概述
以孔板,、噴嘴和文丘里管為代表的壓差式流量計(jì)已統(tǒng)領(lǐng)流量領(lǐng)域近百年,。盡管人們從未間斷對(duì)它們進(jìn)行了大量的研究和改善工作，但是由于先天結(jié)構(gòu)上的缺陷,，其本身固有的一些缺點(diǎn),，至今沒(méi)有得到很好的解決，實(shí)際應(yīng)用效果也不理想,。如：流出系數(shù)不穩(wěn)定,，線性差，重復(fù)性不高,，從而影響到準(zhǔn)確度不高。如孔板入口銳角這個(gè)關(guān)鍵部位易磨損,，前部易積污,，壓力損失大，范圍度（量程比）小,，特別是十分苛刻的直管段要求在實(shí)際使用中很難滿足,。
為克服上述這些不足，人們?cè)兄瞥?/4圓孔板,、錐形入口孔板,、偏心孔板、楔形孔板等諸多非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件,，試圖解決這些問(wèn)題,。但是這些節(jié)流件同標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件一樣都沒(méi)有突破“流體中心收縮”這個(gè)模式。只是或多或少改善了局部某一個(gè)問(wèn)題,，并沒(méi)有從根本上解決所有問(wèn)題,。
塔型（形）流量計(jì)的出現(xiàn)，打破了沿襲近百年的結(jié)構(gòu)模式,，使得節(jié)流式差壓儀表產(chǎn)生了“質(zhì)的飛躍”,。 塔型（形）流量計(jì)的重大突破在于“變流體在管道中心收縮為管道邊壁收縮,。”即利用同軸安裝在管道中心V形錐體，近使流體從中心逐漸收縮到管道內(nèi)邊壁而流過(guò)V形錐體,，通過(guò)測(cè)量該V形錐體前后的壓差來(lái)求得流量,。正是這個(gè)邊壁收縮的結(jié)構(gòu)，使其具有一系列其它差壓儀表無(wú)法相比的優(yōu)點(diǎn),，克服了以孔板為代表的傳流差壓儀表的諸多缺點(diǎn),，可以說(shuō)這是流量?jī)x表一場(chǎng)革命性的變化，從此揭開(kāi)了差壓式儀表嶄新的一面,。
測(cè)量原理
*的性能
具有良好的準(zhǔn)確度（≤0.5%）和重復(fù)性（≤0.1%）,。
具有較寬的量程比（10：1～15：1）。
對(duì)流體有整流功能,，因此只需要極短的直管段（前1～3D后0～1D）,。
具有自清潔功能，可測(cè)臟污和易結(jié)垢流體,。
節(jié)流件關(guān)鍵（不含任何電子部件）,，因此耐高溫、高壓,、耐腐蝕,、不怕震動(dòng)等。
可測(cè)流體的種類(lèi)非常廣泛（液,、氣,、蒸汽），流量范圍寬（從微小流量～到大流量）,，適應(yīng)的管道（DN15～DN3000）,。
*的性能是如何實(shí)現(xiàn)的
（1）對(duì)流體的均速作用
流體在管道中流動(dòng)實(shí)際上是這樣一種狀態(tài)，當(dāng)流體流動(dòng)不受任何阻礙和干擾達(dá)到充公發(fā)展?fàn)顟B(tài)時(shí),，其速度分布為：越靠近管道中心流速越快,，在中心處達(dá)到zui快、越靠近管壁流速越慢,，在管壁處接近零,。大多數(shù)流量?jī)x表測(cè)量流量涉及到流速時(shí)，由于無(wú)法改變這種快慢不均的狀態(tài),，只能忽略管道中流速有快慢之分的實(shí)際情況而假設(shè)流速是均等的,。而 塔型（形）流量計(jì)由于錐形體處在管道中心，它直接把流體從高速流動(dòng)的中心部位分開(kāi),，使流速快的流體分別向四周流速慢的流體靠攏并拉動(dòng)它們混合一起流動(dòng),，這種快慢混合的結(jié)果就是：原本流速快慢的差別消失了，流體變成了真正的均勻流動(dòng)。流體流速被均勻化所帶來(lái)的好處就是：測(cè)量信號(hào)真實(shí)反映了被測(cè)流體的實(shí)際值,，并使得在低流速時(shí) 塔型（形）流量計(jì)前后仍能產(chǎn)生足夠準(zhǔn)確的差壓,，隨著流速的降低，這種作用更加顯著,，而這種情況對(duì)于傳統(tǒng)的差壓式儀可能早已不能測(cè)量了（見(jiàn)圖3）
（2）具有很強(qiáng)的抗干擾（旋渦流）能力
大家都知道流體流動(dòng)遇到阻擋物時(shí)會(huì)產(chǎn)生“旋渦流”,，這就是*的“卡曼旋渦”現(xiàn)象，渦街流量計(jì)就是基于這個(gè)原理工作的,。同樣道理象孔板,、錐開(kāi)體等節(jié)流件在管道中也是阻擋物，在節(jié)流件后部除了產(chǎn)生靜壓力外必然也會(huì)產(chǎn)生旋渦流,。然面這個(gè)旋渦流對(duì)于渦街流量計(jì)來(lái)講是有用的信號(hào)對(duì)于差壓式儀表來(lái)講卻是有寄存器的干擾,，見(jiàn)（圖4）。這個(gè)干擾在節(jié)流件下流（負(fù)壓端）會(huì)產(chǎn)生“信號(hào)跳動(dòng)“現(xiàn)象,，它會(huì)嚴(yán)重干擾正常信號(hào)的測(cè)量,。塔形的結(jié)構(gòu)是邊壁節(jié)流，節(jié)流件后部產(chǎn)生干擾流的分布是等量相反（對(duì)稱分布）而相互抵消,，因此使干擾程度大大減輕,。而孔板等傳統(tǒng)節(jié)流件是中心節(jié)流，產(chǎn)生的干擾流方向直接指向取壓口,，嚴(yán)重干擾了測(cè)量信號(hào),，特別是小流量時(shí)干擾甚至大于測(cè)量信號(hào)而無(wú)法正常工作。經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)和科學(xué)檢測(cè)證明：
（3）對(duì)流體的整流功能
絕大多數(shù)流量?jī)x表要求足夠長(zhǎng)的前后直管段,，目的就是為了使流體流動(dòng)狀態(tài)成為充分發(fā)展管流以復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)條件下的流動(dòng)狀態(tài),。然而這種苛刻的要求常常由于復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)（如各種閥門(mén)、彎頭,、縮徑,、擴(kuò)徑、泵等）而不能滿足,，所帶來(lái)的結(jié)果必然是測(cè)量誤差的增大。因此,，絕大多數(shù)流量?jī)x表很難在不滿足直管段條件下取得準(zhǔn)確的測(cè)量值,。
而 塔型（形）流量計(jì)卻不同，由于它邊避節(jié)流的特殊結(jié)構(gòu),，使得流體在遇到V形節(jié)流件時(shí),，被強(qiáng)迫按照“管壁與節(jié)流件之間由寬逐漸變窄的狹長(zhǎng)通道”內(nèi)流動(dòng)，該通道可以等效為一個(gè)管式整流器,，經(jīng)過(guò)這個(gè)通道后,，各種干擾流的變化為：不規(guī)范流動(dòng)——被迫在規(guī)定的通道流動(dòng)——變成規(guī)范流動(dòng)。因此它能夠?qū)ι嫌翁幰蚋鞣N外界因素引起的不規(guī)則的流動(dòng)畸變自動(dòng)進(jìn)行矯正整流,，從而使達(dá)到測(cè)量區(qū)的流動(dòng)形成了規(guī)則的流動(dòng),。因此只需極短的直管段也能取得準(zhǔn)確的測(cè)量值,，由此大大減輕了用戶的工作量和投資，這是大多數(shù)流量?jī)x表無(wú)法相比擬的,。
（4）節(jié)流件耐磨損的特點(diǎn)
我們都知道節(jié)流式差壓儀表的測(cè)量精度是靠它的“幾何尺寸”保證的,，這一點(diǎn)塔形與孔板是一樣的。但是由于孔板測(cè)量關(guān)鍵部位易磨損,，它的測(cè)量誤差隨著使用時(shí)間在緩慢變大,。而從 塔型（形）流量計(jì)的節(jié)流件結(jié)構(gòu)可以看出：其關(guān)鍵的節(jié)流邊緣是處在節(jié)流件后部的鈍角，并順著流體方向,。當(dāng)流體流過(guò)節(jié)流件表面和管壁間的通道時(shí),，會(huì)形成“邊界層效應(yīng)”，該效應(yīng)會(huì)使流體到達(dá)測(cè)量部位前,，逐漸離開(kāi)了節(jié)流邊緣一個(gè)微小的距離,，這樣就使被測(cè)流體不與節(jié)流件關(guān)鍵部位接觸，因此就不可能有磨損情況發(fā)生,，其關(guān)鍵部位的幾何尺寸（β值）就能保持*不變,。所以不用重復(fù)標(biāo)定也能*穩(wěn)定工作。（圖9）
（5）自清潔功能
如前所述,，由于流體在靠近管壁處的流速變慢極容易使臟污物等沉淀或附著在管壁上,，對(duì)于孔板等傳統(tǒng)差壓儀表還會(huì)在前面堆積。那么流體在塔形流量計(jì)流動(dòng)時(shí)會(huì)是一種怎樣的情況,？當(dāng)流體進(jìn)入測(cè)量管并流過(guò)節(jié)流件四周的通道時(shí),，由于該通道是管壁與節(jié)流件間形成的由寬逐漸變窄的通道，它博士流體流動(dòng)速度高于管道其他部位并逐漸加快,，在到達(dá)節(jié)流件測(cè)量的關(guān)鍵部位時(shí)流速zui快,，從而對(duì)管壁、節(jié)流件表面附近形成了吹掃沖刷作用,，所有臟污雜物不可能在這里停留或附著,，所以不會(huì)產(chǎn)生臟污的積垢，更不存積垢死角,。 塔型（形）流量計(jì)這一*的吹掃式設(shè)計(jì),，決定了它用在高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣等臟污流體測(cè)量中,，不會(huì)使粉塵,、焦油等臟物在節(jié)流件和管壁附近堆積，附著及堵塞取壓孔,。（圖10）
（6）強(qiáng)大防堵功能的技術(shù)
上述介紹的塔形流量計(jì)的自清潔功能,，當(dāng)流體屬于特臟型或含有大量粉塵雜質(zhì)時(shí)，常規(guī)的V 型（形）流量計(jì)有時(shí)也不能*解決，國(guó)內(nèi)外實(shí)際使用中,，時(shí)有發(fā)生因堵塞取壓孔而導(dǎo)致測(cè)量失敗的事例,。
為此飛龍公司經(jīng)過(guò)一年多的試驗(yàn)已于去年研制成功三項(xiàng)具有中國(guó)獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)產(chǎn)品：
具有可控加熱的 塔型（形）流量計(jì)；
具有噴涂特殊材料涂層的 塔型（形）流量計(jì),；
具有多孔取壓的 塔型（形）流量計(jì),；
于高爐、焦?fàn)t煤氣等特臟污流體流量的測(cè)量,。加油*的防堵功能,，該產(chǎn)品目前在國(guó)內(nèi)都處于地位。已出口“南非MITTAL STEEL NEWSASTLE 2號(hào)焦?fàn)t”項(xiàng)目,。
（7）在設(shè)計(jì)計(jì)算上比標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件準(zhǔn)確
對(duì)這個(gè)問(wèn)題下面以計(jì)算孔板為例來(lái)說(shuō)明,。
在孔板計(jì)算中用戶必須把管道直徑“D”值提供給計(jì)算者，D參數(shù)是設(shè)計(jì)孔板的一個(gè)重要數(shù)據(jù),，因此標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)它有嚴(yán)格的規(guī)定：要求在節(jié)流件前（0～0.5）D長(zhǎng)度上,，至少取3個(gè)截面測(cè)出12個(gè)數(shù)據(jù)，然后取其平均值作為D值來(lái)計(jì)算孔板,。然而這個(gè)規(guī)定在實(shí)際中很難做到,，因?yàn)榇蠖鄶?shù)情況都是在原有的工藝管道上后安裝 塔型（形）流量計(jì)，不可能為了測(cè)量D值而停車(chē)割開(kāi)管道,，大多數(shù)習(xí)慣上都是以公稱直徑報(bào)給設(shè)計(jì)者（除非連同直管段一道購(gòu)買(mǎi)加工）,。我們知道管道的尺寸通常是以公稱值來(lái)標(biāo)注的，而鋼管產(chǎn)品是按外徑和壁厚系列組織生產(chǎn)的,。不同的壁厚可以導(dǎo)致同一系列的鋼管直徑相差zui大達(dá)十毫米之多,，以這樣不準(zhǔn)確D值來(lái)計(jì)算節(jié)流件，其結(jié)果就是“假值真算”,，再高級(jí)的計(jì)算軟件算出來(lái)結(jié)果也是不會(huì)準(zhǔn)確的,。
塔型（形）流量計(jì)，是把測(cè)量管和連接法蘭整體焊接在一起的一個(gè)產(chǎn)品,，雖然D值的要求也很?chē)?yán)格,，但是這個(gè)工作是由儀表制造廠家來(lái)做的。測(cè)量管是在制造廠進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量或者進(jìn)行機(jī)械加工來(lái)達(dá)到所要求數(shù)值,，根本不需要用戶再為管道的D值是否精確而為難,，用戶只要把管道的壁厚系列提供給儀表廠以便選配同系列的測(cè)量管就可以。由于塔形流量可以把D值控制的非常精確,，從而避免了孔板等差壓式儀表因D值不準(zhǔn)確而帶來(lái)的計(jì)算上的誤差,。
（8）壓力損失小
塔型（形）流量計(jì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是流線型節(jié)流件,，采用“逐漸節(jié)流方式”工作,，*不同于孔板等傳統(tǒng)差壓式儀表“突然節(jié)流”的工作方式，所以它的壓力損失小，約是孔板的1/3,。因此對(duì)于那些“低壓力,、大流量”流體測(cè)量來(lái)講，比傳統(tǒng)差壓式儀表有很大的*性,。
（9）流量計(jì)的檢定
流量計(jì)的檢定執(zhí)行中華人民共和國(guó)檢定規(guī)程：JJG640-1994“差壓式流量計(jì)檢定規(guī)程”,。
技術(shù)指標(biāo)及含應(yīng)用范圍
準(zhǔn)確度：±0.5%
重復(fù)性：±0.1%
量程比：10:1~15:1
直管段要求：上游1～3D 下游0～1D
雷諾數(shù)：8000～1×107
適用管徑：DN15～DN3000
溫度：－50℃～550℃
公稱壓力：0～30MPa
可測(cè)介質(zhì)：
氣體
煤氣（焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣,、發(fā)生爐煤氣等）
天然氣,，包括含濕量5％以上的天然氣
各種碳?xì)浠衔餁怏w
各種氣體，如氫,、氦,、氬、氧,、氮等空氣,，包括含水、含其它塵埃的空氣
煙道氣
蒸汽
飽和蒸氣
過(guò)熱蒸汽
液體
油類(lèi),、燃料油,、含水乳化油等
水，包括純凈水,、污水
各種水溶液,，包括鹽、堿水溶液
含油,、含沙的水
其它化工液體
流量計(jì)選型
塔型（形）流量計(jì)型號(hào)由8個(gè)部位組成
流量計(jì)結(jié)構(gòu)形式示意圖
流量計(jì)尺寸
表1≤PN2.5MPa基本型外形尺寸：
| 公稱管徑 | L（mm） | C | 公稱管徑 | L（mm） | C |
| DN15 | 170 | Φ14.5 | DN350 | 900 | M20×1.5 |
| DN20 | 170 | Φ14.5 | DN400 | 1050 | M20×1.5 |
| DN25 | 200 | Φ14.5 | DN450 | 1150 | M20×1.5 |
| DN32 | 200 | Φ14.5 | DN500 | 1260 | M20×1.5 |
| DN40 | 240 | Φ14.5 | DN600 | 1380 | M20×1.5 |
| DN50 | 300 | M20×1.5 | DN700 | 1500 | M20×1.5 |
| DN65 | 320 | M20×1.5 | DN800 | 1600 | M20×1.5 |
| DN80 | 390 | M20×1.5 | DN900 | 1750 | M20×1.5 |
| DN100 | 420 | M20×1.5 | DN1000 | 1850 | M20×1.5 |
| DN125 | 500 | M20×1.5 | DN1200 | 2000 | M20×1.5 |
| DN150 | 550 | M20×1.5 | DN1400 | 2200 | M20×1.5 |
| DN200 | 650 | M20×1.5 | DN1600 | 2500 | M20×1.5 |
| DN250 | 700 | M20×1.5 | DN1800 | 2900 | M20×1.5 |
| DN300 | 750 | M20×1.5 | DN2000 | 3200 | M20×1.5 |
表2 采用防堵與基本外形尺寸:
| 公稱管徑 | L（mm） | C | 公稱管徑 | L（mm） | C |
| | | | DN350 | 1000 | M27×3 |
| | | | DN400 | 1200 | M27×3 |
| | | | DN450 | 1300 | M27×3 |
| | | | DN500 | 1400 | Φ48×7.5 |
| | | | DN600 | 1600 | Φ48×7.5 |
| | | | DN700 | 1700 | Φ48×7.5 |
| | | | DN800 | 1800 | Φ48×7.5 |
| DN80 | 390 | M20×1.5 | DN900 | 2000 | Φ48×7.5 |
| DN100 | 480 | M20×1.5 | DN1000 | 2100 | Φ48×7.5 |
| DN125 | 560 | M20×1.5 | DN1200 | 2300 | Φ48×7.5 |
| DN150 | 630 | M20×1.5 | DN1400 | 2500 | Φ48×7.5 |
| DN200 | 750 | M20×1.5 | DN1600 | 2800 | Φ48×7.5 |
| DN250 | 800 | M20×1.5 | DN1800 | 3300 | Φ48×7.5 |
| DN300 | 850 | M20×1.5 | DN2000 | 3600 | Φ48×7.5 |
表3 ＞PN2.5MPa基本外形尺寸:
| 公稱管徑 | L（mm） | C | 公稱管徑 | L（mm） | C |
| DN15 | 230 | Φ14.5 | DN350 | 1120 | M27×3 |
| DN20 | 240 | Φ14.5 | DN400 | 1300 | M27×3 |
| DN25 | 270 | Φ14.5 | DN450 | 1350 | M27×3 |
| DN32 | 290 | Φ14.5 | DN500 | 1400 | Φ48×7.5 |
| DN40 | 300 | Φ14.5 | DN600 | 1480 | Φ48×7.5 |
| DN50 | 390 | M20×1.5 | | | |
| DN65 | 430 | M20×1.5 | | | |
| DN80 | 470 | M20×1.5 | | | |
| DN100 | 500 | M20×1.5 | | | |
| DN125 | 540 | M20×1.5 | | | |
| DN150 | 620 | M20×1.5 | | | |
| DN200 | 725 | M20×1.5 | | | |
| DN250 | 835 | M20×1.5 | | | |
| DN300 | 900 | M20×1.5 | | | |
表4 帶測(cè)溫元件型外形尺寸:
| 公稱管徑 | L（mm） | C | 公稱管徑 | L（mm） | C |
| DN15 | | | DN125 | 620 | M20×1.5 |
| DN20 | | | DN150 | 700 | M20×1.5 |
| DN25 | 400 | Φ14.5 | DN200 | 800 | M20×1.5 |
| DN32 | 400 | Φ14.5 | DN250 | 1000 | M20×1.5 |
| DN40 | 430 | Φ14.5 | DN300 | 1200 | M20×1.5 |
| DN50 | 430 | M20×1.5 | DN350 | 1350 | M20×1.5 |
| DN65 | 450 | M20×1.5 | DN400 | 1450 | M20×1.5 |
| DN80 | 500 | M20×1.5 | | | |
| DN100 | 570 | M20×1.5 | | | |
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