選用文丘里等節(jié)流裝置考慮要點(diǎn)
文丘里等節(jié)流裝置應(yīng)用領(lǐng)域極其廣泛，封閉管道各種測(cè)量對(duì)象都有應(yīng)用：常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫；流體方面，單相、混相、潔凈、臟污；流動(dòng)條件方面：亞音速流、臨界流、脈動(dòng)流；工作狀態(tài)方面，管徑方面，從幾毫米到幾米。并且在上述各方面都有大量的理論和實(shí)踐的資料可供參考。
文丘里等節(jié)流裝置三個(gè)組成部分一直在更新發(fā)展著，尤其80年代以后借助微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、新材料及*加工技術(shù)的發(fā)展，差壓轉(zhuǎn)換和流量顯示計(jì)算部分有突破性進(jìn)展。文丘里等節(jié)流裝置無論可靠性，精確度及功能多樣化已今非昔比。近年一些創(chuàng)新思路，如一體式、定值節(jié)流件等的開發(fā)更使它有中興的感覺。
文丘里等節(jié)流裝置的關(guān)鍵部分--檢測(cè)件是最難更新?lián)Q代的部分，現(xiàn)在亦有了新的發(fā)展思路，即把流量測(cè)量工作者、流體力學(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)工作者三方面人員的特長(zhǎng)結(jié)合起來可以有效地攻下這個(gè)堡壘?？梢灶A(yù)計(jì)，文丘里等節(jié)流裝置在流量計(jì)中仍會(huì)占據(jù)重要的位置。
選用考慮因素的五個(gè)方面為儀表性能、流體特性、安裝條件、環(huán)境條件和經(jīng)濟(jì)因素，現(xiàn)分述如下。
1儀表性能方面
(1) 精確度、重復(fù)性、線性度、流量范圍和范圍度
標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置規(guī)定有嚴(yán)格的使用范圍，包括管徑、節(jié)流件孔徑、直徑比、雷諾數(shù)范圍、管壁粗糙度等。在這些使用范圍內(nèi)可以應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)文件（GB/T 2624）中提供的流出系數(shù)和可膨脹性系數(shù)，如表4.4所示。應(yīng)該指出，非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的使用范圍及其計(jì)算式僅作參考，一般來說，它要可靠地應(yīng)用還是實(shí)流校準(zhǔn)為好。如果節(jié)流裝置進(jìn)行個(gè)別實(shí)流校準(zhǔn)，則其使用范圍不受表列參數(shù)限制，例如開封儀表廠曾實(shí)流校準(zhǔn)管徑達(dá)DN1600的文丘里管流量計(jì)用于水流量計(jì)量，又如標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定管徑應(yīng)不小于DN50，現(xiàn)在使用的小管徑節(jié)流裝置則遠(yuǎn)低于此值，但是它們必須逐臺(tái)進(jìn)行個(gè)別校準(zhǔn)才能投用。由表4.4可見，標(biāo)準(zhǔn)噴嘴的流出系數(shù)的不確定度遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)孔板，這是由于廓形節(jié)流件的精確復(fù)制比較困難，如果標(biāo)準(zhǔn)噴嘴進(jìn)行實(shí)流校準(zhǔn)，則亦可得高精確度。文丘里等節(jié)流裝置的精確度在很大程度上決定于現(xiàn)場(chǎng)的使用條件，如果節(jié)流裝置的制造質(zhì)量符合要求，則影響因素主要為兩方面：流體的物性參數(shù)的確定和流體流動(dòng)特性是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。這兩方面我們?cè)诹黧w特性和安裝條件中再談。
整套流量計(jì)的精確度還決定于差壓變送器和流量顯示儀的精確度。目前有一種傾向盡量采用高精度的差壓變送器，在流量測(cè)量不確定度計(jì)算式可以看到，當(dāng)其他參數(shù)的精確度不高時(shí)采用高精度差壓變送器并不能起多大作用。流量顯示儀的作用主要在監(jiān)視運(yùn)行參數(shù)的穩(wěn)定性等方面，它的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換精度一般是無問題的。因此，要提高測(cè)量的精確度應(yīng)有一個(gè)全面估計(jì)，這樣才能作出技術(shù)經(jīng)濟(jì)性方案的選擇。
我們?cè)俅螐?qiáng)調(diào)，文丘里等節(jié)流裝置是一種從設(shè)計(jì)、制造到安裝使用要求很嚴(yán)格的儀表，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的失誤都會(huì)產(chǎn)生很大的誤差，反過來說，如果你嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，它的精確測(cè)量是可保證的。文丘里等節(jié)流裝置的重復(fù)性與其他流量計(jì)（電磁式，容積式，渦輪，渦街等）相比要低，其原因?yàn)檩敵鲂盘?hào)為模擬值易受干擾，尤其差壓引壓管線這一環(huán)節(jié)易使信號(hào)產(chǎn)生干擾波動(dòng)，正是由于重復(fù)性不高，影響到其精確度的提高。
文丘里等節(jié)流裝置的輸出信號(hào)與流量為平方關(guān)系，是非線性儀表，這是造成范圍度窄的原因，實(shí)際上節(jié)流裝置在廣闊的雷諾數(shù)范圍內(nèi)其流出系數(shù)是穩(wěn)定的，因此目前采用兩種(或多種)量程的差壓變送器可以拓寬其范圍度(大于10:1以上)。近年已投用的彈性加載變面積變壓頭節(jié)流裝置則應(yīng)用其他工作原理增加其范圍度(可達(dá)100:1)。
⑵壓力損失
文丘里等節(jié)流裝置壓力損失大是它的一個(gè)弱點(diǎn)，但是若仔細(xì)分析一下這里還有一些選用時(shí)可以選擇的余地。在文丘里等節(jié)流裝置各類節(jié)流裝置中孔板和噴嘴是壓損較大的節(jié)流件，不過這里亦有差別。在同樣的流量及β值時(shí)噴嘴的壓損只為孔板壓損的30%-50%，也就是說噴嘴是較低壓損的。各種流量管（文丘里管、道爾管、羅洛斯管、通用文丘里管等）則是低壓損的節(jié)流裝置，它們壓損僅為孔板的20%，甚至低達(dá)5%-10%。這些節(jié)流裝置的開發(fā)應(yīng)用是今后一個(gè)努力方向。當(dāng)然，另一類動(dòng)壓頭式文丘里等節(jié)流裝置（均速管流量計(jì)）則以低壓損著稱。
2 流體特性方面
流體特性分兩方面考慮。
?、帕黧w的腐蝕、磨蝕、結(jié)垢、臟污等
這些特性對(duì)流量計(jì)使用的可靠性造成很大的威脅。文丘里等節(jié)流裝置是以幾何尺寸來確定流量與信號(hào)的關(guān)系的，在長(zhǎng)期使用中保持幾何尺寸恒定成為保證測(cè)量精確度不變的關(guān)鍵因素。在使用中幾何尺寸變化不易覺察，也就是說流量特性已變而不知道，這是很危險(xiǎn)的。如何對(duì)付這個(gè)困難問題仍在探索中，例如采用可換孔板節(jié)流裝置就是為了便于檢查而采取的措施，另外采用并聯(lián)測(cè)量管路可以定期檢查清洗等等。流體的上述特性甚至用戶都不一定*掌握的，需要了解流體這些特性以便采取預(yù)防措施，在不明確的情況下有時(shí)需要進(jìn)行一些試驗(yàn)。
(2)流體物性參數(shù)的確定
流體物性參數(shù)包括密度、粘度、等熵指數(shù)、濕度等，這些參數(shù)有的直接進(jìn)入流量方程，有的對(duì)流出系數(shù)、可膨脹性系數(shù)等產(chǎn)生影響。在這些參數(shù)中密度是最重要的。對(duì)密度的精確度與對(duì)差壓的精確度有同等數(shù)量級(jí)的要求，但是密度的精確確定卻遇到了困難，它是影響文丘里等節(jié)流裝置精確度提高的一個(gè)重要原因。密度精確度不高的原因是，一般借助密度與組分、壓力和溫度的函數(shù)關(guān)系確定它，但是這個(gè)關(guān)系式的精確度數(shù)量往往并不明確，尤其對(duì)于混合物普遍缺乏精確的函數(shù)式。在這種情況下采用密度計(jì)測(cè)量是較好的，但是遺憾的是目前密度計(jì)品種規(guī)格不能滿足實(shí)際需要，并且價(jià)格貴，可靠性不高亦阻礙其廣泛使用。
粘度的精確度要求可以低些，它是用來計(jì)算雷諾數(shù)的，而雷諾數(shù)對(duì)流出系數(shù)的影響并不敏感；粘度的另一作用是確定被測(cè)介質(zhì)是否為牛頓流體，目前流量測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)都限定被測(cè)介質(zhì)應(yīng)為牛頓流體。而由于石油化工等工業(yè)的發(fā)展，愈來愈多非牛頓流體需要測(cè)量，因此粘度這個(gè)參數(shù)今后會(huì)引起更大的重視的。
流體物性參數(shù)的確定除混合流體外，在高參數(shù)(高壓、高溫、低溫等)領(lǐng)域遇到了困難。許多物性參數(shù)缺乏高參數(shù)下的數(shù)據(jù)。
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