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1、节流式流量计新本讲稿第一页，共五十九页 标标准准节节流流装装置置的的设设计计计计算算要要严严格格遵遵循循标标准准节节流流装装置置设设计计、安安装装和和使使 用用 的的 国国 家家“标标 准准”(GBGBT2624T262493)93)或或 国国 际际“标标 准准”(ISO5176(ISO51761)1)。按按“标标准准”进进行行设设计计、安安装装、使使用用的的标标准准节节流流装装置置，其其流流量量与与差差压压的的关关系系按按理理论论公公式式标标定定，并并有有统统一一的的基本误差、计算方法，一般不需要进行实验标定或比对。基本误差、计算方法，一般不需要进行实验标定或比对。节节流流式式流流量量计计流
2、流量量的的测测量量系系统统由由节节流流装装置置、差差压压计计或或差差压压变变送送器、二次显示仪表（动圈表、自动电位差计）等组成。器、二次显示仪表（动圈表、自动电位差计）等组成。本讲稿第二页，共五十九页 第一节第一节 标准节流装置标准节流装置 一、一、标准节流装置的组成与类型标准节流装置的组成与类型 标标准准节节流流装装置置由由三三部部分分组组成成：节节流流件件、取取压压装装置置、测测量量直直管管段段（节节流流件前件前10D10D，后，后5D5D）。本讲稿第三页，共五十九页1.1.节流件的结构形式节流件的结构形式（1 1）标准孔板）标准孔板 标标准准孔孔板板结结构构简简单单，加加工工方便，价格便
3、宜。方便，价格便宜。它它的的特特征征孔孔径径是是节节流流孔孔前前段圆筒形孔径段圆筒形孔径d d。标标准准孔孔板板两两侧侧的的压压力力差差信信号号可可以以采采用用角角接接取取压压、法兰取压和径距取压。法兰取压和径距取压。本讲稿第四页，共五十九页本讲稿第五页，共五十九页（2 2）标准喷嘴）标准喷嘴 标准喷嘴有两种结构形式：标准喷嘴有两种结构形式：ISA1932ISA1932喷嘴、长径喷嘴。喷嘴、长径喷嘴。当当 d d2 2D D3 3时，还应在入口部分切除一部分圆廓形收缩段。其时，还应在入口部分切除一部分圆廓形收缩段。其应切去的长度为应切去的长度为 本讲稿第六页，共五十九页2.2.取压装置取压装置
4、(1)(1)角接取压角接取压 分为分为环室取压环室取压和和单独钻孔取压单独钻孔取压,上、下侧压力在节流件前后上、下侧压力在节流件前后端面处取出端面处取出 。(2)(2)法兰取压装置法兰取压装置 上、下侧压力在连接法兰上距节流件前后端面上、下侧压力在连接法兰上距节流件前后端面25.4mm25.4mm处取出。处取出。本讲稿第七页，共五十九页 (3)(3)径距取压径距取压 上、下侧压力在测量管段上距节流件前端面上、下侧压力在测量管段上距节流件前端面 和后处取出。和后处取出。我国我国GB/T2624GB/T26249393标准中规定的标准节流装置有：标准中规定的标准节流装置有：角接取压标准孔板、法兰取
5、压标准孔板、角接取压标准孔板、法兰取压标准孔板、D D和和 D D取取 压标准孔板、角接取压标准喷嘴（压标准孔板、角接取压标准喷嘴（ISA1932ISA1932喷嘴）、长喷嘴）、长 径喷嘴（径喷嘴（D D和和 D D取压）、经典文丘里管（入口圆筒段取压）、经典文丘里管（入口圆筒段上取压和喉部取压）、文丘里喷嘴（上游角接取压和喉部取压）。上取压和喉部取压）、文丘里喷嘴（上游角接取压和喉部取压）。本讲稿第八页，共五十九页 角角接接取取压压标标准准孔孔板板的的适适用用范范围围：d d12.5mm12.5mm，50mm50mmD D1000mm1000mm，0.20.20.750.75，ReReD D
6、5105103 3（0.20.20.450.45），ReReD D10104 4（0.450.45）。）。法法 兰兰 取取 压压 和和 径径 距距 取取 压压 标标 准准 孔孔 板板 的的 适适 用用 范范 围围：d d12.5mm12.5mm，50mm50mmD D1000mm1000mm，0.20.20.750.75，ReReD D126012602 2D D（D D：m m）。）。ISA1932ISA1932喷嘴角接取压装置有单独钻孔和环室取压。喷嘴角接取压装置有单独钻孔和环室取压。ISA1932ISA1932喷嘴的适用范围：喷嘴的适用范围：50mm50mmD D500mm500mm，0
7、.300.300.800.80，7107104 4ReReD D10107 7（0.300.300.440.44时），时），2102104 4ReReD D10107 7（0.440.440.800.80时）。时）。本讲稿第九页，共五十九页 二、适用的流体条件二、适用的流体条件 标标准准节节流流装装置置适适用用于于测测量量圆圆形形截截面面管管道道中中的的单单相相、均均质质流流体体，即是可压缩的（气体）或认为不可压缩的（液体）牛顿流体即是可压缩的（气体）或认为不可压缩的（液体）牛顿流体;要要求求流流体体充充满满管管道道；流流体体流流动动是是稳稳定定的的或或随随时时间间缓缓变变的的；流流动动不不可
8、可以以是脉动流和旋转流，流束与管道轴线平行；是脉动流和旋转流，流束与管道轴线平行；流流体体流流经经节节流流件件前前流流动动应应达达到到充充分分紊紊流流，在在节节流流件件前前后后一一定定距离内不发生相变或析出杂质；流速小于音速。距离内不发生相变或析出杂质；流速小于音速。本讲稿第十页，共五十九页三、适用的管道条件三、适用的管道条件 1.1.管管道道内内表表面面光光滑滑的的判判定定是是应应不不超超过过表表4-14-1、表表4-24-2给给出出的的相相对对粗粗糙糙度上限值。度上限值。表表 4-1 4-1 标准孔扳上游管段相对粗糙度（标准孔扳上游管段相对粗糙度（K Kc/c/D D）上限值）上限值 表表
9、 4-2 ISA19324-2 ISA1932喷嘴上游管段相对粗度（喷嘴上游管段相对粗度（K Kc/c/D D）上限值）上限值 本讲稿第十一页，共五十九页 2.2.节流件前后应有足够长的直管段节流件前后应有足够长的直管段L L 节节流流件件上上游游阻阻流流件件的的形形式式及及上上下下游游阻阻力力件件的的位位置置将将影影响响流流速速分分布布，节节流流孔孔d d与与管管道道内内径径D D之之比比=d=dD D（直直径径比比）也也将将影影响响流流速速分分布布。在在节节流流件件前前后后有有足足够够的的直直管管段段，不不然然就就保保证证不不了了测测量量的的精确度。精确度。最最小小直直管管段段L L由由三
10、三段段长长度度（l l0 0，l l1 1，l l2 2）组组成成，l l1 1是是节节流流件件与与上上游游第第一一阻阻流流件件之之间间的的直直管管段段最最小小长长度度，由由第第一一阻阻流流件件形形式式和和值值决决定定，按按下下表表查查算算。l l0 0是是上上游游第第一一阻阻流流件件与与上上游游第第二二阻阻流流件件之之间间的的直直管管段段，由由第第二二阻阻流流件件的的形形式式和和=0.7=0.7（无无论论产产的的实实际际值值为为多多少少）决决定定，按按下下表表给给出出值值的的一一半半计计算算。l l2 2是是节节流流件件到到下下游游阻阻流流件件直直管管段段的的最最小小长长度度，无无论论上上游
11、游阻阻流流件件的的形形式式如如何何均均决决定定于于的的值，由下表查算。值，由下表查算。本讲稿第十二页，共五十九页 本讲稿第十三页，共五十九页 3.3.适用于圆形截面管道适用于圆形截面管道 测量段管道应被流体充满。测量段管道应被流体充满。节流件及取压装置安装在两圆形直管之间。节流件及取压装置安装在两圆形直管之间。在在所所要要求求的的整整个个直直管管段段长长度度上上，管管道道截截面面应应该该是是圆圆形形的的，没没有有特特殊殊要要求求，只只是是在在邻邻近近节节流流装装置置附附近近对对管管道道的的圆圆度度有有特特殊殊要要求求，这这在在“标准标准”中有详细规定。中有详细规定。对对于于管管道道的的粗粗糙糙
12、度度、节节流流件件上上游游10D10D、下下游游5D5D（测测量量直直管管段段），要要求求满满足足给给出出的的相相对对粗粗糙糙度度上上限限值值，L L的的其其余余部部分分和和L L以以远远的的管管道道可可以以是是粗糙的。粗糙的。本讲稿第十四页，共五十九页 四、压力损失四、压力损失 压压力力损损失失与与直直径径比比和和流流速速（或或流流量量）有有关关，通通过过实实验验可可得得到到它它们们之之间间的的关关系系。对对于于角角接接标标准准孔孔板板、法法兰兰标标准准孔孔板板、径径距距标标准准孔孔板板、ISA1932ISA1932喷喷嘴嘴、长径喷嘴等标准节流装置的压力损失可以用下式近似计算：长径喷嘴等标准
13、节流装置的压力损失可以用下式近似计算：五、标准节流装置的误差五、标准节流装置的误差 按按照照“标标准准”进进行行节节流流装装置置的的设设计计、制制造造、安安装装、使使用用时时，其其基基本本误误差差是按照是按照“标准标准”中提供的计算公式进行计算的。中提供的计算公式进行计算的。当当设设计计、制制造造、安安装装、使使用用等等环环节节中中有有违违背背“标标准准”要要求求时时，则则将将由由此此产产生生附附加加误误差差。附附加加误误差差的的极极性性与与大大小小或或修修正正系系数数是是通通过过大大量实验确定的。量实验确定的。本讲稿第十五页，共五十九页 第二节第二节 流量公式流量公式 流流量量公公式式就就是
14、是差差压压和和流流量量之之间间的的关关系系式式。它它是是通通过过伯伯努努利利方方程程和和流动连续性方程来推导。流动连续性方程来推导。一、不可压缩流体的流量公式一、不可压缩流体的流量公式 流流体体在在管管道道中中发发生生节节流流时时，管管道道中中各各处处的的流流速速变变化化及及压压力力变化情况见图所示。变化情况见图所示。本讲稿第十六页，共五十九页 对对于于一一定定常常的的流流动动，在在截截面面A A和和截截面面B B处处将将满满足足流流体体质质量量守守恒恒和和能能量量守守恒恒。在在充充分分紊紊流流的的理理想想情情况况下下，流流体体流流动动连连续续性性方方程程和和伯伯努努利利方程为方程为由上两式解
15、方程组，可得由上两式解方程组，可得引入如下几个参数：引入如下几个参数：（收缩系数）（截面比）（取压系数）本讲稿第十七页，共五十九页可写成：可写成：所以，可得质量流量：所以，可得质量流量：定义流量系数定义流量系数和流出系数和流出系数C C：于是，于是，不可压缩流体的流量公式为不可压缩流体的流量公式为本讲稿第十八页，共五十九页 二、可压缩流体的流量公式二、可压缩流体的流量公式 为方便起见，规定公式中的密度仍使用节流件前的流体密为方便起见，规定公式中的密度仍使用节流件前的流体密度度1 1，和和C C值仍取相当于不可压缩流体时的数值，而把全部的流体可值仍取相当于不可压缩流体时的数值，而把全部的流体可压
16、缩性对流体系数和流出系数的影响用一个流束膨胀系数压缩性对流体系数和流出系数的影响用一个流束膨胀系数来考虑。来考虑。当流体为不可压缩性流体时，当流体为不可压缩性流体时，=1=1。所以流量公式可统一写成：。所以流量公式可统一写成：流量公式中各量的单位为：体积流量流量公式中各量的单位为：体积流量q qV Vm m3 3/s/s；质量流量；质量流量q qm mKg/sKg/s；直径；直径d d或或D Dm m；密度；密度1 1kg/mkg/m3 3；差压；差压p pPaPa。本讲稿第十九页，共五十九页流量公式的实用形式流量公式的实用形式:流量公式中各量的单位为：体积流量流量公式中各量的单位为：体积流量
17、q qV Vm m3 3/h/h；质量流量；质量流量q qm mKg/hKg/h；直径；直径d d或或D Dmmmm；密度；密度1 1kg/mkg/m3 3；差压；差压p pPaPa。本讲稿第二十页，共五十九页 三、标准节流装置的流出系数三、标准节流装置的流出系数C C值及其不确定度值及其不确定度 对对于于一一定定形形式式的的标标准准节节流流装装置置，其其流流量量系系数数和和流流出出系系数数C C仅仅与与和和雷雷诺诺数数ReReD D有有关关。当当雷雷诺诺数数大大到到一一定定值值后后，和和C C就就与与雷雷诺诺数数值值无无关，趋于一定值。关，趋于一定值。1 1标准孔板的标准孔板的C C值及其不
18、确定度值及其不确定度 只只要要所所使使用用管管道道在在节节流流件件上上游游侧侧10D10D长长度度内内的的粗粗糙糙度度不不超超过过前前节节所所列列的的限限值值，C C的的数数值值按按下下列列公公式式计计算算。在在规规定定条条件件下下，流流出出系系数数C C主主要要取决于取决于ReReD D、，即，即 C C=f f(ReReD D、)。对于角接取压标准孔板：对于角接取压标准孔板：对于法兰取压标准孔板：对于法兰取压标准孔板：（D D：mmmm，D D202058.6mm58.6mm）本讲稿第二十一页，共五十九页（D D：mmmm，D D20 20 58.6mm0.60.6，ccC C=（2 2-
19、0.4-0.4）。本讲稿第二十四页，共五十九页 四、标准节流装置的流束膨胀系数四、标准节流装置的流束膨胀系数值及其不确定度值及其不确定度 标标准准节节流流装装置置的的形形式式确确定定后后，其其流流束束膨膨胀胀系系数数值值决决定定于于p p/p p1 1、和和值值。其其中中是是被被测测流流体体的的等等熵熵指指数数，对对于于过过热热蒸蒸汽汽可可近似取近似取1.31.3，对空气，对空气=1.4=1.4。为为限限制制流流体体可可压压缩缩性性对对流流量量测测量量的的影影响响，标标准准规规定定节节流流装装置置的的p p/p p1 10.250.25，即，即p p2 2/p p1 10.750.75。上上述
20、述三三种种取取压压方方式式的的标标准准孔孔板板的的值值是是由由实实验验确确定定的的，可可用用如如下下的的经验公式计算：经验公式计算：、p p/p p1 1和和是已知且无误差，则标准孔板是已知且无误差，则标准孔板值的百分率值的百分率 不确定度不确定度 （概率（概率9595）为）为4%4%。本讲稿第二十五页，共五十九页 标标准准喷喷嘴嘴的的流流束束膨膨胀胀系系数数值值是是根根据据等等熵熵流流动动过过程程直直接接从从理理论论上上推推导导出出来来的的。由由于于流流动动过过程程不不可可能能是是等等熵熵过过程程，所所以以存存在误差，从理论上推导出计算标准喷嘴在误差，从理论上推导出计算标准喷嘴的公式如下：的
21、公式如下：其中其中 标准喷嘴标准喷嘴值的百分率不确定度值的百分率不确定度 =2%=2%，置信概率为，置信概率为9595。本讲稿第二十六页，共五十九页第三节第三节 标准节流装置的设计计算标准节流装置的设计计算 关于标准节流装置的计算一般包括有三类命题：关于标准节流装置的计算一般包括有三类命题：流量计算；流量计算；标准节流装置的设计计算；标准节流装置的设计计算；最大差压值的计算（选配差压计问题）。最大差压值的计算（选配差压计问题）。这三类命题在实际中最常用到的是这三类命题在实际中最常用到的是、类命题。类命题。一、流量计算一、流量计算 流流量量计计算算的的已已知知条条件件为为：管管道道直直径径D D
22、2020、管管道道材材料料、管管道道新新旧旧程程度度，节节流流件件前前后后安安装装阻阻力力件件情情况况，节节流流件件型型式式、节节流流孔孔径径d d2020、节节流流件件材材料料，流流体体及及工工作作压压力力p p、工工作作温温度度t t，节节流流装装置置输输出出的的差压值差压值p p。要求：计算输出的差压值要求：计算输出的差压值p p对应的流量对应的流量。思考：计算的步骤是什么？思考：计算的步骤是什么？本讲稿第二十七页，共五十九页 要要完完成成已已知知条条件件下下的的流流量量计计算算（求求p p对对应应的的流流量量q qm m），所所依据的基本公式是流量公式：依据的基本公式是流量公式：从从流
23、流量量公公式式中中可可以以看看出出，p p、1 1、d d t t 、都都是是直直接接或或间间接接已已知知的的，而而流流出出系系数数C C=f f(，ReReD D）是是未未知知的的（认认为为测测量量直直管管段段相相对对粗粗糙糙度度不不超超过过规规定定的的上上限限值值）。因因此此不不能能用用流流量量公公式式直接计算出所需计算的流量值。由于已知雷诺数直接计算出所需计算的流量值。由于已知雷诺数ReReD D的计算公式：的计算公式：同时同时 C C=f f(，ReReD D）联立立以以上上三三式式，即即求求解解上上述述代代数数方方程程组，就就可可以以得得到到问题要要求求计算的流量算的流量q qmm值
24、。本讲稿第二十八页，共五十九页（）辅助计算（）辅助计算 根根据据已已知知条条件件，通通过过查查表表和和相相应应的的计计算算给给出出解解上上述述方方程程组组所所必必需需的参数值，这些计算称为辅助计算。要计算的量值有：的参数值，这些计算称为辅助计算。要计算的量值有：工工作作压压力力p p1 1 =p pe e +p p0 0 (p pe e 表表压压；p p0 0 大大气气压压力力)、流流体体密密度度1 1（p p，t t）(查查表表)、流流体体粘粘度度（p p，t t）(查查表表)、管管道道线线膨膨胀胀系系数数D D（查查表表）、节节流流件件线线膨膨胀胀系系数数d d（查查表表）、流流体体的的等
25、等熵熵指指数数（过过热热蒸蒸汽汽=1.3=1.3；空空气气=1.4=1.4）；节节流流件件工工作作温温度度下下管管道道直直径径D D和和节节流流件件的的节流孔径节流孔径d d，即，即D Dt t、d d t t，节流件直径比，节流件直径比。本讲稿第二十九页，共五十九页（二）迭代计算（二）迭代计算 在在计计算算流流体体流流量量时时，由由于于流流量量公公式式中中的的未未知知数数不不只只一一个个，且且未未知知数数之之间间有有一一定定的的关关系系，所所以以通通常常需需用用迭迭代代算算法法求求解解，迭迭代代计计算中的一个不变量：算中的一个不变量：迭代计算中的变量：迭代计算中的变量：迭代方程为：迭代方程为
26、：本讲稿第三十页，共五十九页故迭代计算流程如图所示。故迭代计算流程如图所示。本讲稿第三十一页，共五十九页 二、标准节流装置的设计计算二、标准节流装置的设计计算 这这类类命命题题是是根根据据用用户户提提出出的的已已知知条条件件以以及及限限制制要要求求来来设计标准节流装置设计标准节流装置。已已知知条条件件：被被测测流流体体及及其其工工作作压压力力p p1 1、工工作作温温度度t t、最最大大流流量量q qm mmaxmax、常常用用流流量量q qm mchch、最最小小流流量量q qm mminmin、管管道道内内径径D D2020，管管道道材料、新旧程度、节流件前后管道及阻力件的情况。材料、新旧
27、程度、节流件前后管道及阻力件的情况。限限制制要要求求：最最小小直直管管段段L LL Lx x（实实际际直直管管段段长长度度）；压压力力损损失失p pmaxmaxp px x。本讲稿第三十二页，共五十九页 要求设计计算：要求设计计算：（1 1）选定节流件的形式（类型、取压方式）；）选定节流件的形式（类型、取压方式）；（2 2）选定差压计；）选定差压计；（3 3）计算）计算C C、d d2020；（4 4）计计算算所所需需最最小小直直管管段段l l0 0、l l1 1、l l2 2，并并验验算算 L LL Lx x（L L=l l0 0十十 l l1 1 l l2 2）；）；（5 5）计算最大压损
28、）计算最大压损p pmaxmax，并验算，并验算p pmaxmaxp px x；（6 6）计算基本误差）计算基本误差本讲稿第三十三页，共五十九页 对对于于该该命命题题根根据据已已知知条条件件完完成成设设计计计计算算，其其结结果果不不是是唯唯一一的，即满足设计已知条件可以有多种结果。的，即满足设计已知条件可以有多种结果。从从物物理理意意义义上上看看很很容容易易理理解解，在在被被测测流流体体的的管管道道上上安安装装的的节节流流件件，其其值值是是可可大大可可小小的的。在在一一定定流流量量下下，当当小小时时，节节流装置输出的差压值大；当流装置输出的差压值大；当大时，输出的差压值小。大时，输出的差压值小
29、。由由 于于 在在 已已 知知 条条 件件 中中 用用 户户 提提 出出 了了 限限 制制 要要 求求（L LL Lx x，p pmaxmaxp px x），所所以以这这种种设设计计结结果果的的多多样样性性也也受受到到了了一一定定的的限限制制，即即是满足限制要求下的多种设计结果是满足限制要求下的多种设计结果。本讲稿第三十四页，共五十九页明确明确:设计计算是在常用流量设计计算是在常用流量q qm mchch下进行的。下进行的。（）选定节流件的型式（）选定节流件的型式 在相同情况下，标准孔板的压力损失大于标准喷嘴、文丘利在相同情况下，标准孔板的压力损失大于标准喷嘴、文丘利管等。管等。对于取压方式，
30、根据对于取压方式，根据“标准标准”中提供的方式确定。中提供的方式确定。常用的材料为不锈钢。常用的材料为不锈钢。目前在火力发电厂常用角接标准孔板测量锅炉给水流量，用角接目前在火力发电厂常用角接标准孔板测量锅炉给水流量，用角接标准喷嘴（标准喷嘴（ISA1932ISA1932）或径距取压长径喷嘴测量过热蒸汽流量。）或径距取压长径喷嘴测量过热蒸汽流量。本讲稿第三十五页，共五十九页（二）选定差压计（二）选定差压计 选定差压计主要是确定如下内容：选定差压计的型号；选定差压计主要是确定如下内容：选定差压计的型号；确定差压计的满刻度流量确定差压计的满刻度流量q q*mmaxmmax以及对应的最大差压以及对应的
31、最大差压p pmaxmax。差压计型号的选定主要取决于现有的差压计产品。差压计型号的选定主要取决于现有的差压计产品。q q*m mmaxmax的确定是根据用户给出的最大流量的确定是根据用户给出的最大流量q qm mmaxmax向上圆整到规定向上圆整到规定系列值中的一个邻近值。规定的流量计满刻度系列值为系列值中的一个邻近值。规定的流量计满刻度系列值为 q q k ka a 10 10 n n 其中其中 a a=1=1，1.21.2，1.61.6，2 2，2.52.5，3 3，4 4，5 5，6 6，8 8；n=0 n=0 或任意正或任意正整数或负整数。整数或负整数。例如例如 q qm mmaxm
32、ax=230 t/h=230 t/h 圆整到圆整到 q q*m mmaxmax=250 t/h=250 t/h。本讲稿第三十六页，共五十九页 从用户提出的限制要求出发，确定出从用户提出的限制要求出发，确定出p pmaxmax的取值范围，在的取值范围，在p p的取值范围内定出的取值范围内定出p pmaxmax适当的数值。适当的数值。（1 1）满足）满足L LL Lx x时的时的p pmaxmax取值范围的确定取值范围的确定 具体方法具体方法:由由 l l0 0=f f（=0.7=0.7，上游第，上游第2 2阻力件形式）确定出阻力件形式）确定出 l l0 0值。取值。取 l l2 2=5D=5D，
33、则，则 l l1 1=l lx x一一l l0 0一一l l2 2，由，由l l1 1=f f（，上游第，上游第1 1阻力件形式）阻力件形式）确定出确定出*。*是最小直管段是最小直管段L L=L Lx x 时对应的直径比。时对应的直径比。根据最小直管段长度根据最小直管段长度L L与与的关系可知，要满足的关系可知，要满足L LL Lx x 则必则必须使得设计确定的须使得设计确定的满足满足*。通过以下计算可确定。通过以下计算可确定p pmaxmax的取值范围。的取值范围。本讲稿第三十七页，共五十九页 C=f（*，ReDch）（令（令=1=1）而而 （令（令=1=1）显然应有显然应有 p p1 1p
34、 pmaxmax本讲稿第三十八页，共五十九页（2 2）满足）满足p pmaxmaxp px x 时时p pmaxmax取值范围的确定取值范围的确定 要满足用户压力损失限制的要求时，则应有要满足用户压力损失限制的要求时，则应有 p px (x (标准孔板标准孔板)px (px (标准喷嘴标准喷嘴)即即 p p2 2=2=2p px x (标准孔板标准孔板)p p2 2=3=3p px x (标准孔板标准孔板)由此可知由此可知p pmaxmax的取值要求为：的取值要求为：p pmaxmaxp p2 2 本讲稿第三十九页，共五十九页（3 3）满足最小雷诺数推荐值）满足最小雷诺数推荐值ReRe*Dmi
35、nDmin时的时的p pmaxmax取值范围的确定取值范围的确定 令令ReReDminDmin=ReRe*DminDmin（*），估算相应的），估算相应的*值。对于角接标准孔板值。对于角接标准孔板来说，待设计的来说，待设计的值应有值应有 *；对于标准喷嘴来说，在；对于标准喷嘴来说，在0.350.350.60.6范围内应有范围内应有 *；在；在0.60.60.750.75范围内范围内应有应有 *，在，在0.750.750.80.8范围内应有范围内应有 *。通过。通过下面计算可确定下面计算可确定p pmaxmax的取值范围。的取值范围。C=f（*，ReDch）（令=1）本讲稿第四十页，共五十九页而
36、而 （令（令=1=1）则应有则应有 p p3 3p pmax max （角接取压标准孔板）（角接取压标准孔板）p p3 3 p pmaxmax （0.350.350.60.6，角接取压标准喷嘴），角接取压标准喷嘴）p p3 3 p pmaxmax （0.60.60.750.75，角接取压标准喷嘴），角接取压标准喷嘴）p p3 3 p pmaxmax （0.750.750.80.8，角接取压标准喷嘴），角接取压标准喷嘴）本讲稿第四十一页，共五十九页（4 4）可压缩流体满足）可压缩流体满足 0.250.25（即（即 0.750.75）时的）时的p pmaxmax取值范取值范围的确定围的确定 设设p
37、 p4 4=0.25=0.25p p1 1，则应有，则应有 p pmaxmaxp p4 4 对于此项限制，在确定对于此项限制，在确定p pmaxmax时，可暂不考虑，只是在确定时，可暂不考虑，只是在确定p pmaxmax后再进行检验是否满足上述要求即可。后再进行检验是否满足上述要求即可。（5 5）不可压缩流体满足流体流经节流件不发生汽化（不发生相变）要）不可压缩流体满足流体流经节流件不发生汽化（不发生相变）要求的求的p pmaxmax取值范围的确定取值范围的确定 设设 p p5 5p p1 1（1.21.21.31.3）p ps s （p ps s为当时温度下的饱和压力）为当时温度下的饱和压力
38、）则应有则应有 p pmaxmaxp p5 5 本讲稿第四十二页，共五十九页在确定在确定p pmaxmax时，如果出现矛盾的情况，则要适当放宽已知条件时，如果出现矛盾的情况，则要适当放宽已知条件中的限制要求。中的限制要求。最后确定最后确定p pmaxmax的值时，要考虑选择差压值满量程规定的系列值，的值时，要考虑选择差压值满量程规定的系列值，这些系列值包括：这些系列值包括：1 1，1.61.6，2.52.5，4 4，610610n n，其中，其中n n为为0 0或正、负或正、负整数。整数。选择连续可调量程的差压计更容易满足限制要求。选择连续可调量程的差压计更容易满足限制要求。本讲稿第四十三页，
39、共五十九页（三）设计计算：（三）设计计算：设计计算的任务主要是：设计计算的任务主要是：算出算出C C、压力损失、压力损失p pmaxmax、最、最小直管段小直管段L L的具体数值以及节流装置的基本误差。的具体数值以及节流装置的基本误差。确定确定p pmaxmax值后，常用流量对应的差压值后，常用流量对应的差压p pchch应为：应为：在常用流量在常用流量q qm mchch和差压和差压p pchch下，利用相关的公式进行设计计算下，利用相关的公式进行设计计算。涉及到的公式有：。涉及到的公式有：C=f(，ReDch）本讲稿第四十四页，共五十九页（1 1）辅助计算）辅助计算 辅助计算的过程与流量计
40、算的辅助计算过程大致相同。辅助计算的过程与流量计算的辅助计算过程大致相同。查出以下量：流体密度查出以下量：流体密度(p p1 1，t t）、管道线膨胀系数）、管道线膨胀系数D D、管道粗、管道粗糙度糙度K Kc c、节流件材料线膨胀系数、节流件材料线膨胀系数d d、流体等熵指数、流体等熵指数（过热蒸（过热蒸汽汽=1.30=1.30；空气；空气=1.40=1.40）、流体的动力粘度）、流体的动力粘度（p p1 1，t t）。）。、值及以下量：值及以下量：本讲稿第四十五页，共五十九页（2 2）迭代计算）迭代计算 迭代计算中的不变量迭代计算中的不变量A A为：为：迭代计算中的变量为迭代计算中的变量为
41、C C、，故有，故有 所以，所以，迭代方程为：迭代方程为：本讲稿第四十六页，共五十九页迭代结束的终结判据为：迭代结束的终结判据为：Z Z n n=110=110-n-n ，一般，一般n5n5。计算流程计算流程:本讲稿第四十七页，共五十九页 标准节流装置流量测量的不确定度标准节流装置流量测量的不确定度 标准节流装置的流量测量误差是用置信概率标准节流装置的流量测量误差是用置信概率9595时的不确时的不确定度来估计的。质量流量测量的不确定度计算公式如下：定度来估计的。质量流量测量的不确定度计算公式如下：（1 1）流出系数和流束膨胀系数的不确定度流出系数和流束膨胀系数的不确定度 和和 ：其估其估算方法
42、上节已述。算方法上节已述。本讲稿第四十八页，共五十九页（2 2）节流件孔径的不确定度）节流件孔径的不确定度 ：一般在按照标准规定的方法实测的情况下，按置信概率一般在按照标准规定的方法实测的情况下，按置信概率95%95%估算，最大值估计为估算，最大值估计为0.07%0.07%。（3 3）管径的不确定度）管径的不确定度 ：在按标准规定实测的情况下，按置信概率在按标准规定实测的情况下，按置信概率95%95%估算，的最大值估估算，的最大值估计为计为0.4%0.4%，若所用的，若所用的D D为管径的公称尺寸，则最大值估计为为管径的公称尺寸，则最大值估计为2%2%。本讲稿第四十九页，共五十九页（4 4）差
43、压测量值的不确定度）差压测量值的不确定度 ：按变送器和差压计的精确度等级来估计差压测量误差。一般认为按变送器和差压计的精确度等级来估计差压测量误差。一般认为差压计的最大绝对误差差压计的最大绝对误差3 3倍于差压计测量倍于差压计测量p p的标准偏差。根据的标准偏差。根据差压计的精确度等级估算出置信概率差压计的精确度等级估算出置信概率95%95%时的值：时的值：=（差压计允许绝对误差）。（差压计允许绝对误差）。（5 5）密度值的不确定度）密度值的不确定度 ：查表计算查表计算 本讲稿第五十页，共五十九页第四节第四节 流量测量的补偿流量测量的补偿 一、补偿的原因一、补偿的原因 标准节流装置是在一个确定
44、工况（设计工况）下设计的，标准节流装置是在一个确定工况（设计工况）下设计的，当实际工况偏离设计工况，因实际工况下的参数当实际工况偏离设计工况，因实际工况下的参数C C、，不同于仪表刻度所使用的参数，故显示仪表显示的流量，不同于仪表刻度所使用的参数，故显示仪表显示的流量将不是被测流量值。将不是被测流量值。本讲稿第五十一页，共五十九页二、补偿方法二、补偿方法1.1.流量示值的压力、温度修正流量示值的压力、温度修正流量仪表的显示值；流量仪表的显示值；被测流量值。被测流量值。本讲稿第五十二页，共五十九页2 2、自动补偿、自动补偿 在线测量时，自动取得现时的工况参数（温度、压力、差压）后，在线测量时，自
45、动取得现时的工况参数（温度、压力、差压）后，由仪表自动进行流体密度或其他参数值的计算。由仪表自动进行流体密度或其他参数值的计算。本讲稿第五十三页，共五十九页 举例：举例：1 1、直径、直径D=760mmD=760mm的抽水管道，采用标准孔板测量抽出水的流的抽水管道，采用标准孔板测量抽出水的流量，孔板的开孔直径比量，孔板的开孔直径比 ，管道内压力管道内压力 ，设计时水温，设计时水温 ，孔板前，孔板前后测得差压后测得差压 ，试确定：在冬天平均温度，试确定：在冬天平均温度 ，在夏天平均温度，在夏天平均温度 时，由温度偏离时，由温度偏离设计值引起的流量测量相对误差（已知：设计值引起的流量测量相对误差（
46、已知：88时水密度时水密度 ，2020时时 水密度，水密度，2828时时 水密度）。水密度）。本讲稿第五十四页，共五十九页 2.2.用标准节流装置测量过热蒸汽流量，用标准节流装置测量过热蒸汽流量，已知设计条件：已知设计条件：最大流量最大流量512.5T/h512.5T/h、最大差压、最大差压40kPa40kPa、过热蒸汽压力、过热蒸汽压力17.0MPa17.0MPa、过热汽温、过热汽温540(540(设计密度为设计密度为51.177kg/m3)51.177kg/m3)。试求当过热蒸汽压力为试求当过热蒸汽压力为16MPa16MPa、过热汽温、过热汽温500(500(运行密运行密度为度为51.84
47、0 kg/m3)51.840 kg/m3)，产生差压为，产生差压为32 kPa32 kPa时，只考虑蒸时，只考虑蒸汽密度修正，管内实际过热蒸汽流量为多少？汽密度修正，管内实际过热蒸汽流量为多少？本讲稿第五十五页，共五十九页 第四节第四节第四节第四节 节流式流量计信号管路的安装节流式流量计信号管路的安装节流式流量计信号管路的安装节流式流量计信号管路的安装 在在在在使使使使用用用用节节节节流流流流式式式式流流流流量量量量计计计计进进进进行行行行流流流流量量量量测测测测量量量量时时时时，节节节节流流流流装装装装置置置置的的的的输输输输出出出出差差差差压压压压信信信信号号号号与与与与差差差差压压压压计
48、计计计之之之之间间间间是是是是由由由由两两两两根根根根差差差差压压压压信信信信号号号号管管管管路路路路来来来来连连连连接接接接的的的的。差差差差压压压压信信信信号号号号管管管管路路路路的的的的管管管管径径径径、长长长长度度度度、压压压压力力力力取取取取出出出出口口口口的的的的确确确确定定定定除除除除了了了了要要要要满满满满足足足足压压压压力力力力信信信信号号号号管管管管路路路路的的的的要要要要求求求求（压压压压力力力力测测测测量量量量已述）以外，还应遵循以下要求：已述）以外，还应遵循以下要求：已述）以外，还应遵循以下要求：已述）以外，还应遵循以下要求：（1 1 1 1）正正正正负负负负压压压压
49、信信信信号号号号管管管管路路路路要要要要尽尽尽尽量量量量靠靠靠靠近近近近和和和和并并并并行行行行敷敷敷敷设设设设，以以以以使使使使两两两两管管管管的的的的温温温温度度度度一一一一致致致致，以以以以防防防防外外外外界界界界干干干干扰扰扰扰在在在在测测测测量量量量中中中中产产产产生生生生附附附附加加加加误误误误差差差差。在在在在采采采采取取取取防冻和防热的措施时，应注意给两管以一样的条件。防冻和防热的措施时，应注意给两管以一样的条件。防冻和防热的措施时，应注意给两管以一样的条件。防冻和防热的措施时，应注意给两管以一样的条件。本讲稿第五十六页，共五十九页 （2 2 2 2）差压信号管路的行敷设还应考
50、虑被测流体的种类、差压计的）差压信号管路的行敷设还应考虑被测流体的种类、差压计的）差压信号管路的行敷设还应考虑被测流体的种类、差压计的）差压信号管路的行敷设还应考虑被测流体的种类、差压计的位置，如被测流体为液体或蒸汽时防止气体进入压力信号管，被位置，如被测流体为液体或蒸汽时防止气体进入压力信号管，被位置，如被测流体为液体或蒸汽时防止气体进入压力信号管，被位置，如被测流体为液体或蒸汽时防止气体进入压力信号管，被测流体为气体时防止水和脏物进入压力信号管；还应考虑到信号测流体为气体时防止水和脏物进入压力信号管；还应考虑到信号测流体为气体时防止水和脏物进入压力信号管；还应考虑到信号测流体为气体时防止水