原理

天準(zhǔn)孔板式氣體流量計(jì)文丘里管節(jié)流件，其基本測(cè)量原理是以能量守恒定律-伯努力方程和流動(dòng)連續(xù)性方程為基礎(chǔ)的流量測(cè)量方法。內(nèi)文丘里管由一圓形測(cè)量管和置入測(cè)量管內(nèi)并與測(cè)量管同軸的特型芯體所構(gòu)成。特型芯體的徑向外表面具有與經(jīng)典文丘里管內(nèi)表面相似的幾何廓形，并與測(cè)量管內(nèi)表面之間構(gòu)成一個(gè)異徑環(huán)形過流縫隙。流體流經(jīng)內(nèi)文丘里管的節(jié)流過程同流體流經(jīng)經(jīng)典文丘里管、環(huán)形孔板的節(jié)流過程基本相似。內(nèi)文丘里管的這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使之在使用過程中不存在類似孔板節(jié)流件的銳緣磨蝕與積污問題，并能對(duì)節(jié)流前管內(nèi)流體速度分布梯度及可能存在的各種非軸對(duì)稱速度分布進(jìn)行有效的流動(dòng)調(diào)整（整流），從而實(shí)現(xiàn)了高精確度與高穩(wěn)定性的流量測(cè)量。

分類

1、經(jīng)典文丘里管：應(yīng)用于各種介質(zhì)的流量測(cè)量，具有壓力損失小、要求的前后直管段長(zhǎng)段短、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。

2、套管式文丘里管：主要應(yīng)用于石化行業(yè)各種大口徑并且高壓或者危險(xiǎn)介質(zhì)的流量測(cè)量和控制。

3、文丘里噴嘴：適用于各種介質(zhì)的測(cè)量場(chǎng)合，具有壓力損失小、要求的前后直管段長(zhǎng)段短、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，本體安裝長(zhǎng)度比經(jīng)典文丘里管短。

適用范圍

1.公稱直徑：50mm≤DN≤1200mm ，超過1200mm需標(biāo)定　　粗鑄收縮段：100mm≤DN≤800mm　　機(jī)械加工收縮段：50mm≤DN≤250mm　　粗焊鐵板收縮段：200mm≤DN≤1200mm

2.節(jié)流孔徑比β：0.3≤β≤0.75　　粗鑄收縮段：0.3≤β≤0.75　　機(jī)械加工收縮段：0.4≤β≤0.75　　粗焊鐵板收縮段：0.4≤β≤0.7

3.雷諾數(shù)范圍： 2×105≤ReD≤2×106　　粗鑄收縮段：2×105≤ReD≤2×106　　機(jī)械加工收縮段：2×105≤ReD≤106　　粗焊鐵板收縮段：2×105≤ReD≤2×106

4.精度等級(jí)：1.5級(jí)

優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：如果能按照ASME標(biāo)準(zhǔn)精確制造，測(cè)量精度也可以達(dá)到 0.5%， 但是國產(chǎn)文丘里由于其制造技術(shù)問題， 精度很難保證， 國內(nèi)老資格的技術(shù)力量雄厚的開封儀表廠也只能保證4% 測(cè)量精度，對(duì)于超超臨界發(fā)電的工況，這種喉管處的均壓環(huán)在高溫高壓下使用是一個(gè)很危險(xiǎn)的環(huán)節(jié)，不采用均壓環(huán)，就不符合ASNE ISO5167標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)量精度就無法保證，這是高壓經(jīng)典式文丘里制造中的一個(gè)矛盾。

缺點(diǎn)：喉管和進(jìn)口/出口一樣材質(zhì)，流體對(duì)喉管的沖刷和磨損嚴(yán)重，無法保證長(zhǎng)期測(cè)量精度。結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度必須按ISO-5167規(guī)定制造，否則就達(dá)不到所需精度，由于ISO-5167對(duì)經(jīng)典文丘里的嚴(yán)格結(jié)構(gòu)規(guī)定，使得它的流量測(cè)量范圍最大/最小流量比很小，一般在 3~5 之間。 很難滿足流量變化幅度大的流量測(cè)量。

相關(guān)研究

文丘里流量計(jì)流場(chǎng)的數(shù)值研究

隨著工業(yè)信息化技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)其測(cè)量精度、實(shí)時(shí)監(jiān)控等性能提出了越來越高的要求，許多單位和學(xué)者 ^[2]對(duì)文丘里流量計(jì)流場(chǎng)進(jìn)行了深入的研究。

根據(jù)工程應(yīng)用中提供的二次風(fēng)管的文丘里管、三次風(fēng)管的文丘里管結(jié)構(gòu)圖紙建立三維幾何模型，采用結(jié)構(gòu)化六面體網(wǎng)格通過數(shù)值模擬計(jì)算有以下結(jié)論。

（1）喉管長(zhǎng)度、喉管直徑、入口風(fēng)速是影響文丘里管阻力的主要因素,減小喉管長(zhǎng)度、增大喉管直徑度可大幅度降低阻力，尤其是流量較大的工況條件;在其它條件不變的條件下，入口錐角、出口錐角分別取22°、11°時(shí)阻力取得最小值；

（2）文丘里管喉管流場(chǎng)結(jié)構(gòu)均勻，且整個(gè)喉管長(zhǎng)度范圍內(nèi)的靜壓值遠(yuǎn)低于入口靜壓值，使得氣流通過整個(gè)文丘里管的阻力要遠(yuǎn)低于通過入口錐、喉管的局部阻力，從而使其成為理想的壓差流量計(jì)（在不增加系統(tǒng)阻力的條件下,提高壓差信號(hào)的相對(duì)測(cè)量精度）；喉管氣流速度也基本呈均勻分布，且遠(yuǎn)高于入口速度，從而造成文丘里管的阻力主要產(chǎn)生在喉管長(zhǎng)度范圍內(nèi)，因此從降阻的角度考慮，喉管長(zhǎng)度不宜設(shè)計(jì)過長(zhǎng)，從壓力云圖上可以看出將喉管長(zhǎng)度取喉管直徑的大小基本不會(huì)破壞其流場(chǎng)結(jié)構(gòu)。

（3）作為壓差式流量計(jì)使用的文丘里管，其前、后兩靜壓測(cè)孔分別布置在文丘里管入口管壁處、喉管1/2長(zhǎng)度管壁處較為合理，流量計(jì)算截面應(yīng)選在喉管1/2長(zhǎng)度軸截面。

（4）數(shù)值模擬可以很容易地模擬文丘里管流量計(jì)實(shí)際工況條件下的流場(chǎng)，從而得到反映實(shí)際工況的更為準(zhǔn)確的流量計(jì)算修正系數(shù)，實(shí)現(xiàn)提高測(cè)量精度的目的。

文丘里流量計(jì)在天然氣計(jì)量中的應(yīng)用

有研究者將對(duì)天然氣計(jì)量中的孔板流量計(jì)與文丘里流量計(jì)的流動(dòng)特性和檢定對(duì)計(jì)量的影響進(jìn)行比較，并分析了文丘里流量計(jì)在天然氣計(jì)量中運(yùn)用的發(fā)展前景。

孔板流量計(jì)和文丘里流量計(jì)計(jì)量原理相同，都是借助管道內(nèi)的節(jié)流裝置使流體流束在節(jié)流處形成局部收縮，從而使流速增加，靜壓降低，在節(jié)流前后產(chǎn)生差壓，通過測(cè)量差壓來衡量天然氣流過節(jié)流裝置的流量大小，而且在GB/T2624— 93中對(duì)流體及前后計(jì)量管的要求也是相同的，差別僅為節(jié)流件的不同，這就使孔板流量計(jì)改造為文丘里流量計(jì)十分便利，工作量最小，費(fèi)用低，這也是文丘里流量計(jì)特別適合我國現(xiàn)階段天然氣計(jì)量的一個(gè)重要理由。

文丘里流量計(jì)與孔板流量計(jì)相比主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）精度高

文丘里流量計(jì)準(zhǔn)確度等級(jí)可達(dá)0.5級(jí)，而目前廣泛應(yīng)用的孔板流量計(jì)準(zhǔn)確度等級(jí)為1~1.5級(jí)。

（2）壓損小

文丘里管收縮和擴(kuò)散段的作用使壓力損失大大降低，壓力損失約為孔板的1/5~1/3。

（3）耐磨損、壽命長(zhǎng)

文丘里管的幾何特性決定，其磨損小，表面經(jīng)特殊處理后更耐磨、耐腐蝕,壽命很長(zhǎng)，甚至可用于固液混合計(jì)量，這是與孔板相比最大的優(yōu)點(diǎn)。

（4）維護(hù)量少

因文丘里管不象孔板需經(jīng)常清洗和定期檢查、更換，日常維護(hù)工作量大大減少。從以上流動(dòng)特性對(duì)比中可看出，文丘里管比孔板有著明顯的優(yōu)勢(shì)。

安裝事項(xiàng)

對(duì)天準(zhǔn)孔板式氣體流量計(jì)文丘里管節(jié)流件安裝時(shí)：

1、首先截取兩段與取壓彎管相同管徑的直管段，長(zhǎng)度在1倍直徑以上。

2、在條件較好的平臺(tái)（或平地）上，將截取的兩段直管段與取壓彎管焊接，呈90°垂直狀態(tài)，并保證焊接質(zhì)量

3、將預(yù)制好的管道上架與工藝管道焊接。

4、文丘里管傳感器與工藝管道焊接，盡可能使其在水平空間狀態(tài)下工作。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)不具備水平安裝條件時(shí)，可在垂直空間狀態(tài)下安裝。

文丘里管流量傳感器與工藝管道采用法蘭連接，可按傳感器標(biāo)志流向，與工藝管道呈水平空間狀態(tài)對(duì)接。

文丘里管安裝時(shí)，前端直管段長(zhǎng)度應(yīng)大于5倍直徑，后端直管段長(zhǎng)度應(yīng)大于2倍直徑。

工作前的檢查

1、檢查各變送器（含差壓、壓力及溫度變送器）的配管、安裝及接線是否正確。

2、檢查所有焊裝接口、絲扣接頭是否做到嚴(yán)密、不泄露。

3、檢查二次儀表接線是否正確，與各變送器之間的接線是否正確，重點(diǎn)檢查電源接頭位置。

4、上述檢查無誤后，接通二次儀表供電電源。