关于孔板流量计的组成原理以及现场校验和调试

孔板流量计是测量流量的差压发生装置，配合各种差压计或差压变送器可测量管道中各种流体的流量。孔板流量计节流装置包括环室孔板，喷嘴等。孔板流量计节流装置与差压变送器配套使用，可测量液体、蒸汽、气体的流量，孔板流量计广泛应用于石油、化工、冶金、电力、轻工等部门。

孔板流量计是集流量、温度、压力检测功能于一体，并能进行温度、压力自动补偿的新一代孔板流量计，该孔板流量计采用先进的微机技术与微功耗新技术，功能强，结构紧凑，操作简单，使用方便。

一体化孔板流量计的调试分为现场校验和现场调试两部分，现场校验包括变送器的校验和节流装置的检验，现场调试包括一体化孔板流量计的投用、变送器的参数设置和故障处理。

1. 组成

一体化孔板流量计是由节流装置（或差压流量传感器）a和差压计（或差压变送器及显

示仪表) b两部分组成。a, b之间是由差压信号管路c连接。节流装置包括节流件、取压装置和前后测量管。节流件：标准孔板、标准喷嘴、长径喷嘴、1/4圆孔板、双重孔板、偏心孔板、圆缺孔板、锥形入口孔板等。一体化孔板流量计的组成见图1,实物图如图2. 

2. 工作原理

一体化孔板流量计是以伯努利方程和流动连续性方程为依据，当流体流经节流件(或传感器)时，在其两侧产生差压，而这一差压与流量的平方成正比。

流量公式：

其中：

c——流出系数 无量纲

d——工作条件下节流件的节流孔或喉部直径mm 

D——工作条件下上游管道内径mm 

Qv——体积流量m3/s 

β——直径比d/D 无量纲

ρ——流体密度kg/m3

ε——可膨胀性系数 无量纲

3. 结构特点

3.1 优点

（1）节省安装构造易于复制，简略、结实，功能可靠，性价比高；

（2）孔板核算采用国际规范与加工，检测件和差压显示仪表可分开不同厂家生产，便与专业化规模生产；

（3）应用范围广，包括全部单相流体（液、气、蒸汽）、部分混相流，一般生产过程的管径、工作状态(温度、压力)皆有产品；

（4）一体型孔板装置更简略，无须引压管，可直接接差压变送器和压力变送器。

3.2缺点

(1)测量的重复性、精确度在流量计中属于中等水平，由于众多因素的影响错综复杂，精确度难于提高。

(2)范围度窄，由于流量系数与雷诺数有关,一般范围度仅3∶1 ～ 4∶1；

(3)有较长的直管段长度要求，一般难于满足，尤其对较大管径，问题更加突出；

(4)压力损失大；

(5)孔板以内孔锐角线来保证精度，因此对腐蚀、磨损、结垢、脏污敏感，长期使用精

度难以保证，需每年拆下强检一次；

(6)采用法兰连接，易产生跑、冒、滴、漏问题，大大增加了维护工作量。

4. 一体化孔板流量计的校验

4.1 节流装置的检验

节流装置的检验应包括对节流件、取压装置及对上、下游管道的几何检验。

4.1.1 标志

节流装置或传感器的明显部位应有流向标志，还应有铭*。铭*上注明制造厂名；产品名称及型号；制造日期和编号；公称通径；工作压力；节流件孔径。

4.1.2 随机文件

节流装置及传感器应有设计计算书及使用说明书。

4.1.3 管道

节流装置安装在两段有恒定横截面的圆筒形直管段之间，在此中间无本规程规定之外的障碍和联接支管(无论有无流体进人或流出这种支管)管道应是直的，不得有肉眼可见的弯曲。管道内表面(至少在节流件上游10D和下游4D的范围内)应清洁，并且应满足有关粗糙度的规定。

4.1.4 孔板

孔板的检验主要包括：上游端面的平面度及表面粗糙度、厚度E及开孔圆筒形长度、边缘、节流孔直径d、出口斜角ψ

4.2 变送器的校验

4.2.1 外观检查

在变送器的明显部位有铭*。铭*文字、符号完整、清晰，注明变送器名称、型号及标格，量程及可调范围，公称压力，输出信号，准确度等级、计量器具生产许可证标志及编号；供电(气)源，制造厂名及出厂日期编号；若是防爆型的变送器应有防爆等级标志及防爆合格证编号，另附使用说明书；正、负压室应有明显标记；变送器表面色泽均匀，涂镀层光洁，无明显伤痕等；可动部件灵活可靠，紧固件不得有松动和损伤现象；密封性：正、负压室同时承受公称压力持续一定时间，变送器不得泄漏和损坏。

4.2.2 绝缘检查

电源端子与接地(机壳)端子>50MW

电源端子与输出端子>50MW 

输出端子与接地(机壳)端子>20MW

4.2.3 示值检定及误差计算

变送器现场示值校验按图3连接。

校验前仪表预热15min以上，预热后输入差压信号进行不少于3次的全范围移动，然后在变送器输出量程内，选择不少于5个检定点，包括上、下限值(或上限值的10%和90%附近)进行试验，并记下变送器检定前的输出值。检定前允许调整输出下限值和量程。在检定时输出信号要缓慢平稳地按同一个方向逼近检定点，3s后读取输出信号的实测值。从下限至上限是上行程，从上限至下限是下行程，上、下行程为一个循环。基本误差检定至少取1个循环；回程误差取1至3个循环；需要做重复性时至少取3个循环。将全部数据记人记录表，并计算基本误差和回程误差。

5．一体化孔板流量计的安装

 一体化孔板流量计的安装应符合自动化仪表工程施工及验收规范（GB50093-2002）

中流量取源部件的安装规定，即：

测量气体流量时，取压口在管道的上半部；

测量液体流量时，在管道的下半部与管道的水平中心线成0～45°夹角的范围内； 

测量蒸汽流量时，在管道的上半部与管道水平中心线成0～45°夹角的范围内；

图4是马鞍山钢铁苯加氢工程氮气管道一体化孔板流量计实际的安装图，图5是苯加氢工程除盐水管道一体化孔板流量计实际的安装图。

6. 一体化孔板流量计的参数设置及投用

6.1 参数设置

线路检查无误，然后进行上电运行，确认变送器处于正常运作中，通过通讯器与变送器进行通讯，检查和修改变送器参数设置，主要包括：测量范围、输出/内藏仪表显示模式、工作模式和变送器故障时输出状态设定等。

6.2 变送器投用

变送器三阀组的投入步骤如下：

1）关闭正压阀；

2）打开平衡阀；

3）关闭负压阀；

4）将表堵头螺钉松开排堵；

5）检查并调整仪表零位；

6）投用及清洁现场。

7. 工程中常见问题及处理方法

工程中常见的问题及处理方法如表1．