一体化孔板资料.docx
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一体化孔板资料
一体化节流式流量计
操作/选型指南
冀制00000154
河北省标准计量技术发展中心
一体化节流式流量计
目录
1、前言及外观介绍
2、工作原理及依据
3、产品特点
4、量程扩展说明
5、技术参数
6、型谱
7、安装和维护
8、系统构成及设备选配
9、流量范围
10、前后直管段
11、主选差压变送器及流量积算仪特点
12、宽量程10：
1计算书
1前言及外观介绍
标准孔板和喷嘴作为节流件的流量测量装置是目前工业生产及贸易结算中应用最广泛的流量测量装置之一，是唯一不需实标的流量测量设备，具有结构简单、耐高温、使用寿命长、稳定可靠等优点，在目前的所有流量测量方法尤其蒸汽计量中仍占有最高的使用比例；但传统节流件不足之处是流量测量范围小、安装复杂以及堵、漏、冻等问题。
本产品力求充分继承传统节流件的优点，并利用现代技术和产品克服其缺点，为用户提供一个稳定、可靠、（准）免维护并有标准依据的流量测量方法。
一体化节流式流量测量装置外观介绍：
一体化流量测量装置外形
2工作原理及依据
充满管道的流体经过管道内的节流装置，流束将在节流件处形成局部收缩，于是在节流件前后产生了压力差（差压），根据流动连续性原理和伯努利方程可推导出差压与流量之间的关系：
差压与流量间为函数关系
qm=C/（1-β4）0.5επ/4d2（2ρ△P）0.5
qm：
质量流量；C：
流出系数；d：
节流件开孔；β：
直径比d/D；ρ：
流体密度；ε：
可膨胀系数
计算与加工方式完全符合GB/T2624-1993国家标准
3产品特点
3.1节流装置和差压变送器甚至压力、温度变送器做成一体，节约安装、维护工作量及费用。
3.2采用抗冻式设计，对于蒸汽测量不需防冻液和保温处理，没有冷凝弯带来的水柱误差。
3.3可在线补偿流出系数C、膨胀系数ε、工况管道内径D、工况开孔d等，使量程比达20：
1。
3.445度取压阀便于清理取压孔（脏污或易结晶介质堵塞取压孔），也便于系统的在线维护。
3.5节流件采用锻制不锈钢一体加工，确保了节流件的强度，并使可能的泄漏点为最少！
3.6内嵌蒸汽计量专用软件（GB/T2624-1993）和天然气计量专用软件（SY/T6143-1996，AGA8）。
3.7采用HART协议作为信号传输，充分发挥了智能变送器的优良性能。
使量程得到实质性的扩展。
3.8提供不间断电源仪表箱，断电后系统仍可工作10～30天。
3.9预留压力传感器接口，避免了压力传感器的安装成本。
3.10采用防盗式取压阀和排污阀，适用于贸易结算。
4量程扩展说明
充满管道的流体流经管道内的节流装置，在节流件附近造成局部收缩，流速增加；在其上下游两侧产生压力差。
根据流动连续性原理和伯努利方程可推导出差压与流量之间的关系：
qm=C/（1-β4）0.5επ/4d2（2ρ△P）0.5
qm：
质量流量；C：
流出系数；d：
节流件开孔；β：
直径比d/D；ρ：
流体密度；ε：
可膨胀系数
其中节流装置的流出系数C由Stolz方程给出。
当采用角接取压时：
C=0.5959+0.0312β2.1-0.1840β8+0.0029β2.5（106/ReD）0.75+0.090L1β4（1-β4）-1-0.0337β3
式中，ReD为管道雷诺数，ReD=4qm/πμD；μ为流体动力粘度；D为管道内径。
当介质为可压缩流体时，计算可膨胀性系数的公式为：
ε=1-（0.41+0.35β4）△P/KP
式中，K为流体的等熵指数；P为节流件上游的绝对静压。
d=d20（1+λd（t-20））
D=D20（1+λD（t-20））
式中，d20、D20分别为20℃时的节流件和管道内径；λd、λD分别为节流件和管道的线胀系数。
其中C和ε随△P（ReD）变化曲线见表1、表2，宽量程计算书见附表。
ε
可膨胀系数ε和流出系数C，随差压变化示意图
传统仪表难以实现这种多变量非线性的在线补偿计算，所以将公式简化为传统方法：
qm=K（△P）0.5
将C/（1-β4）0.5ε20.5π/4d2简化为常数K，为了确保简化后的计算精度，同时考虑差变在小流量段的精度，所以节流式流量限定流量比为3:
1。
●解决量程限制的手段1
使用高精度差压变送器（0.075%），4~20mA输出和智能仪表，通过程序使C和ε随△P的变化而多段插值逼近，解决了上述计算问题，使量程比扩展为6:
1~9:
1。
如果在使用过程中超过了此量程范围，可重新计算来调整差压变送器和智能仪表量程，使实际量程比达到15:
1。
●解决量程限制的手段2
智能差压变送器和显示仪表间的信号传输采用HART协议作为信号传输，采用数字传输后可从差压变送器D/A电路前直接读取差压膜盒最大范围的△P值，发挥差压变送器全量程段的性能，同时嵌入蒸汽和天然气采用专用标准和软件，除补偿C和ε外，同时补偿d、D、等熵指数、运动粘度、压缩系数等。
使量程比扩展为10:
1~20:
1。
对于超出上述量程范围的数据没有任何意义，只能做为参考，如果要参考则必须在线调整差压变送器的零点，对于蒸汽必须通过取压阀调整“冷凝平衡”。
特别声明：
1、以上扩展量程方法是在保证系统精度和国家标准范围内进行。
2、超越上述量程比时系统仍能继续测量，但不能保证标称精度，故不在讨论之中。
3、实际量程比需要根据具体工况并依据国标计算得出。
5技术参数：
管道直径
mm
整体锻制节流件
优选（定值）
50、80、100、125、150、200、250、300
次选
（25）,65，175，225，275，325
传统角接取压节流件
350，400，500，600，700，800，900，1000
定值节流件β20
ISA1932喷嘴
0.44、0.56、
标准孔板、耐磨孔板
0.44、0.52、0.65
节流件材质
优选1Cr18Ni9Ti
次选304
温度范围
水
环境温度
0～75℃
介质温度
0～200℃
干气体
环境温度
-25～75℃
介质温度
-25～200℃
湿气体
环境温度
0～75℃
介质温度
0～200℃
蒸汽
环境温度
-25～75℃
介质温度
100～350℃
压力范围
2.5Mpa、4.0Mpa
相对湿度
年平均≤95%
范围度
（量程比）
6:
1
选用0.1%差压变送器，4～20mA宽量程流量积算仪
6:
1～9:
1
选用0.075%差压变送器，4～20mA宽量程流量积算仪
10:
1～15:
1
选用0.075%差压变送器，HART/4～20mA宽量程流量积算仪
流量范围
与传统节流装置相同，（受诸多因素影响，本公司可向您提供有关咨询服务）
系统精度
±1%
不确定度
诸多因素影响，本公司可向您提供有关咨询服务
防护等级
IP67
防爆等级
iaⅡcT2-T5本安防爆（可选）
供电电源
85～265VAC50HZ或24VDC
夹持件材质
A3钢、20#钢（可选）、1Cr18Ni9Ti（可选）
法兰密封面标准
DN300以下采用化工部40㎏对焊法兰（HG2195），实配法兰则根据实际定货情况；DN300以上，由于采用传统角接取压节流件，法兰采用JB4702标准
6型谱及用户咨询单
6.1一体式节流式流量测量装置型谱
ZHY
说明1：
无特殊要求，法兰材质：
A3钢。
说明2：
流量积算仪、压力变送器型谱请见另页
说明3：
定货时请提供《用户咨询单》
6.2用户咨询单
购货单位
数量
地址
邮编
联系人
电话
传真
工况条件
最小
常用
最大
流量
kg/h,m3/h
kg/h,m3/h
kg/h,m3/h
温度
℃
℃
℃
压力（表压）
MPa
MPa
MPa
气体状态
□工作状态
□0℃，101325Pa
□20℃，101325Pa
介质/管道/环境/节流件信息
被测介质
介质密度①
Kg/m3（20℃）
介质粘度①
mPa.S
介质湿度②
%（20℃）
管道内径D20
mm
孔板内径③d20
mm
环境最低温度
℃
环境最高温度
℃
管道材质
管道形式
水平
取压阀形式
□防盗□普通
允许压力损失
KPa
节流件
□标准孔板
□ISA1932喷嘴
□耐磨孔板
信号/二次仪表信息
流量
□4~20mA
□HART协议
压力
□4~20mA
□一体安装
温度
□4~20mA
□Pt100
□热电偶
数据输出
□微打
□RS485用户协议
□RS485ModBus协议
信号输出
□4~20mA
□报警输出
□报警/批量控制输出
外供电源
□220VAC
□24VDC
□不间断电源，天
仪表型号确认④备注
一体化流量装置
差压变送器
流量积算仪
压力变送器
温度变送（传感）器
计算结果⑤
最大差压
KPa
常用差压
KPa
最小差压
KPa
d20
mm
常用C
常用ε
其它
编号：
注①：
蒸汽、水、理想气体不用填写；注②：
气体时填写；注③：
已有孔板时填写
注④：
可由厂家代填；注⑤：
由厂家填填写；斜体可不填写，其它必须填写或钩选
计算者签字/时间：
用户确认签字/时间：
7安装和维护
7.1外型图及安装示意图
图1.蒸汽,水测量向下安装形式图2.蒸汽测量向上（室外安装）形式
图3.DN300以下气体测量图4.DN350以上蒸汽测量图5.DN350以上（所有口径煤气）气体测量
安装尺寸
图1：
单位:
mm
D
50
80
100
125
150
200
250
300
W
178
203
217
239
257
295
333
369
H
382
398
413
426
440
468
495
520
图2：
单位:
mm
D
50
80
100
125
150
200
250
300
W
178
203
217
239
257
295
333
369
H
500
525
540
561
575
617
655
688
图3：
单位mm
D
50
80
100
125
150
200
250
300
W
178
203
217
239
257
395
333
369
H
388
413
428
449
463
505
543
576
图4：
单位mm
D
350
400
450
500
550
600
650
700
W
84
94
96
96
100
110
130
142
H
611
636
661
696
721
746
771
796
图5：
单位mm
D
350
400
450
500
550
600
650
700
W
84
94
96
96
100
110
130
142
H
490
515
540
575
600
625
650
675
7.2安装说明
7.2.1在安装时，应注意流体流向并与管道轴线垂直安装，节流件前端面与管道轴线垂直度在±1°以内。
7.2.2节流件与管道必须同心，其同轴度（节流件中心线与上下游管道中心线之间的距离）不应大于（0.0025D）/（0.1+2.3β4）或小于（0.005D）/（0.1+2.3β4）。
7.2.3蒸汽、气体测量：
，变送器部分位于管道上方，整体垂直度偏差须小于3°（否则会使冷凝器失去作用）。
蒸汽室内安装，变送器部分向下，但要注意停表后，表前不能存水。
7.2.4液体测量：
变送器部分向下，整体垂直度偏差须小于3°（否则会产生零点误差）为排除垂直度带来的误差和预防“憋气”问题，当管道充满液体介质后应做“调零”，操作方法如下：
开平衡阀—关取压阀—调差压零点—开取压阀—关平衡阀。
7.2.5三阀的使用与传统三阀组一样。
停用时：
开平衡阀—（立即）关闭取压阀。
启用时：
开取压阀—（立即）关闭平衡阀；开启排污阀时，应在开启平衡阀后进行。
注：
上述“立即”为蒸汽测量时的操作，如果不按上述方法操作，会使差压变送器（人为）损坏。
7.2.6特别注意1：
蒸汽测量时，三阀禁止同时处于开状态。
特别注意2：
蒸汽测量向上安装时，安装位置必须处于良好通风环境。
7.2.7前后直管段的长度不短于孔板计算书所列数据，否则会产生附加误差。
7.3维护
7.3.1防冻问题
蒸汽：
对于200℃以上蒸汽和-20℃以上环境，可不做任何防护，否则厂家免费加装保温板。
加装保温板后，最低环境温度为-25℃。
水：
无抗冻功能，必须安装在0℃以上环境。
湿气体（湿度95%以上）：
无抗冻功能，必须安装在0℃以上环境或仪表整体保温。
7.3.2堵的问题
对于脏物介质会产生“堵”的问题（整个装置为全不锈钢结构，自身不会造成“堵”），可通过装置或差变上的排污阀排污解决。
建议蒸汽用户在仪表启用后进行一次排污处理，蒸汽测量时禁止使用差压排污阀排污。
7.3.3煤气测量时维护的问题
采用蒸汽清扫，方法如下：
关闭双侧取压阀，卸下平衡阀并连接蒸汽管，开蒸汽，分别开关双侧取压阀，达到整体仪表清扫的目的。
注意1：
中毒问题
注意2：
蒸汽温度不能长时间高于差变的最高工作温度，一般为120℃。
7.3.4零点漂移问题
蒸汽测量时，如果的第一次排污不彻底或介质过脏，停汽时造成冷凝水回流通道不畅，产生零点漂移，解决方法：
彻底排污，10％以下小信号切除（不影响工作时的精度）。
7.3.5冷凝平衡：
在蒸汽测量时，当关闭表后阀门时，表内仍维持冷凝循环，实现抗冻功能，这时应调整取压阀，使差压电流维持在3.98~4.00mA间，此调整用于小信号流量数据参考，不会影响仪表正常工作段的精度。
8系统构成及设备选配
8.1流量显示设备性能简介
型号
ZH220-2
ZH220
精度
0.2%
0.1%
量程范围
6:
1~9:
1
10:
1~20:
1
动态补偿参数
C、ε
全参数
温压补偿
有
有
HART接口
无
有
ModBus
无
有
485/232接口
有
有
数据主动上传
有
无
专用计算软件
无
蒸汽、天然气
A/D转换位
16位
24位
多功能时间记录
有
无
打印机接口
无
有
8.2系统构成举例
低成本：
精度1%、量程比6：
1
常用型:
采用智能差压变送器、量程比9：
1、精度1%，配合不间断电源箱适用于供热贸易结算。
饱和蒸汽测量简便方案：
压变直接安装在压力预留口。
采用多参数差压变送器、HART协议传输：
量程比大于15：
1、精度1%，未来主流产品。
9流量范围
9.1雷诺数范围的选择
ISA1932喷嘴
标准孔板、耐磨孔板
7×104≤ReD≤107（0.3≤β≤0.44）
2×104≤ReD≤107（0.44≤β≤0.80）
ReD≥5000（0.2≤β≤0.45）
ReD≥10000（β＞0.45）
角接取压
9.2流量范围选择示例（节流件：
ISA1932喷嘴孔径序列β20：
0.56）
介质
条件、单位
口径
φ50
φ80
φ100
φ150
φ200
φ300
空气
20℃、2㎏/㎝2
m3/n
21.1~
706
33.8~
1800
42.3~
2828
63.4~
6362
84.5~
11310
126.8~
25446
水
（常温常压）
2.82~70.85
4.52~180
6.65~282
8.47~636
11.3~1130
16.9~2544
过热水蒸汽
P=20kgf/cm2（绝压）t=350℃
㎏/h
62.9~
4995
100.6~
12798
125.8~
20100
188.7~
45070
251.6~
80571
377.4~
1812100
饱和水蒸气
干度为1
P=3kgf/cm2（绝压）㎏/h
42.0~
1150
67.2~
2950
84.1~
4600
126.1~
10315
168.1~
18333
252.2~
41260
10前后直管段
10.1所需直管段长度
各种阻流件和节流件之间应安装的最短上游和下游直管段如下表所示：
直径比β
节流件上游侧阻流件形式和最短直管段长度
节流件下游最短直管段长度
单个90弯头或三通（流体仅从一个支管流出）
在同一平面上的两个或多个90弯头
在不同一平面上的两个或多个90弯头
渐缩管（在1.5D至3D的长度内由2D变为D）
渐扩管（在1D至2D的长度内由0.5D变为D）
球型阀全开
全孔球阀全开
0.34
12（6）
16（8）
36（18）
5
16（8）
18（9）
12（6）
5（2.5）
0.52
16（8）
22（11）
44（22）
8（5）
20（10）
24（12）
14（7）
6（3）
0.72
36（18）
42（21）
70（35）
22（11）
38（19）
36（18）
24（11）
8（4）
注：
不带括号的值为“零附加不确定度”的值；
带括号的值为“0.5%附加不确定度”的值；
直管段长度均以直径D的倍数表示，它应从节流件上游端面量起。
11主选差压变送器及流量积算仪特点
11.1FCX差压变送器
高精度：
0.075%、0.1%；
宽量程比：
100：
1；
测量范围极广：
差压范围0-100（50）Pa-10Mpa；
高稳定性和可靠性：
3年免维护；
温度、静压影响极小，可忽略不计；
静压高：
16Mpa、25Mpa、40Mpa；
温度范围宽：
环境温度:
-40℃～+85℃；被测介质温度：
-50℃～+140℃；
基本品的接液膜片为哈氏合金C-276；
带背光液晶表头（可选）；
变送器功能可组态：
线性·平方根·自由编程·PID调节；
体积小，重量轻：
3.5kg；
符合现场总线标准：
4～20mA/HART；
电磁兼容性（EMC）符合IEC61000-4。
11.2ZH220-2流量积算仪
为贸易结算专业设计；
高精度：
0.2%，可按0.1%标定；
温压补偿及宽量程运算后精度小于0.5%；
具有主动上传和应召两种可选通讯模式；
具有万能输入和输入曲线任意编程功能；
具有流量上下限替代功能；
具有停电、故障、停机等时间记录功能。
11.3不间断电源特点
外型尺寸：
350×250×480；
不间断时间：
3~7天；
供电电源：
150~380VAC；
充电时间：
12小时；
抗冲击能力：
箱壳接地后可防止雷击，10000伏，0.1秒。
附：
宽量程10：
1计算书举例。
节流件名称
角接取压孔板及测量管
饱和蒸气
流量单位
kg/h（质量流量）
工 艺 条 件
工作压力（绝压）（MPa）
0.800
管道内径（mm）
150.00
开孔直径（mm）
75.00
工作温度（℃）
170.41
流体密度（kg／ｍ^３
4.162
流体粘度（mPa.S）
0.0147
管道线性膨胀系数
12.78
节流件线性膨胀系数
17.20
等熵指数
1.135
节流件上游阻力件情况
单个９０°弯头或三通（流体仅从一个支管流出）
管道粗糙度
0.060
计 算 结 果
直径比 β
0.50033
最大界限雷诺数
100000000
最小界限雷诺数
10000
前直管段（ｍｍ）
2400
后直管段（ｍｍ）
900
流量不确定度（％）
0.988
序号
差压值
Ｐａ
流量值
Kg
流出系数
Ｃ
可膨胀系数
ε
雷诺数
Ｒｅｄ
压力损失
Ｐａ
１
102400.00
8743.22
0.60286
0.95129
1396636
74781
２
82944.00
7945.85
0.60289
0.96054
1269264
60572
３
65535.00
7124.25
0.60293
0.96883
1138022
47857
４
50176.00
6281.26
0.60298
0.97613
1003364
36641
５
36864.00
5419.40
0.60304
0.98246
865691
26919
６
25600.00
4541.41
0.60312
0.98782
725442
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