差壓式流量計的分類原則有三種:按產(chǎn)生差壓的作用原理分類、按結(jié)構(gòu)形式分類、按用途分類。
(1)按產(chǎn)生差壓的作用原理分類。
1)節(jié)流式依據(jù)流體通過節(jié)流孔使部分壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽芤援a(chǎn)生差壓的原理來工作,其檢測件稱為節(jié)流裝置,是差壓式流量計的主要品種。
2)動壓頭式。依據(jù)動壓轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓原理工作,如均速管流量計。
3)離心式。依據(jù)彎曲管或環(huán)狀管產(chǎn)生離心力原理形成的壓差來工作,如彎管流量計、環(huán)形管流量計。
4)水力阻力式。依據(jù)流體阻力產(chǎn)生的壓差原理來工作,其檢測件為毛細管束,又稱層流流量計。
5)動壓增益式。依據(jù)動壓放大原理工作,如皮托-文丘里管。
6)射流式。依據(jù)流體射流撞擊產(chǎn)生壓差原理工作,如射流式差壓流量計。
(2)按結(jié)構(gòu)形式分類
1)標(biāo)準(zhǔn)孔板。又稱同心直角邊緣孔板??装迨且粔K加工成圓形同心的具有銳利直角邊緣的薄板??装彘_孔的上游側(cè)邊緣應(yīng)是銳利的直角。標(biāo)準(zhǔn)孔板有三種取壓方式:角接、法蘭及D~D/2取壓。為從兩個方向的任一個方向測量流量,可采用對稱孔板,節(jié)流孔的兩個邊緣均符合直角邊緣孔板上游邊緣的特性,且孔板全部厚度不超過節(jié)流孔的厚度。
2)標(biāo)準(zhǔn)噴嘴。有ISA1932噴嘴和長徑噴嘴兩種結(jié)構(gòu)形式。
①ISA1932噴嘴上游面由垂直于軸的平面、廓形為圓周的兩段弧線所確定的收縮段、圓筒形喉部和凹槽組成的噴嘴, ISA1932噴嘴的取壓方式僅角接取壓一種。
②長徑噴嘴。上游面由垂直于軸的平面、廓形為1/4橢圓的收縮段、圓筒形喉部和可能有的凹槽或斜角組成的噴嘴,有高比值噴嘴(0.25<β<0.50)和低比值噴嘴(0.25<β<0.80),當(dāng)β值介于0.25與0.50之間時可采取任意一種結(jié)構(gòu)的噴嘴,長徑噴嘴的取壓方式D~D/2取壓一種。
3)經(jīng)典文丘里管。由入口圓筒段A、圓錐收縮段B、圓筒形喉部C和圓錐擴散段E組成,有三種結(jié)構(gòu)形式:
①具有粗鑄收縮段的。②具有機械加工收縮段的。③具有鐵板焊接收縮段的。不同結(jié)構(gòu)形式的L1、L2、R1、R2與D、d的關(guān)系見下表:
注 | 粗鑄入口 | 機械加工的入口 | 粗焊的鐵板入口 |
1 | ±2.5D(100mm<D<150mm) | L1=0.5D±0.05D | L1=0.5D±0.05D |
2 | L2=1D或0.25D+250mm兩個量中的小者 | L2≥D(入口直徑) | L2≥D(入口直徑) |
3 | R1=0至1.375D | R1<0.25D | R1=0,焊縫除外 |
4 | R2=3.625d~3.8d | R2<0.25D | R2=0,焊縫除外 |
4)文丘里噴嘴。由進口噴嘴,圓筒形喉部及擴散段組成。
5)錐形入口孔板。錐形入口孔板與標(biāo)準(zhǔn)孔板相似,相當(dāng)于一塊倒裝的標(biāo)準(zhǔn)孔板。
6)1/4圓孔板。1/4圓孔板與標(biāo)準(zhǔn)孔板相比只是孔口形狀不同,它的外形輪廓由一個與軸線垂直的端面,半徑r為1/4圓構(gòu)成的入口截面及噴嘴出口端面組成,取壓方式有角接取壓和法蘭取壓兩種。管徑小于DN40只能為角接取壓。
7)圓缺孔板。其開孔為一個圓的一部分(圓缺部分),這個圓的直徑為管道直徑的98%,開孔的圓弧部分的圓心應(yīng)定位,使其與管道同心,這樣可保證開孔不會被連接的管道或兩端的墊片所遮蓋.
8)偏心孔板??装宓目资瞧牡?,它與管道同心的圓相切,這個圓的直徑等于管道直徑的98%。安裝這種孔板必須保證它的孔不會被法蘭或墊片遮住。
9)楔形孔板。楔形孔板的其檢測件為V形,設(shè)計合適時節(jié)流件上下游無滯流區(qū),不會使管道堵塞,取壓方式未標(biāo)準(zhǔn)化。V形檢測件頂端為圓弧形,有較好的耐磨性。
10)內(nèi)藏孔板。管徑小于DN50孔板可以有多種結(jié)構(gòu)形式,內(nèi)藏孔板又稱整體孔板、小口徑孔板。當(dāng)管徑較小時孔板入口邊緣銳利度及管道粗糙度等對流出系數(shù)有顯著影響,因此按結(jié)構(gòu)幾何形狀及尺寸難以確定流出系數(shù),小管徑孔板一般皆需個別校準(zhǔn)才能準(zhǔn)確確定流出系數(shù)。
11)線性孔板。又稱變壓頭變面積孔板,其孔隙面積隨流量大小而自動變化,曲面圓錐形塞子在差壓和彈簧力的作用下來回移動,使孔板孔隙變動,輸出信號(差壓或位移)與流量呈線性關(guān)系,并極大地擴大范圍度。
12)環(huán)形孔板。它由一個被同心固定在測量管中的圓板、三腳支架和中心軸管組成,中心軸管將上下游壓力傳送到差壓變送器。環(huán)形孔板的優(yōu)點是既能疏泄管道底部的較重物質(zhì)又能使管道中氣體或蒸汽沿管道頂部通過。
13)道樂管。它由40°入口錐角和15°擴散管組成。流體首先磁到α上,再經(jīng)短而陡的錐體,到達喉部槽兩邊的兩個圓筒形部分,流體再經(jīng)銳邊d和e通過短的錐體后在f處,突然擴大到管道中,整個長度僅是管徑的1.5~2倍,是經(jīng)典文丘里管長度的17%。道爾管產(chǎn)生的差壓比經(jīng)典文丘里管大,在高差壓下卻有低的壓損。
14)羅洛斯管。它由人口段、入口錐管、喉部錐管、喉部和擴散管組成。入口錐管的錐角為40°,喉部錐角為7°,擴散管錐角為5°,上游取壓口采用角接取壓,其取壓口緊靠入口錐角處,下游取壓口在喉部長度的一半,即d/4處。
15)彎管。利用管道系統(tǒng)彎頭作檢測件,無附加壓損及專門安裝節(jié)流件是其優(yōu)點,彎管取壓口開在45°或22.5°處,取壓口結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)孔板相同,兩個平面內(nèi)的兩個取壓口對準(zhǔn),使其能處于同一條直線上,彎管內(nèi)壁應(yīng)盡量保持光滑。
16)可換孔板節(jié)流裝置。在需要檢查孔板或更換孔板時,可無需拆開管道,短時間暫停管道內(nèi)被測介質(zhì)的流動,這時就可打開上蓋,取出孔板及密封件予以檢查或更換。
17)臨界流節(jié)流裝置。有兩種結(jié)構(gòu)形式:圓環(huán)喉部文丘里噴嘴和圓筒喉部文丘里噴嘴。
①圓環(huán)喉部文丘里噴嘴。它由入口段、圓弧收縮段和擴散段組成。入口收縮段是一個嗽叭形曲面,該曲面延伸至zui小斷面處(喉部),并與擴散段相切。在入口平面的上游,廓形沒有規(guī)定,但在第個軸向位置上,其直徑都應(yīng)等于或大于嗽叭形擴張部分的直徑。
②圓筒形喉部文丘里噴嘴。它由入口段、圓弧收縮段、圓筒形喉部及擴散段組成。其入口平面為入口輪廓相切且垂直于噴嘴中心線的平面。收縮段為1/4圓曲面,一端與入口平面相切,另一端與圓筒喉部相切。1/4圓曲面和圓筒喉部之間的連接應(yīng)沒有缺陷,連接要平滑。
(3)按用途分類。
1)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置。ISO5167或GB/T2624-1993中所包括的節(jié)流裝置稱職為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置,包括標(biāo)準(zhǔn)孔板、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、經(jīng)典文丘里管和文丘里噴嘴。在設(shè)計、制造、安裝及使用方面皆遵循標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,不必個別校準(zhǔn)使用。
2)低雷諾數(shù)節(jié)流裝置如1/4圓孔板、錐形入口孔板和雙重孔板。
3)臟污流用節(jié)流裝置如圓缺孔板、偏心孔板和楔形孔板等。
4)低壓損節(jié)流裝置如道爾管、羅洛斯管、通用文丘里管、彎頭和環(huán)形管等。
5)小管徑節(jié)流裝置如內(nèi)藏孔板和一體化流量變送器等。
6)寬范圍度節(jié)流裝置如線性孔板等。
7)臨界流節(jié)流裝置如臨界流文丘里管等。
差壓式流量計的分類原則有三種:按產(chǎn)生差壓的作用原理分類、按結(jié)構(gòu)形式分類、按用途分類。
(1)按產(chǎn)生差壓的作用原理分類。
1)節(jié)流式依據(jù)流體通過節(jié)流孔使部分壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽芤援a(chǎn)生差壓的原理來工作,其檢測件稱為節(jié)流裝置,是差壓式流量計的主要品種。
2)動壓頭式。依據(jù)動壓轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓原理工作,如均速管流量計。
3)離心式。依據(jù)彎曲管或環(huán)狀管產(chǎn)生離心力原理形成的壓差來工作,如彎管流量計、環(huán)形管流量計。
4)水力阻力式。依據(jù)流體阻力產(chǎn)生的壓差原理來工作,其檢測件為毛細管束,又稱層流流量計。
5)動壓增益式。依據(jù)動壓放大原理工作,如皮托-文丘里管。
6)射流式。依據(jù)流體射流撞擊產(chǎn)生壓差原理工作,如射流式差壓流量計。
(2)按結(jié)構(gòu)形式分類
1)標(biāo)準(zhǔn)孔板。又稱同心直角邊緣孔板。孔板是一塊加工成圓形同心的具有銳利直角邊緣的薄板。孔板開孔的上游側(cè)邊緣應(yīng)是銳利的直角。標(biāo)準(zhǔn)孔板有三種取壓方式:角接、法蘭及D~D/2取壓。為從兩個方向的任一個方向測量流量,可采用對稱孔板,節(jié)流孔的兩個邊緣均符合直角邊緣孔板上游邊緣的特性,且孔板全部厚度不超過節(jié)流孔的厚度。
2)標(biāo)準(zhǔn)噴嘴。有ISA1932噴嘴和長徑噴嘴兩種結(jié)構(gòu)形式。
①ISA1932噴嘴上游面由垂直于軸的平面、廓形為圓周的兩段弧線所確定的收縮段、圓筒形喉部和凹槽組成的噴嘴, ISA1932噴嘴的取壓方式僅角接取壓一種。
②長徑噴嘴。上游面由垂直于軸的平面、廓形為1/4橢圓的收縮段、圓筒形喉部和可能有的凹槽或斜角組成的噴嘴,有高比值噴嘴(0.25<β<0.50)和低比值噴嘴(0.25<β<0.80),當(dāng)β值介于0.25與0.50之間時可采取任意一種結(jié)構(gòu)的噴嘴,長徑噴嘴的取壓方式D~D/2取壓一種。
3)經(jīng)典文丘里管。由入口圓筒段A、圓錐收縮段B、圓筒形喉部C和圓錐擴散段E組成,有三種結(jié)構(gòu)形式:
①具有粗鑄收縮段的。②具有機械加工收縮段的。③具有鐵板焊接收縮段的。不同結(jié)構(gòu)形式的L1、L2、R1、R2與D、d的關(guān)系見下表:
注 | 粗鑄入口 | 機械加工的入口 | 粗焊的鐵板入口 |
1 | ±2.5D(100mm<D<150mm) | L1=0.5D±0.05D | L1=0.5D±0.05D |
2 | L2=1D或0.25D+250mm兩個量中的小者 | L2≥D(入口直徑) | L2≥D(入口直徑) |
3 | R1=0至1.375D | R1<0.25D | R1=0,焊縫除外 |
4 | R2=3.625d~3.8d | R2<0.25D | R2=0,焊縫除外 |
4)文丘里噴嘴。由進口噴嘴,圓筒形喉部及擴散段組成。
5)錐形入口孔板。錐形入口孔板與標(biāo)準(zhǔn)孔板相似,相當(dāng)于一塊倒裝的標(biāo)準(zhǔn)孔板。
6)1/4圓孔板。1/4圓孔板與標(biāo)準(zhǔn)孔板相比只是孔口形狀不同,它的外形輪廓由一個與軸線垂直的端面,半徑r為1/4圓構(gòu)成的入口截面及噴嘴出口端面組成,取壓方式有角接取壓和法蘭取壓兩種。管徑小于DN40只能為角接取壓。
7)圓缺孔板。其開孔為一個圓的一部分(圓缺部分),這個圓的直徑為管道直徑的98%,開孔的圓弧部分的圓心應(yīng)定位,使其與管道同心,這樣可保證開孔不會被連接的管道或兩端的墊片所遮蓋.
8)偏心孔板??装宓目资瞧牡?,它與管道同心的圓相切,這個圓的直徑等于管道直徑的98%。安裝這種孔板必須保證它的孔不會被法蘭或墊片遮住。
9)楔形孔板。楔形孔板的其檢測件為V形,設(shè)計合適時節(jié)流件上下游無滯流區(qū),不會使管道堵塞,取壓方式未標(biāo)準(zhǔn)化。V形檢測件頂端為圓弧形,有較好的耐磨性。
10)內(nèi)藏孔板。管徑小于DN50孔板可以有多種結(jié)構(gòu)形式,內(nèi)藏孔板又稱整體孔板、小口徑孔板。當(dāng)管徑較小時孔板入口邊緣銳利度及管道粗糙度等對流出系數(shù)有顯著影響,因此按結(jié)構(gòu)幾何形狀及尺寸難以確定流出系數(shù),小管徑孔板一般皆需個別校準(zhǔn)才能準(zhǔn)確確定流出系數(shù)。
11)線性孔板。又稱變壓頭變面積孔板,其孔隙面積隨流量大小而自動變化,曲面圓錐形塞子在差壓和彈簧力的作用下來回移動,使孔板孔隙變動,輸出信號(差壓或位移)與流量呈線性關(guān)系,并極大地擴大范圍度。
12)環(huán)形孔板。它由一個被同心固定在測量管中的圓板、三腳支架和中心軸管組成,中心軸管將上下游壓力傳送到差壓變送器。環(huán)形孔板的優(yōu)點是既能疏泄管道底部的較重物質(zhì)又能使管道中氣體或蒸汽沿管道頂部通過。
13)道樂管。它由40°入口錐角和15°擴散管組成。流體首先磁到α上,再經(jīng)短而陡的錐體,到達喉部槽兩邊的兩個圓筒形部分,流體再經(jīng)銳邊d和e通過短的錐體后在f處,突然擴大到管道中,整個長度僅是管徑的1.5~2倍,是經(jīng)典文丘里管長度的17%。道爾管產(chǎn)生的差壓比經(jīng)典文丘里管大,在高差壓下卻有低的壓損。
14)羅洛斯管。它由人口段、入口錐管、喉部錐管、喉部和擴散管組成。入口錐管的錐角為40°,喉部錐角為7°,擴散管錐角為5°,上游取壓口采用角接取壓,其取壓口緊靠入口錐角處,下游取壓口在喉部長度的一半,即d/4處。
15)彎管。利用管道系統(tǒng)彎頭作檢測件,無附加壓損及專門安裝節(jié)流件是其優(yōu)點,彎管取壓口開在45°或22.5°處,取壓口結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)孔板相同,兩個平面內(nèi)的兩個取壓口對準(zhǔn),使其能處于同一條直線上,彎管內(nèi)壁應(yīng)盡量保持光滑。
16)可換孔板節(jié)流裝置。在需要檢查孔板或更換孔板時,可無需拆開管道,短時間暫停管道內(nèi)被測介質(zhì)的流動,這時就可打開上蓋,取出孔板及密封件予以檢查或更換。
17)臨界流節(jié)流裝置。有兩種結(jié)構(gòu)形式:圓環(huán)喉部文丘里噴嘴和圓筒喉部文丘里噴嘴。
①圓環(huán)喉部文丘里噴嘴。它由入口段、圓弧收縮段和擴散段組成。入口收縮段是一個嗽叭形曲面,該曲面延伸至zui小斷面處(喉部),并與擴散段相切。在入口平面的上游,廓形沒有規(guī)定,但在第個軸向位置上,其直徑都應(yīng)等于或大于嗽叭形擴張部分的直徑。
②圓筒形喉部文丘里噴嘴。它由入口段、圓弧收縮段、圓筒形喉部及擴散段組成。其入口平面為入口輪廓相切且垂直于噴嘴中心線的平面。收縮段為1/4圓曲面,一端與入口平面相切,另一端與圓筒喉部相切。1/4圓曲面和圓筒喉部之間的連接應(yīng)沒有缺陷,連接要平滑。
(3)按用途分類。
1)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置。ISO5167或GB/T2624-1993中所包括的節(jié)流裝置稱職為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置,包括標(biāo)準(zhǔn)孔板、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、經(jīng)典文丘里管和文丘里噴嘴。在設(shè)計、制造、安裝及使用方面皆遵循標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,不必個別校準(zhǔn)使用。
2)低雷諾數(shù)節(jié)流裝置如1/4圓孔板、錐形入口孔板和雙重孔板。
3)臟污流用節(jié)流裝置如圓缺孔板、偏心孔板和楔形孔板等。
4)低壓損節(jié)流裝置如道爾管、羅洛斯管、通用文丘里管、彎頭和環(huán)形管等。
5)小管徑節(jié)流裝置如內(nèi)藏孔板和一體化流量變送器等。
6)寬范圍度節(jié)流裝置如線性孔板等。
7)臨界流節(jié)流裝置如臨界流文丘里管等。