1. 概述
标准孔板是一种标准差压式标准孔板,是由一次检测件(节流件)和二次装置(差压变送器和 流量显示仪)组成,广泛应用于气体、蒸汽和液体的流量测量。
节流式差压标准孔板应用范围广泛,至今尚无任何一类标准孔板可与之比拟,所有单相流体,包 括液、气、蒸汽等皆可测量,部分混相流,如气固、气液、液固等亦可应用,一般工业生产过程 的管径、工作状态(压力、温度)皆可测量。为适应广泛的使用需要,检测件节流装置已开发数十 种之多,但大多数检测件仍研究得并不充分,只有有限品种(孔板、喷嘴和文丘里管)曾进行过深 人的试验研究,并形成为标准节流装置。标准节流装置是全世界通用的,并得到国际计量组织的 认可,对标准节流装置的试验研究是国际性的,其他标准孔板一般只限于个别厂家或科研群体进行, 因此其研究的广度和深度不可同日而语。标准节流装置积累了极其丰富的资料,使得它无需实流 校准而可预估流量与输出信号的关系及其测量误差.在全部标准孔板中是唯一的。
标准孔板,严格按照国家标准加工生产,从而确保了测量的准确度。

2. 系统组成
标准孔板系统的典型组成如右图所 示,一般而言,系统包括:
孔板节流装置:使管道中的流体在 节流件前后产生与流量相应的压力 差;
差压变送器:测量节流装置前后的 压力差并将其转换为标准信号(如:
4~20mA 直流电流信号);
流量积算仪:将差压变送器传送来 的差压信号经开方计算,温度/压力 补偿(可选)等运算后,转换为实 际流量,并显示瞬时流量及累计流 量;
温度传感器:测量流体实际温度。 该信号被送至流量积算仪做温度补 偿用。温度传感器为可选部件,仅 在需要进行温度补偿的应用场合配 备。一般而言,气体或蒸汽流量需 要进行温度补偿,液体由于温度膨胀相对较小,不需要温度补偿;
压力变送器:测量流体实际压力。该信号被送至流量积算仪做压力补偿用。压力变送器 为可选部件,仅在需要进行压力补偿的应用场合配备。一般而言,气体或蒸汽流量需要 进行压力补偿,液体由于可压缩比不高,不需要压力补偿;
其他安装附件:如三阀组,导压管,冷凝器等。
3. 工作原理
3.1. 流体通过节流装置的流动情况
流体通过孔板的流动情况如右图所示。在 I-I 截面前, 流体尚未受节流件的影响,管道内流速分布同节流件前较 长直管段形成的规则速度分布(称为充分发展管流),管道轴 心处的静压与管壁处的静压相等; I-I 截面后(约 0. 5D~2D), 流体开始受节流件的影响,靠近管壁的流体向中心加速, 平均流速 í1 逐渐升高,直至 II-II 截面(孔板开孔后一定距 离),流束收缩到最小,平均流速达最大值 í2,这是因为流 体的惯性使得流束经孔口后有射流现象;自 II-II 截面后,流 束开始膨胀,直至 m-m 截面,又恢复到 I-I 截面前的情况, 此时平均流速由 í2 逐渐降低至 í3,与平均流速相对应的 静压 p 亦经历由低到高再恢复到低值。在流体进入节流件 前、后的管壁附近形成涡流,流体微团不仅有横向脉动, 而且还有逆向运动,是一种非常复杂的流动状态,孔板(或 喷嘴)的压力损失很高,就是这些涡流能量耗散造成的。

由上可见,孔板的节流(束流)作用使得流体在孔板 的前后形成压力差,根据流动连续性原理和伯努利方程可 以推导出差压与流量之间的关系而求得流量。
3.2. 流量方程
根据运动流体连续性方程和伯努利方程,可推导出流量与孔板前后差压间的关系,即流量方 程如下:(推导过程略)

其中:qm,qv——分别为质量流量(kg/s)和体积流量(m3/s); C——流出系数;
å——可膨胀系数; d——节流件开孔直径,m; â——直径比,â=d/D; D——管道内径;
ñ1——被测流量密度,kg/m3; Äp——差压值,Pa
4. 其他形式

环形 偏心

圆缺 双重