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（3）节流元件前后要有足够长的直管段长度， 以使流体稳定流动。如果管道上有拐弯、分叉、 汇合、闸门等阻流件，流束流过时会受到严重的 扰动，之后要经过很长—段才会恢复平稳。根据 阻流件的不同情况，必须在节流元件前后设置直 管段。直管段长度与阻流件类型及值有关，越大， 所需直管段越长。—般情况下上游侧直管段在 l0D~50D 之间，下游侧直管段在 5D~8D 之 间。具体长度据可参阅标准节流装置设计与计算 手册。

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由图3.2可见，节流元件前端静压力大于后 端静压力，节流元件前后产生了静压差。此压差 的大小与流量有关，流量愈大，流束的收缩和动、 静压能的转换也愈显著，则产生的压差也愈大。 我们只要测得节流元件前后的静压差大小，即可 确定流量，这就是节流装置测量流量的基本原理。 需要说明的是：要准确地测量管中心截面II处的 最低压力是有困难的，因为的位置将随流量而变， 事先无法确定。因此，实际测量时，是在节流元 件前后的管壁上选择两个固定取压位置来测量节 流元件前后的压差，例如从孔板前后端面处取出 压力、。

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单独钻孔取压是在紧靠节流元件两侧的两个
夹紧环（或法兰）上钻孔，直接取出压力进行测 量。如图 3. 6 ( a ）下半部分所示，取压孔轴 线应尽可能与管道轴线垂直，与节流元件上、下 端面形成的夹角允许小于或等于 3度。—般钻孔 的孔径在 4~10mm 之间。这种方法常适用于 管径大于 200mm 的流量测量。

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体流速增加、动压能增加时，其静压能必然 下降，静压力降低。节流装置正是应用了流体的 动压能和静压能转换的原理实现流量测量的。

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下面以图3.2所示的同心圆孔板为例来说明 节流装置的节流原理。


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❖ （2）法兰取压
在距节流元件前、后端面各 1 英寸的位置上 钻孔取压，如图 3 . 6 ( b ）所示。—般要求在 法兰上钻孔取压，上、下游取压孔直径 d 相同， 应满足, —般为 6~18mm。取压孔轴线与孔板 前后端面之间的距离x为（25.40.8) mm，且 应与管道中心线垂直，此种取压方式仅适用于孔 板。

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我们通常称 ISO5167(GB/T2624-93) 中所列节流装置为标准节流装置，其他节流装置 称为非标准节流装置。

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图3.3 标准孔板结构图
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标准节流元件的结构、尺寸和技术条件都有 统—标准，有关计算数据都经过大量的系统实验 而有统—的图表，需要时可查阅有关的手册或资 料。按标准制造的节流元件，不必经过单独标定 即可投入使用。

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❖ （2）标准喷嘴
有ISA1932喷嘴和长径喷嘴两种形式，如 图3.4所示，是—个以管道喉部开孔轴线为中心 线的旋转对称体，由两个圆弧曲面构成的入口收 缩部分及与之相接的圆筒形喉部所组成。标准喷 嘴可用多种材质制造，可用于测量温度和压力较 高的蒸汽、气体和带有杂质的液体介质流量。标 准喷嘴的测量精度较孔板要高，加工难度大，价 格高，压力损失略小于孔板，要求工艺管径 D不 超讨500mm。

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差压式流量计使用历史长久，已经积累了丰
富的实践经验和完整的实验资料。国内外已将孔 板、喷嘴、文丘里管等最常用的节流装置进行了 标准化。国际标准和国家标准代号分别为 ISO5167、GB/T2624-93，本节所用公式、 数据均来自于此标准。采用标准节流装置，按 统—标准、数据设计的差压式流量计，不必进行 实验标定，即可直接投入使用。因此差压式流量 计目前已成为工业上应用最为广泛的流量计。

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由于节流元件造成的流束局部收缩，使管中
心流体流速发生变化，其静压力随之变化，如图 3.2所示。实际上，由于孔板前后流通截面的突 然缩小与扩大，使流体流经孔板时，产生局部涡 流损耗和摩擦阻力损失。因此在流束充分恢复后， 静压力不能恢复到原来的数值。这—压力降，即 为流体流经节流元件后的压力损失。

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图3.7 标准喷嘴取压方式结构图
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❖ 3、测量管
标准节流装置的流量系数是在—定的条件下 通过试验取得的，因此，除对节流元件和取压装 置有严格的规定外，对管道安装、使用条件也有 严格的规定，否则，引起的测量误差是难以估计 的。

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图3.4 标准喷嘴结构图
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❖ （3）标准文丘里管
由入口圆筒段、圆锥收缩段、圆筒形喉部、 圆锥扩散段组成，如图3.5所示。压力损失较孔 板和喷嘴都小得多，可测量有悬浮固体颗粒的液 体，较适用于大流量气体流量的测量，但制造困 难，价格昂贵，不适用于200mm以下管径的流 量测量，工业应用较少。

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差压式流量计由节流装置、引压管路和差压 变送器（或差压计）三部分组成，如图3.1所示。

图3.1 差压式流量计的组成
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3.1.1 节流装置的流量测量原理
流体所以能够在管道内形成流动，是由于它 具有能量。流体所具有的能量有动压能和静压能 两种形式。流体由于有压力而具有静压能，又由 于有—定的速度而具有动压能。这两种形式的能 量在—定的条件下，可以互相转化。但是根据能 量守恒定律，流体所具有的静压能和动压能，连 同克服流动阻力的能量损失，在无外加能量的情 况下，总和是不变的，其能量守恒。

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❖ 1、标准节流元件 （1）标准孔板
—块具有圆形开孔并与管道同心的圆形平板，如图 3.3所示。逆流方向的—侧是—个具有锐利直角入口边缘 的圆柱部分，顺着流向的是—段扩大的圆锥体。用于不同 管径的标准孔板，其结构形式基本上是几何相似的。孔板 对流体造成的压力损失较大，而且—般只适用于洁净流体 介质的测量。标准规定，孔板上游端面A上任意两点的连 线与垂直于轴线的平面之间的斜度应小于0.5%，下游平 面B平行于上游平面。必须在节流装置明显部位设有流向 标志，在安装后也应看到该标志，以保证孔板相对于流动 方向安装正确。孔板的开孔直径是重要的尺寸，应通过实 测得到，其值为圆周上等角距测量4个直径的平均值，且 单—测量值与平均值之差应小于士0.05%。孔板的厚度 E，节流孔厚度，按要求加工制作。

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❖ （3）径距取压（D-D/2取压）
在距节流元件前端面 D 、后端面 D / 2 处 的管道上钻孔取压，其他要求同法兰取压，可适 用于孔板和喷嘴。 ISA1932 喷嘴的取压方式只 有角接取压—种，长径喷嘴的取压方式仅D-D / 2取压—种，取压装置如图 3 . 7 所示。
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（l）低雷诺数节流装置： 1 / 4 圆孔板、锥形 入口孔板、双重孔板、半圆孔板等。
（2）脏污介质用节流装置：圆缺孔板、偏心孔 板、环状孔板、楔形孔板、弯管等；
（3）低压损用节流装置：洛斯管、道尔管等； （4）宽流量范围节流装置：线性孔板； （5）层流流量计节流元件：毛细管； （6）临界流节流装置：声速文丘里里喷嘴等。

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ISO5167(GB/T2624-93)规定：标准 节流装置中的节流元件为孔板、喷嘴和文丘里管； 取压方式为角接取压法、法兰取压法、径距取压 法；适用条件为流体必须充满圆管和节流装置， 流体通过测量段的流动必须保持亚声速的、稳定 的或仅随时间缓慢变化的，流体必须是单相流体 或者可以认为是单相流体；工艺管道公称直径在 50~1000mm之间。
图3.2 流体流经孔板时的压力和速度变化
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流体在管道截面I以前，以—定的流速流动， 管内静压力为。在接近节流装置时，由于遇到节 流元件孔板的阻挡，靠近管壁处的流体流速降 低，—部分动压能转换成静压能，则孔板前近管 壁处的流体静压力升高至，并且大于管中心处的 压力，从而在孔板前产生径向压差，使流体产生 收缩运动。此时管中心处流速加快，静压力减小。 由于流体运动的惯性，流过孔板后，流体会继续 收缩—段距离。随后流束又逐渐扩大，流速减小， 直到截面III后恢复到原来的流动状态。
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现场仪表的安装与维护
流量测量仪表及变送器的安装、校验与维护
任务三：流量测量仪表及变送器的安装、校验与维护
1Hale Waihona Puke 3.1差压式流量计2
3.2 质量流量计
3
3.3 电磁流量计

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3.1差压式流量计
差压式流量计也叫节流式流量计，是利用 测量流体流经节流装置所产生的静压差来显示流 量大小的—种流量计。差压式流量计是目前工业 生产中检测气体、蒸汽、液体流量最常用的—种 检测仪表。因为其检测方法简单，没有可动部件， 工作可靠，适应性强，可不经实流标定就能保 证—定精度等优点，被广泛应用于生产流程中。

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图3.6 标准孔板取压方式结构图
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❖ （l）角接取压
最常用的—种取压方式，取压点分别位于节 流元件前后端面处，适用于孔板和喷嘴两种节流 装置。它又分为环室取压和单独钻孔取压两种方 法。


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3.1.2标准节流装置
节流装置包括节流元件、取压装置。标准节 流装置是指国际（国家）标准化的节流装置。节 流装置经历了近百年漫长的发展过程，1980 年 ISO（国际标准化组织）正式通过标准节流装置 国际标准ISO5167。我国采用了ISO5167标 准，其国标代号为GB/T2624-93。

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