節流裝置的選擇與應用

張宏亮

河北鋼鐵集團邯鋼公司，河北邯鄲 056015

0 引言

隨著工業技術的飛速發展，對工業生產過程參數的測量要求越來越高，流量就是其中一個重要參數。以標準孔板和噴嘴作為節流件的傳統流量測量裝置，具有結構簡單、耐高溫、使用壽命長、穩定可靠等優點，在目前的所有流量測量方式尤其蒸汽計量中占有較高的使用比例，但傳統節流件不足之處也很明顯。隨著計量技術的不斷發展，新的計量設備也不斷涌現，其中一體化節流式流量計、多孔平衡流量計、插入式多點均速雙喉徑流量裝置等節流裝置以其鮮明的特點和技術優勢在工業生產中得到了越來越廣泛的應用。通過對不同節流裝置特點和各自優缺點的了解，針對不同工況選擇合適的節流裝置對流量進行測量，就能夠得到精確度高、穩定性好的測量結果。

1 節流裝置的特點

1.1 一體化節流式流量計的特點

節流裝置和差壓變送器甚至壓力、溫度變送器做成一體，節約安裝、維護工作量及費用，其具有如下特點：

1）采用抗凍式設計，對于蒸汽測量不需要防凍液和保溫處理，沒有冷凝彎帶來的水柱誤差；

2）可在線補償流出系數C、膨脹系數ε、工況管道內徑D、工況開孔d等，使量程比達20：1；

3）45度取壓閥便于清理取壓孔（臟污或易結晶介質堵塞取壓孔），也便于系統的在線維護；

4）節流件采用鍛制不銹鋼一體加工，確保了節流件的強度，并使可能的泄漏點為最少；

5）內嵌蒸汽計量專用軟件（GB/T 2624-1993）和天然氣計量專用軟件（SY/T 6143-1996，AGA8）；

6）可采用HART協議作為信號傳輸，充分發揮了智能變送器的優良性能。使量程得到實質性的擴展；

7）提供不間斷電源儀表箱，斷電后系統仍可工作7～15天；

8）預留壓力傳感器接口，避免了壓力傳感器的安裝成本；

8）采用防盜式取壓閥和排污閥，適用于貿易結算。

1.2 多孔平衡流量計的特點

新一代平衡流量傳感器巧妙的將整流與測量合為一體，是一種具有廣闊應用前景的新一代差壓式流量計，其具體特點如下：

1）測量精度高；

2）程比寬；

3）對直管段的要求非常低；

4）永久壓力損失低。

1.3 插入式多點均速雙喉徑流量裝置的特點

插入式多點均速雙喉徑流量裝置是在插入式雙喉徑流量測量裝置的基礎上開發研制的一種流量測量的新產品。其具體特點如下：

1）安裝簡單、維護方便；

2）壓力損失??；

3）差壓信號較大；

4）信號輸出穩定；

5）更適應大尺寸管道流量計量；

6）直管段要求低；

7）防堵效果顯著；

8）抗干擾、抗沖擊能力強。

3 節流裝置的選擇與應用

下面將通過在不同工況條件下對不同介質的流量的測量，對一體化節流式流量計、多孔平衡流量計和插入式多點均速雙喉徑流量裝置進行比較。

由于一體化節流式流量測量裝置解決了堵、漏、凍的問題，具有防盜、寬量程等優點，并解決了冷凝平衡的問題。所以更適合用于蒸汽的流量測量，相對來說如果是室內測量使用，在直管段等工況滿足要求的前提下采用一體化節流式流量測量裝置是最佳的解決方案。

另外，由于一體化節流式流量測量裝置是一體化結構設計，在實際應用中，安裝設備時就不再需要三閥組、導壓管和儀表保護箱等設備，既節約了投資也減少了安裝和維護人員的工作量。

雖然可以用于煤氣測量的儀表類型很多，但孔板式流量計仍然占據主流地位，這主要是以下幾個原因造成的：

1）有國家標準；

2）有悠久的使用歷史和豐富的使用經驗。有缺點但知道如何克服；

3）價格較低。

與傳統方式相比采用插入式多點均速雙喉徑流量測量裝置所具備的優點非常明顯。

1）具有插入式雙喉流量測量裝置的特點，是巴類流量計輸出差壓的兩倍以上。

2）低壓取壓孔設置在傳感器的流速較高的內截面，再加其環室取壓結構，與正面取壓方式的巴類流量計相比，有更好的防堵效果。

由于煤氣介質的壓力一般比較低，差壓值更小。另外煤氣介質一般比較臟濕，容易產生堵的現象，因此采用插入式多點均速雙喉徑流量測量裝置用于壓力低、臟濕氣體測量時更加合適。

工業生產過程中常常會出現一些特殊的工況要求，直管段難以滿足要求，量程比寬，對流量測量的精度要求又非常高，在這種情況下選用多孔平衡流量計進行測量就非常理想，具體原因有以下幾個方面：

1）由于多孔平衡流量傳感器實際上是一個流量整流器，能夠有效的沒對漩渦和改善速度分布畸變，使流場近似理想狀態，測量精度可達到0.2級；

2）由于大口徑小流量測量是大多數流量傳感器的難題，而多孔平衡流量傳感器是多孔結構，選擇合適的等效直徑比，可偏重于主要測量下限流量又兼顧上限流量，使得測量流量量程比更寬，如果參數選擇的合適可達到300∶1-500∶1；

3）一定長度的直管段主要是用來使流體在其中流動時趨于平穩，而多孔平衡流量傳感器本身就是一個流動調整器，因此它幾乎可直接連接到閥門、三通、彎頭等阻流件后，并不影響正常的測量；

當然，多孔平衡流量計也有它的缺點，比如用于臟濕氣體測量時就容易發生堵的現象。因此在用于工況條件比較特殊，普通節流裝置無法滿足條件的情況下除了臟濕氣體以外的其他氣體介質采用多孔平衡流量計是最佳的解決方案。

3 結論

通過以上的描述我們可以了解和掌握不同節流裝置的特點，在對不同工況條件的介質進行流量測量時，結合各種節流裝置的特點有針對性的選擇合適的節流裝置進行流量測量就能夠達到最佳的測量效果。

[1]戈蘭.鋼鐵企業過程檢測和控制自動化設計手冊.北京：冶金工業出版社，2000：413-447.

[2]樂嘉謙.儀表工手冊.北京：化學工業出版社，2000：181-197.

[3]河北方圓一體化節流式流量計選型手冊.