差压式流量测量的新途径

    1　问题的提出

    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、已知的流体条件,以及检测件与管道的几何尺寸来测量流量的仪表,由一次装置(检测件)和二次装置(差压转换和流量显示仪表)组成。以孔板、喷嘴和文丘里管为代表的差压式流量计成功地应用于工业领域已愈百年,其中标准孔板流量计是国内外研究最早、最细、试验数据最多、使用经验最丰富、标准化程度最高的计量手段,加之结构简单、牢固,易于复制,通用性强,价格低廉,从而获得了相当广泛的应用。

    近20年来,欧美的流量计量专家以学术研究方式,进行了大量的试验研究工作,积累了丰富的试验数据,建立了有16 376个试验数据点的API+EEC数据库,并逐步取得了共识,最新统一的流出系数计算采用API+NEL公式。1998年,颁布了ISO 5167-1标准修订补充件,主要是将流出系数计算公式采用API+NEL公式替代原StoIz公式,并根据对安装条件及整流器的进一步研究,于1999年3月出版了CD文件,这对GB/T 2624-1993,API2530(AGANo.3)报告均有重要影响;AGA No.3于2000年8月发布了新版本,安装条件也有较大变化。两个标准考虑了近20年来的大量精确数据,流出系数计算公式均采用API+NEL公式形式。国际上两个标准将逐渐趋于统一,主要技术要求文本也发至各成员国,这次修订对于国内外流量计量有着较大的影响。

    2　孔板流量计存在的局限性

    由于国际上两个标准的修订,使得在使用孔板流量计时受到某些限制。

    2·1　安装条件和直管段长度要求发生变化

    由于历史的原因,美国和欧洲各国标准规定的安装条件有较大差别,导致20世纪80年代美国对ISO 5167持否定态度。由于安装条件是保证节流式差压流量计现场测量精度的关键因素,如何科学地规定此条件必须进行大量的试验才能确定,正是API和EEC近十几年的试验才使这个问题获得解决,目前大量的试验结果将导致标准孔板安装要求的彻底修改。

    总的来说,不带整流器的孔板安装位置要求上下游的直管段比原来的规定要长,具体数据省略。说明以前的规定流态没达到充分发展流,证明孔板流量计量偏低;同时,对几乎所有的孔径比β配备管束整流器的推荐安装位置约13D(D为管道内径)。由于国际上新的试验对应产生了新的流出系数公式和新的安装要求,考虑到中国是ISO及OIML的成员国,一般情况下中国计量标准应向ISO有关标准靠拢或直接采用,因此今后国内的孔板计量标准也会向其靠拢。

    2·2　采用ISO 5167(2003)后孔板存在的问题