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技術(shù)文章

節(jié)流流量傳感器應(yīng)用之路在何方？

閱讀：11發(fā)布時(shí)間：2026-7-14

近十年來(lái)，新型節(jié)流流量傳感器(一種對(duì)安裝直管段長(zhǎng)度要求較短、準(zhǔn)確度仍較高的流量?jī)x表)，在我國(guó)引進(jìn)、開發(fā)、推廣應(yīng)用異?；钴S。由于在推廣中急功近利，炒作過(guò)熱，條件尚未成熟，就呼吁大力推廣，已造成多起嚴(yán)重事故。如何穩(wěn)步推廣應(yīng)用新型節(jié)流流量傳感器，引起了業(yè)界的普遍關(guān)注。

經(jīng)典節(jié)流流量傳感器不再輝煌

經(jīng)典節(jié)流流量傳感器應(yīng)用的歷史超過(guò)百年，積累了豐富的科研數(shù)據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，制定了標(biāo)準(zhǔn)無(wú)需標(biāo)定，可承受惡劣工況，生產(chǎn)成本低，性價(jià)比較高。但它也存在不少缺點(diǎn)，如：易于堵塞，壓損較大，準(zhǔn)確度難以長(zhǎng)期維持，特別是根據(jù)ISO5167-2003新標(biāo)準(zhǔn)，要維持±0.5~1%的準(zhǔn)確度，經(jīng)典節(jié)流流量傳感器的前安裝直管段長(zhǎng)度需30~40D。雖可對(duì)在應(yīng)用中偏離標(biāo)準(zhǔn)的影響進(jìn)行估算。但這種估算僅僅只是增加計(jì)量的不確定度，而無(wú)益于準(zhǔn)確度的提高。市場(chǎng)迫切需要一種既可耐惡劣工況，價(jià)格適中，對(duì)安裝直管段長(zhǎng)度不高又能維持較高準(zhǔn)確度的新型節(jié)流流量傳感器。

新型節(jié)流流量傳感器的原理

差壓流量?jī)x表種類可達(dá)幾十，萬(wàn)變不離其宗，其原理都基于能量守恒與質(zhì)量守恒這兩個(gè)物理公式，即由于流體流通的橫截面積和/或流動(dòng)通道的變化所引發(fā)的差壓是流體流速、流體通道和流體特性的函數(shù)。

多孔孔板

多孔孔板與經(jīng)典孔板相比較，的特點(diǎn)是：多孔孔板的節(jié)流件除了節(jié)流還有整流的作用，它解決了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的直管段長(zhǎng)度不長(zhǎng)又可以達(dá)到必要的準(zhǔn)確度的矛盾。在直管段長(zhǎng)度較短（5~10D）的情況下，仍可達(dá)到±1%的準(zhǔn)確度，值得關(guān)注。

2002年，由美國(guó)Ro s emo u n t推出的調(diào)整孔板（Conditioning Orifice Plate），了這類節(jié)流流量傳感器，繼調(diào)整孔板之后，2004年美國(guó)A+Flowt ek公司推出了平衡式流量?jī)x表，2007年進(jìn)入中國(guó)；我國(guó)天津某公司于2008年，推出了結(jié)構(gòu)不同于美國(guó)A+Flowtek的整流式流量傳感器。而測(cè)試數(shù)據(jù)表明，在前直管段僅2D時(shí)，準(zhǔn)確度可達(dá)±1%，為5D時(shí)，準(zhǔn)確度可達(dá)±0.3%，β值建議取0.5～0.65之間。在前直管段長(zhǎng)度約30D的條件下，對(duì)上述的三種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了流出系數(shù)的重復(fù)性、不確定度、線性度的測(cè)試比較，技術(shù)性能難分伯仲。

多孔孔板的計(jì)算與孔板類似，主要區(qū)別是如何計(jì)算β值。首先需算出它的流通面積Aef。

內(nèi)錐流量傳感器

對(duì)于內(nèi)錐流量傳感器，流體是通過(guò)節(jié)流件錐體與管壁形成了具有整流作用的環(huán)形通道。這種環(huán)形通道節(jié)流方式可在確保較高準(zhǔn)確度的前提下，對(duì)前直管段長(zhǎng)度的要求比孔板低得多。美國(guó)科羅拉多工程實(shí)驗(yàn)室（CEESI）對(duì)其進(jìn)行了測(cè)試，數(shù)據(jù)公布在API MPMS22.2中，測(cè)試報(bào)告宣稱，不僅直管段要求短，而且壓損也比孔板低一些。

內(nèi)錐流量傳感器β值的計(jì)算，仍需通過(guò)流通面積A時(shí)來(lái)計(jì)算當(dāng)量直徑dV。

內(nèi)錐流量傳感器在我國(guó)21世紀(jì)初期，在缺乏充分研究、測(cè)試，沒有標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程的情況下，而又過(guò)熱炒作，廠家為追逐利潤(rùn)，忽視質(zhì)量紛紛仿制；用戶不分場(chǎng)合到處濫用，造成多起嚴(yán)重事故。

針對(duì)內(nèi)錐流量傳感器的不足，我國(guó)近幾年相繼推出了槽道、內(nèi)文丘利、梭式等新型節(jié)流流量傳感器。

槽道流量傳感器

由金湖統(tǒng)創(chuàng)司推出，節(jié)流件為一紡錘體（圖１），具有較長(zhǎng)的中段，用4個(gè)導(dǎo)流片來(lái)固定節(jié)流件，從力學(xué)角度看較內(nèi)錐安全、可靠。但作為節(jié)流件的紡錘體過(guò)長(zhǎng)，不僅加大了加工成本，也增大了摩阻，壓力損失在相同的β值下，約為內(nèi)錐的2/3。如維持±1%精確度，前直段不得小于5D。

梭式流量傳感器

梭式流量傳感器尾部可使加速的流體在擴(kuò)張的通道中，不分離的條件下減速增壓，使不可恢復(fù)壓損降至最小。樣機(jī)初測(cè)表明：β=0.64時(shí)，流出系數(shù)誤差為±0.3%，壓損僅為槽道的2/3，內(nèi)錐的1/3。

環(huán)楔流量傳感器

近幾年推出一種新型差壓流量傳感器。據(jù)稱，這種流量傳感器增加了量程比，減小了壓損，增加了耐磨性。美國(guó)科羅拉多工程試驗(yàn)室曾對(duì)其進(jìn)行了測(cè)試，確定了流出系數(shù)及膨脹系數(shù)等有關(guān)數(shù)據(jù)，但仍不夠充分。對(duì)以上所述的優(yōu)點(diǎn)，筆者有所質(zhì)疑，它的結(jié)構(gòu)與文丘里管有相似之處，只是增大了擴(kuò)張角，又如何保證流體不分離而減小壓損？

教訓(xùn)與建議

前車之覆，后車之鑒近七、八年以來(lái)我國(guó)流量業(yè)界根據(jù)市場(chǎng)需求，引進(jìn)和自行開發(fā)了不少新型節(jié)流流量傳感器，成績(jī)斐然。在推廣應(yīng)用過(guò)程中必然會(huì)面臨不少問題，生產(chǎn)廠家應(yīng)根據(jù)這些問題，認(rèn)真逐一解決，才有可能使產(chǎn)品日益。遺憾的是不少?gòu)S商為利所惑，熱衷于炒作，忽視產(chǎn)品的改進(jìn)。如內(nèi)錐流量傳感器在已知單臂懸掛易折斷，后錐取壓孔易堵、壓損較大（僅次于孔板）的情況下，不僅未認(rèn)真改進(jìn)，反而呼吁大力推廣。結(jié)果，發(fā)生了機(jī)毀人亡的嚴(yán)重事故。當(dāng)前，爆炸聲余音未了，炒作的沉渣似又泛起，應(yīng)引起國(guó)內(nèi)業(yè)界的嚴(yán)重關(guān)注。

少說(shuō)空話，多干實(shí)事由于影響流量?jī)x表的因素較多，在研發(fā)過(guò)程中有不少數(shù)據(jù)，無(wú)法通過(guò)理論推導(dǎo)來(lái)確定；在推廣應(yīng)用開始的一個(gè)階段，所遇到的不少問題都只能腳踏實(shí)地用試驗(yàn)來(lái)逐一解決；而故弄玄虛、炒作理念是無(wú)濟(jì)于事的。

測(cè)試數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn) 在研發(fā)、改善流量?jī)x表的過(guò)程中，只有腳踏實(shí)地去做試驗(yàn)，以積累成千上萬(wàn)的數(shù)據(jù)。為使新型流量?jī)x表在推廣過(guò)程中穩(wěn)步前進(jìn)，需要對(duì)這些數(shù)據(jù)認(rèn)真整理，去偽存真。必要時(shí)對(duì)有疑惑的數(shù)據(jù)還應(yīng)重新測(cè)試予以核實(shí)、印證。在此基礎(chǔ)上歸納、整理、總結(jié)、提高所撰寫的標(biāo)準(zhǔn)才有實(shí)用、推廣價(jià)值，使生產(chǎn)廠家有數(shù)可依，使用者有據(jù)可查。

標(biāo)準(zhǔn)是測(cè)試數(shù)據(jù)的升華與提高；而一個(gè)切實(shí)可行的標(biāo)準(zhǔn)也必須建立在大量嚴(yán)謹(jǐn)可靠的測(cè)試數(shù)據(jù)上，否則，將難以實(shí)施，只是一紙空文而已。

評(píng)估新型節(jié)流流量傳感器的校驗(yàn)裝置

新型節(jié)流流量傳感器的特點(diǎn)都宣稱具有安裝直管段短而確保準(zhǔn)確度高的性能，只有通過(guò)專用的阻力件流量校驗(yàn)裝置所試數(shù)據(jù)才能令人信服。國(guó)外已建立這種裝置，開展十多年的測(cè)試、研究，很遺憾我國(guó)尚未引起足夠重視。

標(biāo)準(zhǔn)的制定

近百年以來(lái)，經(jīng)典節(jié)流流量傳感器由于制定了標(biāo)準(zhǔn)，才可能在上世紀(jì)中期取得流量市場(chǎng)近70%的份額。但隨著工業(yè)的現(xiàn)代化，新型流量?jī)x表不斷推出，要順利推行這些儀表，首先需要制定標(biāo)準(zhǔn)。電磁、超聲均已著手制定標(biāo)準(zhǔn)，而新型節(jié)流流量傳感器由于種類較多，制定標(biāo)準(zhǔn)雖有一定難度也必須考慮，否則又將無(wú)序?yàn)E造，無(wú)據(jù)選用，難以避免發(fā)生重大事故。

有關(guān)制定標(biāo)準(zhǔn)的條件，如何制定，由于篇幅限制，請(qǐng)參閱API MPMS22.2“差壓式流量?jī)x表測(cè)試備忘錄"。

小結(jié)

從中天之日到夕陽(yáng)西下經(jīng)典節(jié)流流量傳感器問世已有百余年的悠久歷史。但其致命的弱點(diǎn)是必需具有30~40D的安裝直管段長(zhǎng)度，才可能保證有±1%的準(zhǔn)確度。對(duì)于現(xiàn)代化的工業(yè)，不可能滿足這個(gè)苛刻的條件，只能是無(wú)可奈何花落去了。

初露鋒芒但并不為應(yīng)對(duì)經(jīng)典節(jié)流流量傳感器的不足，近十年推出了以縮短安裝直管段長(zhǎng)度而確保準(zhǔn)確度為特點(diǎn)的環(huán)形通道、多孔孔板等多種新型節(jié)流流量傳感器，初露鋒芒即有令人矚目的表現(xiàn)。但它與經(jīng)典節(jié)流流量傳感器相比，還是比較稚嫩，如果在條件尚不成熟就不顧后果全面、大力推廣，必將重蹈覆轍，發(fā)生令人難以接受的嚴(yán)重事故?？茖W(xué)試驗(yàn)與建立標(biāo)準(zhǔn) 為什么經(jīng)典節(jié)流流量傳感器能經(jīng)歷百余年輝煌的歷史？靠的是反復(fù)認(rèn)真進(jìn)行科學(xué)試驗(yàn)，再將試驗(yàn)結(jié)果用于現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行驗(yàn)證，如此不斷地測(cè)試、提升。將這些成果總結(jié)成為標(biāo)準(zhǔn)，才有穩(wěn)固的基礎(chǔ)。令制造有法可依，使用有據(jù)可查。

阻力件試驗(yàn)勢(shì)在必行新型節(jié)流流量傳感器的特點(diǎn)在于無(wú)需較長(zhǎng)的直管段長(zhǎng)度，即可維持較高的準(zhǔn)確度，這個(gè)特點(diǎn)必須由廠家用科學(xué)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)予以驗(yàn)證，且由第三方予以證明，而不能只是引經(jīng)據(jù)典，用別人的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)證明自己產(chǎn)品的技術(shù)性能。要?jiǎng)?chuàng)立民族的品牌，沒有捷徑可走，必須腳踏實(shí)做實(shí)驗(yàn)，一絲不茍測(cè)數(shù)據(jù)。研發(fā)新型節(jié)流流量傳感器，阻力件試驗(yàn)勢(shì)在必行，建立相應(yīng)的試驗(yàn)室迫在眉睫。

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