【每日一题20090107】各类流量仪表的选型原则和适用场合

流量仪表的分类和主要性能介绍
一、流量仪器|仪表的历史、现状及发展趋势

我国开展近代流量测量技术的工作比较晚，60年代开始涡轮、电磁流量计的生产。至今，从事流量仪表研究和生产的单位已有200多家，90年代更进入了快速发展时期。流量仪表是一种仪表性能强烈依赖于使用条件的仪表，国际流量界人士曾言，流量计是使用比制造要艰难得多的少数仪表之一，虽然实验室它可以得到极高的精确度，但是在使用现场若条件变化，一切全都白废。流量计出厂检验其误差是±0.5%，可是在使用中却有可能造成±3～±10%的误差。其原因则多种多样，如量程选择不对，上下游直管道长度不足，液体中含气量较大，检测件腐蚀磨损，积垢及堵塞等等。应该说流量是一个测量系统的问题，在这个系统中包括检测装置、显示装置、前后测量管及辅助设备等。所以流量计本身性能好并不能保证获得要求的精确度，它要求整个测量系统符合规定的要求才行。综合而论，完善的流量计应适应的条件大致如下：

(1) 检测体最好无阻碍物，用可随意移动更换安装点。
(2) 夹装在管道外面，不需截开管路与流体。
(3) 仪表流量计量方程简捷，并可推算未知数据，且无需实流校验。
(4) 频率脉冲输出信号，数字式仪表，便于远传，且抗干扰、方便的与计算机联接。
(5) 仪表输出信号不受流体介质特性和流体，流动特性的影响。
(6) 仪表重复性好、范围度宽、线性好。
(7) 仪表可靠性高，价格适中，维修简单等。

目前，很难说那种类型仪表兼备上述各项条件，只是依据测量条件，或多或少兼顾其适用性。


封闭普通流量计分类

正确合理的选择流量测量仪表并非易事，在对美国工业现场安装的流量仪表检查中，发现约半数以上的仪表选用不是最合适的或使用不太正确，而在这些仪表中又约有半数以上虽然采用合适的测量方法，却被错误地布置和安装。因此，我们在选择时要充分考虑到各方面的因素。如：性能要求、流体特性、安装要求、环境条件和费用等等。

二、流量仪表分类及主要性能

下面就目前市场上的主要流量仪表分类及主要性能及适应条件做个简要介绍：

1 差压流量计

差压式流量计是根据安装于管道中流量检测件产生的差压，已知的液体条件和检测件与管道的几何尺寸不测量的仪表。如孔板流量计、文丘里管流量计及均速管流量计等。近年来，在国际范围内，差压流量在流量仪表总量中台数约占到50%-60%。我国的销售台数约为40%左右。差压流量计的精度在很大程度上决定于现场的使用条件。主要是流体的物性参数及和流体流动特性。整套流量计的精度还决定于差压变送器和流量显示仪的精度。因此，差压流量计是一种从设计、制造到安装使用要求很严格的仪表，在任何的环节失误都会产生很大的误差。另外，差压流量计输出信号与流量为平方关系，是非线性仪表，范围度较窄。压力损失大也是它的弱点之一。在安装条件方面，和其它推理式流量一样，要求有较长的直管段。

2 容积式流量计

容积式流量计是利用机械测量文件把液体连续不断地分割成单个已知的体积部分，根据计量室多次，重复地充满和排放该体积部分与流体的次数不测量液体体积总量。在流量仪表中是精度最高的一类。在国际市场上，其销售额在工业发展发达国家中占流量仪表的20%左右，我国销售额大约在20%左右。容积式流量计其优点如下：

精确度高，基本误差一般为±0.5%；特殊的可达±0.2%左右；
没有前置直管段的要求，这一点在现场使用中有重要意义；
可用在高粘度流体的测量，范围度宽，一般为10:1到5:1；
层直读式仪表，无需外部能源，操作方便。
任何仪表有其优点，也有其局限性，容积式流量计的缺点主要表现在：

结构复杂，体积大，笨重，故一般只适用于中小口径；
对被测介质种类，介质工况、局限性较大，适应范围窄；
安全性差，如检测活动件卡死，流体就无法通过；
部分形式容积式流量计在测量过程中会给流动带来脉动。
由于精度高，在石化、医药、食品以及能源等工业部门计量昂贵介质时首选。然而，由于需要定期维护，因此在放射性有毒流体等不允许人们接近的维护的场所不宜采用。目前，容积式流量计作为贸易结算储运交接仪表。

3 浮子流量计

浮子流量计是以浮子在垂直锥形管中随着流量变化而升降，改变它们之间的流通面积来进行测量的体积流量仪表。又称转子流量计。80年代，西方发达国家该种流量计的销售额约占流量仪表的10%-18%。我国约为15%左右。浮子流量计适用于小管径和低流速。常用仪表口径40-50mm以下，最小口径做到1.5-4mm。浮子流量计对直管段要求不高，并有较宽的流量范围度。目前，被广泛地应用在电力、石化、冶金等流程工业和污水处理等公用事业。主要用作直观流动指示或测量精度要求不高的现场指示仪表。

4 涡轮流量计

涡轮流量计是叶轮式流量(流速)计的主要品种，叶轮式流量计还有风速计、水表等。该流量计在石油、各种液体及天然气、煤气等领域有着广泛应用。90年代中期在世界范围内，其销售额在流量仪表总线中约占9%左右。而我国在90年代其年销售量约在2万台以下。主要特点：

高精度，对于液体一般为±0.25%R－±0.5%R,而介质为气体，一般为±1%-±1.5%R；
重复性好，短期重复性可达0.05%-0.2%,因此在贸易结算中是优先选用的流量计；
输出脉冲频率信号，无零点漂移，抗干扰能力强；
范围度宽，结构紧凑轻巧，安装维护方便；
难以长期保持较好的特性，需定期检验；
一般液体随粘度的增大，流量计测量下限值提高，范围度缩小，线性度变差；
流体物性(密度、粘度)对仪表特性有较大影响，受流速分布畸变和　转流的影响较大；
不适于脉动流和混和流的测量，同时，对被测介质的清洁度要求较高等。
5 电磁流量计

电磁流量计是利用法拉第电磁感应定律制成的一种测量导电液体体积流量的仪表。近年来，发展速度较快，95年全球产量估计在13万台以上。其优缺点如下：

由于测量通通是一段无阻流检测件的光滑直管，不易阻塞适用于测量含有固体颗粒或纤维的液固二相液体，如纸浆、泥浆等；
所测得的体积流量，不受流体密度、粘度、压力等变化明显的影响；
对直管段的要求较之其它流量仪表不高；
可测正、反双向流量，也可测脉动流量，并可应用于腐蚀性流体；
不能测量电导率很低的液体；
不能测量气体、蒸汽和含有较多大气泡的液体等。
目前，电磁流量计，其大口径仪表较多应用于给排水工程，中小口径常用于固液双相等难测流体，或高要求场所。如工业纸浆、矿浆、化学工业的强腐蚀液等。小口径、微小口径则常用于医药工业、食品工业、生物工程等有卫生要求的场所。

6 涡街流量计

70至80年代是涡街流量计迅速发展时期，开发出众多类型阻流体及检测性的涡街流量计，并大量投放市场。我国涡街在发展高峰期，曾达到数十家，应该说，涡街流量计尚属发展中的产品，无论在理论基础或是实验经验尚较差，目前最基本的流量方程经常引用卡曼涡街理论。优点和局限性：

优点：

结构简单牢固，安装维护方便；
适用的流体种类多。如液体、气体、蒸汽和部分混相流体；
精度较高、范围较宽、压损小。
局限性：

不适用于低雷诺数测量，故在高粘充、低流速、小口径情况下应用受到限制；
旋涡分离的稳定性受流速的影响。要求有足够的直管段；
力敏检测法对管道机械振动较敏感，不宜用于强振动场所；
仪表在脉动流、混相流中尚欠缺理论研究和实践经验；
涡街流量计在多年使用中，其效果并不理想，大致原因在产品的质量、选型不当，以及现场调整问题。
7 超声波流量计

由于超声波测量原因是长度与时间二个基本量的结合，其导出量溯源性较好，有可能据此建立流量的基准。超声波流量计的优缺点和局限性：

优点：

非接触测量，无需停产安装，这是在工业用流量仪表中具有的独特优点，适用于管网流动状况评估测定；
超声波流量计为无流动阻挠测量，故管　内无压力损失；
对于大型管道，不仅能带来方便的安装，更带来可观的经济效益。
局限性：

由于外装器不能用于衬里或结垢太厚的管道，以及不能用于衬里与内管壁剥离的管道(近年来，汇中公司开发出的插入式测量彻底的解决了这个问题。且能实现不停产安装、调试)。

超声波流量计以其独有的特性而迅速得到了广泛的应用。有数据显示到90年代中期全球年产量超过30000台，其它主要流量仪表还有科里奥利质量流量计、热式质量流量计、明渠流量计等。

电磁流量计用于导电液体的测量，效果很好。尤其是腐蚀性强的液体，采用特材电极（钽、哈C、钛等等）、PFA内衬。校准简单，不受流体温度、压力、密度等参数影响，可采用水来标定。但要注意不能测量蒸汽、气体、石油制品等不导电的液体，也不能用于负压严重的场合，以防内衬脱落。

流量计选型原则

流量计选型是指按照生产要求，从仪表产品供应的实际情况出发，综合地考虑测量的安全、准确和经济性，并根据被测流体的性质及流动情况确定流量取样装置的方式和测量仪表的型式和规格。

流量测量的安全可靠，首先是测量方式可靠，即取样装置在运行中不会发生机械强度或电气回路故障而引起事故；二是测量仪表无论在正常生产或故障情况下都不致影响生产系统的安全。例如，对发电厂高温高压主蒸汽流量的测量，其安装于管道中的一次测量元件必须牢固，以确保在高速汽流冲刷下不发生机构损坏。因此，一般都优先选用标准节流装置，而不选用悬臂梁式双重喇叭管或插入式流量计等非标准测速装置，以及结构强度低的靶式、涡轮流量计等。燃油电厂和有可燃性气体的场合，应选用防爆型仪表。

在保证仪表安全运行的基础上，力求提高仪表的准确性和节能性。为此，不仅要选用满足准确度要求的显示仪表，而且要根据被测介质的特点选择合理的测量方式。发电厂主蒸汽流量测量，由于其对电厂安全和经济性至关重要，一般都采用成熟的标准节流装量配差压流量计，化学水处理的污水和燃油分别属脏污流和低雷诺数粘性流，都不适用标准节流件。对脏污流一般选用圆缺孔板等非标准节流件配差压计或超声多普勒式流量计，而粘性流可分别采用容积式、靶式或楔形流量计等。水轮机人口水量、凝汽器循环水量及回热机组的回热蒸汽等都是大管径(  400mm以上)的流量测量参数，由于加工创造困难和压损大，一般都不选用标准节流装置。根据被测介质特件及测量准确度要求，分别采用插入式流量计、测速元件配差压计、超声波流量计，或采用标记法、模拟法等无能损方式测流量．

为保证流量计使用寿命及准确性，选型时还要注意仪表的防振要求。在湿热地区要选择湿热式仪表。

正确地选择仪表的规格，也是保证仪表使用寿命和准确度的重要一环。应特别注意静压及耐温的选择。仪表的静压即耐压程度，它应稍大于被测介质的工作压力，一般取1．25倍，以保证不发生泄漏或意外。量程范围的选择，主要是仪表刻度上限的选择。选小了，易过载，损坏仪表；选大了，有碍于测量的准确性。一般选为实际运行中最大流量值的1．2一1．3倍。

安装在生产管道上长期运行的接触式仪表，还应考虑流量测量元件所造成的能量损失。一般情况下，在同一生产管道中不应选用多个压损较大的测量元件，如节流元件等。

总之，没有一种测量方式或流量计对各种流体及流动情况都能适应的．不同的测量方式和结构，要求不同的测量操作、使用方法和使用条件．每种型式都有它特有的优缺点。因此，应在对各种测量方式和仪表特性作全面比较的基础上选择适于生产要求的，既安生可靠又经济耐用的最佳型式．

孔板、喷嘴、文丘里、V椎一般建议用于测量混合气体流量，不建议用在计量装置上，涡街建议尽量选用抗震能力强，性能优越的进口的智能涡街，质流计主要用在计量用途可以多加考虑或者对控制指标比较严格的工艺参数，匀速管主要用在管道比较粗纯净气体方面、电磁主要考虑只要是一次水、循环水都可以使用。

选择流量计主要有以下几个原则：
1、测量介质的流体状态，是气相、液相还是多相；
2、必须考虑介质物理特性和化学特性，比如粘度、密度、沸点、凝固点、饱和蒸汽压、介电常数等。该介质是否为危险化学品，是否具有腐蚀性。
3、必须考虑流量计工作时的正常流量、最大流量、最小流量、温度、压力和要求的最大压损。
4、流量计的现场安装环境，比如是否有防爆要求，前后直管段的长度、附近是否有大的振动源。
5、工艺要求的精度等级，是0.2级、0.5级还是其他级别。
6、经济因素,包括购置费、安装费、运行费、校定费、维护费和备品备件。

现就差压式流量计（DPF）作个例子：
    DPF应用领域极其广泛，封闭管道各种测量对象都有应用：流体方面，单相、混相、洁净、脏污；工作状态方面，常压、高压、真空、常温、高温、低温；管径方面，从几毫米到几米；流动条件方面：亚音速流、临界流、脉动流。并且在上述各方面都有大量的理论和实践的资料可供参考。
　　DPF选用考虑因素的五个方面为仪表性能、流体特性、安装条件、环境条件和经济因素，现分述如下。
       1仪表性能方面
　　(1) 精确度、重复性、线性度、流量范围和范围度
　　　　　　　　　　　　　　　　表 1 各类节流装置主要技术参数

[table=98%][tr][td=1,1,12%]

节流件名称

[/td][td=1,1,8%]

管道内径/mm

[/td][td=1,1,4%]

孔径/mm

[/td][td=1,1,8%]

直径比β

[/td][td=1,1,12%]

管道雷诺数ReD

[/td][td=1,1,14%]

Ec
/%

[/td][td=1,1,9%]

Eε
/%

[/td][td=1,1,14%]

管壁粗糙度Ra/D

[/td][td=1,1,10%]

备 注

[/td][/tr][tr][td=1,1,12%]

角接取压孔板
D-D/2

取压孔板

[/td][td=1,1,8%]

50≤D≤1000

[/td][td=1,1,4%]

d≥12.5

[/td][td=1,1,8%]

0.1≤β≤0.75

[/td][td=1,1,12%]

0.1≤β≤0.5
ReD≥4000
β＞0.5
ReD≥16000β2

[/td][td=1,2,14%]

0.1≤β≤0.2
(0.7-β)%
0.2≤β≤0.6
0.5%
0.6＜β≤0.75
(1.667β-0.5)%

[/td][td=1,2,9%]

3.5×
△p/kp1

[/td][td=1,2,14%]

Ra/D≤(0.26～15)×10-4

[/td][td=1,2,10%]

EcD＜71.12mm
再算术相加
0.9(0.75-β)
(2.8-D/25.4)
(D:mm)
不确定度

[/td][/tr][tr][td=1,1,12%]

法兰取压孔板

[/td][td=1,1,8%]

50≤D≤1000

[/td][td=1,1,4%]

d≥12.5

[/td][td=1,1,8%]

0.1≤β≤0.75

[/td][td=1,1,12%]

ReD≥4000
ReD≥170β2D
(D:mm)

[/td][/tr][tr][td=1,1,12%]

ISA1932喷嘴

[/td][td=1,1,8%]

50≤D≤500

[/td][td=1,1,4%]

[/td][td=1,1,8%]

0.3≤β≤0.8

[/td][td=1,1,12%]

0.30≤β＜0.44
7×104≤ReD≤107
0.44≤β≤0.80
2×104≤ReD≤107

[/td][td=1,1,14%]

β≤0.6
0.8%
β＞0.6
(2β-0.4)%

[/td][td=1,1,9%]

2△p/p1

[/td][td=1,1,14%]

Ra/D≤(1.2～8)×10-4

[/td][td=1,1,10%]

[/td][/tr][tr][td=1,1,12%]

长径喷嘴

[/td][td=1,1,8%]

50≤D≤630

[/td][td=1,1,4%]

[/td][td=1,1,8%]

0.2≤β≤0.8

[/td][td=1,1,12%]

104≤ReD≤107

[/td][td=1,1,14%]

2.0%

[/td][td=1,1,9%]

2△p/p1

[/td][td=1,1,14%]

Ra/D≤3.2×10-4

[/td][td=1,1,10%]

[/td][/tr][tr][td=1,1,12%]

经典文丘里粗铸收缩段
机械加工收缩段
粗焊铁板收缩段

[/td][td=1,1,8%]

100≤D≤800
D≥50
200≤D≤1200

[/td][td=1,1,4%]

[/td][td=1,1,8%]

0.3≤β≤0.75
0.4≤β≤0.75
0.4≤β≤0.7

[/td][td=1,1,12%]

2×105≤ReD≤2×106
2×105≤ReD≤1×106
2×105≤ReD≤2×106

[/td][td=1,1,14%]

0.7%
1%
1.5%

[/td][td=1,1,9%]

(4+100β8)△p/p1

[/td][td=1,1,14%]

Ra/D≤3.2×10-4

[/td][td=1,1,10%]

[/td][/tr][tr][td=1,1,12%]

文丘里喷嘴

[/td][td=1,1,8%]

65≤D≤500

[/td][td=1,1,4%]

d≥50

[/td][td=1,1,8%]

0.316≤β≤0.775

[/td][td=1,1,12%]

1.5×105≤ReD≤2×106

[/td][td=1,1,14%]

(1.2+1.5β4)%

[/td][td=1,1,9%]

(4+100β8)△p/p1

[/td][td=1,1,14%]

Ra/D≤(1.2～8)×10-4

[/td][td=1,1,10%]

[/td][/tr][tr][td=1,1,12%]

1/4圆孔板

[/td][td=1,1,8%]

25≤D≤500

[/td][td=1,1,4%]

d≥15

[/td][td=1,1,8%]

0.245≤β≤0.6

[/td][td=1,1,12%]

ReD＞250
ReD≤105β

[/td][td=1,1,14%]

β＞0.316
2%
β≤0.316
2.5%

[/td][td=1,1,9%]

(4×△p/p1)%

[/td][td=1,1,14%]

[/td][td=1,1,10%]

[/td][/tr][tr][td=1,1,12%]

锥形入口孔板

[/td][td=1,1,8%]

25≤D≤500

[/td][td=1,1,4%]

d＞6

[/td][td=1,1,8%]

0.1≤β≤0.316

[/td][td=1,1,12%]

80≤ReD≤2×105β

[/td][td=1,1,14%]

2%

[/td][td=1,1,9%]

33(1-ε)%

[/td][td=1,1,14%]

[/td][td=1,1,10%]

[/td][/tr][tr][td=1,1,12%]

偏心孔板

[/td][td=1,1,8%]

100≤D≤1000

[/td][td=1,1,4%]

d≥50

[/td][td=1,1,8%]

0.46≤β≤0.84

[/td][td=1,1,12%]

2×105β2≤ReD≤106β

[/td][td=1,1,14%]

β≤0.75
1%
β＞0.75
2%

[/td][td=1,1,9%]

(4×△p/p1)%

[/td][td=1,1,14%]

[/td][td=1,1,10%]

[/td][/tr][tr][td=1,1,12%]

圆缺孔板

[/td][td=1,1,8%]

150≤D≤350

[/td][td=1,1,4%]

[/td][td=1,1,8%]

0.35≤β≤0.75

[/td][td=1,1,12%]

104≤ReD≤106

[/td][td=1,1,14%]

1.5%

[/td][td=1,1,9%]

(4×△p/p1)%

[/td][td=1,1,14%]

[/td][td=1,1,10%]

表2各类节流装置的流出系数和可膨胀性系

[table][tr][td=1,1,13%]

节流件

[/td][td=1,1,85%]

流 出 系 数 C

[/td][/tr][tr][td=1,1,13%]

孔 板

[/td][td=1,1,85%]里德-哈利斯/加拉赫(Reader-Harris/Gallagher)公式
C=0.5961+0.0261β2-0.216β8+0.000521(106β/ReD)0.7+(0.0188+0.0063A)β3.5(106/ReD)0.3+(0.043+0.080e-10L1-0.123e-7L1)(1-0.11A)β4/(1-β4)-0.031(M\'2- )β1.3
在D＜71.12mm情况下，上述公式应加上下列数项
　　　　　　　　　　+0.011(0.75-β)(2.8-D/25.4)(D:mm)
式中
　β=d/D——直径比;
　　　　ReD与D有关的雷诺数;
　　　　A=(19000β/ReD)0.8
　　　　M\'2=2L\'2/(1-β)
　　　　L1=l1/D——孔板上游端面到上游取压口的距离除以管道直径的商；
　　　　L\'2=l\'2/D——孔板下游端面到下游取压口的距离除以管道直径的商（符号L\'2表示自孔板下游端面为起始位置的有关下游间距，而L2表示自孔板上游端面为起始位置的有关下游间距）；
　　　　D——mm;
　　　　对于角接取压法
　　L1=L\'2=0;
　　　　对于D和D/2取压法　　L1=1,L2=0.47;
　　　　对于法兰取压法　　 L1=L\'2=25.4/D
[/td][/tr][tr][td=1,1,13%]

ISA 1932
喷嘴

[/td][td=1,1,85%]

C=0.9900-0.2262β4.1-(0.00175β2-0.0033β4.15)(106/ReD)1.15
式中符号同上

[/td][/tr][tr][td=1,1,13%]

长径喷嘴

[/td][td=1,1,85%]

C=0.9965-0.00653β0.5(106/ReD)0.5
C=0.9965-0.00653(106/ReD)0.5
式中 ReD——与D有关的雷诺数;
Red——与d有关的雷诺数

[/td][/tr][tr][td=1,1,13%]

文丘里喷嘴

[/td][td=1,1,85%]

C=0.9858-0.196β4.5
式中符号同上

[/td][/tr][tr][td=1,1,13%]

经典文丘里管

[/td][td=1,1,85%]具有粗铸收缩段的　　　　C=0.984
具有机械加工收缩段的　　C=0.995
具有粗焊铁板收缩段的　　C=0.985
[/td][/tr][tr][td=1,1,13%]

1/4圆孔板

[/td][td=1,1,85%]

C=0.73823+0.3309β-1.1615β2+1.5084β3
式中符号同上

[/td][/tr][tr][td=1,1,13%]

锥形入口孔板

[/td][td=1,1,85%]

C=0.734

[/td][/tr][tr][td=1,1,13%]

偏心孔板

[/td][td=1,1,85%]

C=0.9355-1.6889β+3.0428β2-1.7989β3

[/td][/tr][tr][td=1,1,13%]

节流件

[/td][td=1,1,85%]

可膨胀性系数ε

[/td][/tr][tr][td=1,1,13%]

孔板

[/td][td=1,1,85%]

ε=1-(0.351+0.256β4+0.93β8)［1-(P2/P1)1/k］
式中　　β=d/D——直径比;
P2——孔板下游侧压力;
P1——孔板上游侧压力;
k——等熵指数

[/td][/tr][tr][td=1,1,13%]

喷嘴
文丘里喷嘴
经典文丘里管
矩形文丘里管

[/td][td=1,1,85%]

ε=｛［kτ2/k/(k-1)］［(1-β4)/(1-β4τ2/k)］［(1-τk-1/k)/(1-τ)］｝1/2
式中　　 τ=P2/P1——压力比;
其余符号同上

[/td][/tr][tr][td=1,1,13%]

1/4圆孔板
双重孔板
圆缺孔板
偏心孔板
端头孔板

[/td][td=1,1,85%]

ε=1-(0.41+0.35β4)△p /kp1
式中　　 △p——差压;
其余符号同上

[/td][/tr][tr][td=1,1,13%]

锥形入口孔板

[/td][td=1,1,85%]

ε=(ε孔+ε喷)/2
式中　　 ε孔——孔板可膨胀性系数;
　　　　ε喷——喷嘴可膨胀性系数

    表1所示为流量测量节流装置的主要技术参数，标准节流装置规定有严格的使用范围，包括管径、节流件孔径、直径比、雷诺数范围、管壁粗糙度等。在这些使用范围内可以应用标准文件（GB/T 2624）中提供的流出系数和可膨胀性系数，如表2所示。应该指出，非标准节流装置的使用范围及其计算式仅作参考，一般来说，它要可靠地应用还是实流校准为好。如果节流装置进行个别实流校准，则其使用范围不受表列参数限制，例如开封仪表厂曾实流校准管径达DN1600的文丘里管流量计用于水流量计量，又如标准规定管径应不小于DN50，现在使用的小管径节流装置则远低于此值，但是它们必须逐台进行个别校准才能投用。由表2可见，标准喷嘴的流出系数的不确定度远大于标准孔板，这是由于廓形节流件的精确复制比较困难，如果标准喷嘴进行实流校准，则亦可得高精确度。DPF的精确度在很大程度上决定于现场的使用条件，如果节流装置的制造质量符合要求，则影响因素主要为两方面：流体的物性参数的确定和流体流动特性是否符合标准要求。这两方面我们在流体特性和安装条件中再谈。
　　整套流量计的精确度还决定于差压变送器和流量显示仪的精确度。目前有一种倾向尽量采用高精度的差压变送器，在流量测量不确定度计算式可以看到，当其他参数的精确度不高时采用高精度差压变送器并不能起多大作用。流量显示仪的作用主要在监视运行参数的稳定性等方面，它的数据转换精度一般是无问题的。因此，要提高测量的精确度应有一个全面估计，这样才能作出技术经济性最佳方案的选择。
　　强调一下，DPF是一种从设计、制造到安装使用要求很严格的仪表，任何一个环节的失误都会产生很大的误差，反过来说，如果你严格遵循标准规定，它的精确测量是可保证的。DPF的重复性与其他流量计（电磁式，容积式，涡轮，涡街等）相比要低，其原因为输出信号为模拟值易受干扰，尤其差压引压管线这一环节易使信号产生干扰波动，正是由于重复性不高，影响到其精确度的提高。
　　DPF的输出信号与流量为平方关系，是非线性仪表，这是造成范围度窄的原因，实际上节流装置在广阔的雷诺数范围内其流出系数是稳定的，因此目前采用两种(或多种)量程的差压变送器可以拓宽其范围度(大于10:1以上)。已投用的弹性加载变面积变压头节流装置则应用其他工作原理增加其范围度(可达100:1)。
　　⑵压力损失
　　DPF压力损失大是它的一个弱点，但是若仔细分析一下这里还有一些选用时可以选择的余地。在DPF各类节流装置中孔板和喷嘴是压损较大的节流件，不过这里亦有差别。在同样的流量及β值时喷嘴的压损只为孔板压损的30%-50%，也就是说喷嘴是较低压损的。各种流量管（文丘里管、道尔管、罗洛斯管、通用文丘里管等）则是低压损的节流装置，它们压损仅为孔板的20%，甚至低达5%-10%。这些节流装置的开发应用是今后一个努力方向。当然，另一类动压头式DPF（均速管流量计）则以低压损著称。
2 流体特性方面
　　流体特性分两方面考虑。
　　⑴流体物性参数的确定
    流体物性参数包括密度、粘度、等熵指数、湿度等，这些参数有的直接进入流量方程，有的对流出系数、可膨胀性系数等产生影响。在这些参数中密度是最重要的。对密度的精确度与对差压的精确度有同等数量级的要求，但是密度的精确确定却遇到了困难，它是影响DPF精确度提高的一个重要原因。密度精确度不高的原因是，一般借助密度与组分、压力和温度的函数关系确定它，但是这个关系式的精确度数量往往并不明确，尤其对于混合物普遍缺乏精确的函数式。在这种情况下采用密度计测量是较好的，但是遗憾的是目前密度计品种规格不能满足实际需要，并且价格贵，可靠性不高亦阻碍其广泛使用。
　　粘度的精确度要求可以低些，它是用来计算雷诺数的，而雷诺数对流出系数的影响并不敏感；粘度的另一作用是确定被测介质是否为牛顿流体，目前流量测量标准都限定被测介质应为牛顿流体。而由于石油化工等工业的发展，愈来愈多非牛顿流体需要测量，因此粘度这个参数今后会引起更大的重视的。
　　流体物性参数的确定除混合流体外，在高参数(高压、高温、低温等)领域遇到了困难。许多物性参数缺乏高参数下的数据。
　　(2)流体的腐蚀、磨蚀、结垢、脏污等
　　这些特性对流量计使用的可靠性造成很大的威胁。DPF是以几何尺寸来确定流量与信号的关系的，在长期使用中保持几何尺寸恒定成为保证测量精确度不变的关键因素。在使用中几何尺寸变化不易觉察，也就是说流量特性已变而不知道，这是很危险的。如何对付这个困难问题仍在探索中，例如采用可换孔板节流装置就是为了便于检查而采取的措施，另外采用并联测量管路可以定期检查清洗等等。流体的上述特性甚至用户都不一定完全掌握的，需要了解流体这些特性以便采取预防措施，在不明确的情况下有时需要进行一些试验
       3 安装条件方面
　　要应用标准文件(GB/T 2624或ISO 5167)中的流出系数和可膨胀性系数，必须令投用的节流装置与标准节流装置达到几何相似和动力学相似，现场的安装条件是达到这两个相似的重要因素，因此对节流装置的安装应给予足够的重视。
　　在安装条件中节流件前后的必要直管段长度往往令选用者为难，在推理式流量计中节流式DPF需要的直管段是比较长的。另外现场阻流件类型远多于标准文件包括的，尤其是所谓组合式阻流件(两种阻流件之间间隔很短)更是难以解决，按照GB/T 2624-93(或ISO 5167-1)遇到此类情况可以采用加装流动调整器解决，但是加装流动调整器所需的直管段亦是很长的(约42D)。在此情况下有以下方案可供选择：采用直管段长度要求较短的节流装置，例如经典文丘里管或其他流量管；用实流校验方法确定现场条件下的流出系数，实流校验可以是在线的或离线的。
　　前面我们已谈过引压管线是节流式DPF的薄弱环节，近年来一体式节流式DPF的出现较好地解决了此问题，例如我国北方冬天蒸汽流量测量往往为引压管线的保温防冻伤脑筋，一体式DPF彻底解决了它。大多数流量计都有一体式和分离式两种类型，它们的使用各有特点，要根据现场实际情况予以选用，节流式DPF亦不例外。一体式DPF的差压变送器必须适应现场的严酷环境条件，在有些情况，如管道较强振动或强电磁干扰等还是采用分离式为好。
       4 环境条件方面
　　DPF的差压变送器和流量显示仪两部分有微处理器和电子元器件，它们对环境条件的要求与一般电子仪表是一样的，在本书的其他章节中已有讨论，这里就不再重述了。
5 经济因素方面
　　经济因素包括购置费、安装费、运行费、校验费、维护费和备品备件。
　　(1)购置费
　　DPF的检测件购置费相对来说较便宜，但考虑其余两部分：差压变送器和流量显示仪整套仪表就不一定便宜了。另外，它还可能需购置一些辅助设备，如冷凝器、集气器、沉降器和隔离器等亦应估计到。
　　(2)安装费
　　分离型DPF的安装比较麻烦，主要是差压信号管路及其辅助设备的安装，对于腐蚀脏污介质之类采用隔离系统，其费用还要高些。
　　(3)运行费
　　对于大口径管道测量，能耗产生的运行费可能是笔大数目，当然如选用低压损节流装置(经典文丘里管等)亦是降低费用的办法，但是节流装置的购置费又高了，应该仔细核算一下。
　　(4)校定费
　　DPF的一个优点是可节省检测件的校定费，不但制造者，使用者亦可免去实流校验的麻烦，这点意义深远。当然DPF其余两部分校定费亦应考虑，它们相对比较方便便宜。
　　(5)维护费
　　DPF检测件维护费较少，其余两部分有一定的维护费。
　　(6)备品备件
　　DPF差压和显示仪表通用性强，对于大中型企业使用的流量仪表数量较多时可集中选用某些型号规格，以节省备品备件数量。近年推广定值节流件使节流装置摆脱对号入座的局面，检测件的购置就很方便了，可减少备品备件数量。
　　以上各项费用的综合计算可以比较准确地确定其经济性。
6 标准节流装置的选择原则
　　节流式DPF的首选检测件当然是标准节流装置，为了选择最合适的标准节流装置，选型时应从以下几方面考虑：
　　1)管径、直径比和雷诺数范围的限制条件；
　　2)测量精确度；
　　3)允许的压力损失；
　　4)要求的最短直管段长度；
　　5)对被测介质侵蚀、磨损和脏污的敏感性；
　　6)结构的复杂程度和价格；
　　7)安装的方便性；
　　8)使用的长期稳定性。
　　根据上述几方面，标准节流装置的选型原则可归纳为以下几点。
　　标准节流装置各种类型节流件应用的管径、直径比和雷诺数范围皆有一定的限制，在国家标准GB/T 2624-93(或国际标准ISO 5167-1)中有详细规定，例如孔板可应用于比喷嘴和文丘里喷嘴更大的管径范围，经典文丘里管各种类型之间的管径范围差别较大等等。
　　标准节流装置各种类型节流件的精确度在同样差压、密度测量精确度下，决定于流出系数与可膨胀性系数的不确定度。各种节流件的流出系数的不确定度差别较大，相比之下，孔板的流出系数的不确定度最小，廓形节流件(喷嘴、文丘里管)较大。廓形节流件较大的原因，是标准中给出的流出系数公式所依据的拟合的数据库质量较差。但是对廓形节流件进行个别校准，也可得到高的精确度。
　　在同样差压下，经典文丘里管和文丘里喷嘴的压力损失约为孔板与喷嘴的1/4-1/6。而在同样的流量和相同的β值时喷嘴的压力损失只有孔板的30％-50％。
　　在相同阻流件类型和直径比情况下，经典文丘里管的必要直管段长度比孔板与喷嘴的要小得多。
　　测量易使节流件沾污、磨损及变形的被测介质时，廓形节流件较孔板要优越得多。
　　在加工制造及安装等方面，孔板最为简单，喷嘴次之，文丘里喷嘴和经典文丘里管最复杂，其造价亦依次递增。管径愈大，这种差别愈显著。
　　孔板易取出检查节流件质量(采用可换孔板节流装置)，喷嘴和文丘里管则需截断流体，拆下管道才可检查，比较麻烦。
　　中小口径(DN50-DN100)节流装置，取压口尺寸和取压位置的影响显著，这时采用环室取压有一定优势。

[ 本帖最后由 xuxiang309 于 2009-1-7 14:06 编辑 ]