整流式流量计设计与开发

    0 引言

    在我国石油、化工、电力、冶金等行业，孔板、喷嘴等标准节流装置应用非常普遍，占流量仪表用量50% 以上。主要原因是: 一是标准节流装置有近百年的应用历史，各种实验数据丰富; 二是标准节流装置有国家标准 GB/T2624 －2006/国际标准 ISO5167 －2003 作为支撑，可以用几何检定方法检定其精度; 三是标准节流装置结构简单、制造容易、价格低廉、性能可靠。

    在实际应用中，标准节流装置在具有以上优势的同时，也有其难以克服的缺点，即国家标准 GB/T2624－ 2006 / 国际标准 ISO5167 － 2003 要求标准节流装置前后直管段长度较长，造成很多工业现场满足不了标准要求，给企业准确流量测量带来很大困难^［1］。以某一化工厂 DN200 蒸汽测量管道为例，用于测量流量的直管段总长 2． 5 米，仪表上游的管件是单个 90°弯头，采用标准孔板节流装置测量流量，其 β = 0． 6。查国家标准 GB/T2624 － 2006，在仪表上游的管件是单个 90°弯头，标准孔板节流装置前直管段长度≥42D( 8． 4 米) ，后直管段长度≥7D( 1． 4 米) ，即直管段总长应≥9． 8 米时，流出系数不确定度为 0． 5%; 如果标准孔板节流装置前直管段长度≥13D( 2． 6 米) ，后直管段长度≥3． 5D( 0． 7 米) ，即直管段总长≥3． 3米时，流出系数不确定度变为( 0． 5 +0． 5) %，精度降低了 0． 5%^［2］。对于现场直管段总长只有 2． 5 米，流出系数不确定度肯定 ＞1%，具体数值无法给出，误差多少没法考核，准确测量成为难题。

    随着国家节能减排要求日益提高，对流量测量的准确度要求也越来越高，市场急需一种能够准确测量流量，而且直管段长度要求较短的差压式流量仪表。天津市润泰自动化仪表有限公司通过研制实验，开发了整流式流量计产品，该产品具有所需直管段短、测量精度高、永久压力损失小等特点，是一种应用范围广、测量精度高的节能型仪表。

    1 整流式流量计测量原理和流量计算方法

    为解决现场直管段长度不足，又要保持流量仪表具有较高的准确度，国际标准化组织及全国工业过程测量和控制标准化技术委员会多年来一直建议采用图 1^［3］及其它形式的各类流动调整器。

    在长期的实践过程中，人们发现缩小流动调整器与孔板节流件之间的距离，对测量精度影响不大。因此，设想将流动调整器与孔板节流件合二为一，即直接将板式流动调整器作为测量流量的节流件，这样做不仅节约成本，还解决了已很紧张的直管段长度。在此理念启发下，2002 年美国 Rose-mount 公司首先根据 AGA-ASME( 图 1a) 的四管流动调整器推出了称为调整孔板( Conditioning Orifice) 的四孔孔板( 图2) ，据称可以将直管段长度缩短至 2D，仍可维持较高准确度^［4］。天津润泰公司根据板式流动调整器( 图 1b、c)具有易于加工、安装、改善流体流场效果良好、压损较低的特点，采用标准孔板流量测量原理，结合我国多数工业现场的工况条件，设计开发了整流式流量计。整流式流量计测量原理与孔板节流装置测量原理一样，遵循流体力学原理和伯努利方程，只是节流件由具有一个同心园的孔板变成根据函数计算确定的由多个孔组成的多孔节流件。多孔节流件不能照搬板式流动调整器，应同时具有板式流动调整器的整流功能和孔板的流量测量作用。