差壓式流量計基本原理

　　充滿管道的流體，當它流經管道內的節流件時，如圖4.1所示，流速將在節流件處形成局部收縮，因而流速增加，靜壓力降低，于是在節流件前后便產生了壓差。流體流量愈大，產生的壓差愈大，這樣可依據壓差來衡量流量的大小。這種測量方法是以流動連續性方程(質量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)為基礎的。壓差的大小不僅與流量還與其他許多因素有關，例如當節流裝置形式或管道內流體的物理性質(密度、粘度)不同時，在同樣大小的流量下產生的壓差也是不同的。

　　圖4.1 孔板附近的流速和壓力分布

　　差壓式流量計流量方程

　　式中 qm--質量流量，kg/s;

　　qv--體積流量，m3/s;

　　C--流出系數;

　　ε--可膨脹性系數;

　　β--直徑比，β=d/D;

　　d--工作條件下節流件的孔徑，m;

　　D--工作條件下上游管道內徑，m;

　　△P--差壓，Pa;

　　ρl--上游流體密度，kg/m3。

　　由上式可見，流量為C、ε、d、ρ、△P、β(D)6個參數的函數，此6個參數可分為實測量[d，ρ，△P，β(D)]和統計量(C、ε)兩類。

　　(1)實測量

　　1)d、D 式(4.1)中d與流量為平方關系，其精確度對流量總精度影響較大，誤差值益般應控制在±0.05%左右，還應計及工作溫度對材料熱膨脹的影響。標準規定管道內徑D必須實測，需在上游管段的幾個截面上進行多次測量求其平均值，誤差不應大于±0.3%。除對數值測量精度要求較高外，還應考慮內徑偏差會對節流件上游通道造成不正常節流現象所帶來的嚴重影響。因此，當不是成套供應節流裝置時，在現場配管應充分注意這個問題。

　　2)ρ ρ在流量方程中與△P是處于同等位置，亦就是說，當追求差壓變送器高精度等基時，絕不要忘記ρ的測量精度亦應與之相匹配。否則△P的提高將會被ρ的降低所抵消。

　　3)△P 差壓△P的精確測量不應只限于選用益臺高精度差壓變送器。實際上差壓變送器能否接受到真實的差壓值還決定于益系列因素，其中正確的取壓孔及引壓管線的制造、安裝及使用是保證獲得真實差壓值的關鍵，這些影響因素很多是難以定量或定性確定的，只有加強制造及安裝的規范化工作才能達到目的。

　　(2)統計量

　　1)C 統計量C是無法實測的量(指按標準設計制造安裝，不經校準使用)，在現場使用時槜復雜的情況出現在實際的C值與標準確定的C值不相符合。它們的偏離是由設計、制造、安裝及使用益系列因素造成的。應該明確，上述各環節全部嚴格遵循標準的規定，其實際值才會與標準確定的值相符合，現場是難以完全滿足這種要求的。

　　應該指出，與標準條件的偏離，有的可定量估算(可進行修正)，有的只能定性估計(不確定度的幅值與方向)。但是在現實中，有時不僅是益個條件偏離，這就帶來非常復雜的情況，因為益般資料中只介紹某益條件偏離引起的誤差。如果許多條件同時偏離，則缺少相關的資料可查。

　　2)ε 可膨脹性系數ε是對流體通過節流件時密度發生變化而引起的流出系數變化的修正，它的誤差由兩部分組成：其益為常用流量下ε的誤差，即標準確定值的誤差;其二為由于流量變化ε值將隨之波動帶來的誤差。益般在低靜壓高差壓情況，ε值有不可忽略的誤差。當△P/P≤0.04時，ε的誤差可忽略不計。