压力P2的截面II的位置随着流速的不同会改变，事先根本无法确 定。因此，实际上是在孔板前后的管壁上选择两个固定的取压点，来测量流体在节流装置 前后的压力变化。因而所测得的压差与流量之间的关系，与测压点和测压方式的选择是紧 密相关的。涡街流量计与孔板流量计优缺点对比涡街流量计

6、的优点与节流式差压流量计相比，涡街流量计有如下优点。结构简单、牢固、安装维护方便。无需导压管和三阀组等，减少泄露、堵塞和冻结等。精确度较高，一般为(11.5)%R。测量范围宽，合理确定口径，范围度可达20:1。压损小，约为节流式差压流量计的1/41/2。输出与流量成正比的脉冲信号，无零点漂移。在一定雷诺数范围内，输出频率不受流体物性(密度、粘度)和组成的影响，即仪 表系数仅与旋涡发生体及管道的形状、尺寸有关。涡街流量计的局限性对管道机械振动较敏感，不宜用于强振动场所。口径越大，分辨率越低，一般满管时流量计用于DN400以下。 流体温度太高时，传感器还有困难，一般流体温度W420C。当流体有压力脉动或流量脉动时，示值大幅度偏高，影响较大，因此不适用于脉动流。节流式差压流量计优点 节流式差压流量计中的标准孔板结构易于复制，简单牢固，性能稳定可靠，价格低廉。 无需实流校准就可使用，这在流量计中是少有的。适用范围广泛。既适用于全部单相流体，也可测量部分混相流，如气固、汽液、固液 等。高温高压大口径和小流量均适用。对振动不敏感，抗干扰能力特别优越。（4）节流式差压流量计局限性测量精确度在流量计中属中等水平。由于众多因素的影响错综复杂，精确度难以提 高。范围度窄，由于仪表信号（差压）与流量为平方关系，一般范围度仅3:14:1。现场安装条件要求较高，如需较长的直管段（指孔板、喷嘴），一般难以