节流装置如何面对ISO5167新标准
日期：2009-9-27 21:07:18 点击：
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0 前言
长期以来，节流装置（孔板、喷咀、文丘利管）因适用于多种流体（气体、液体、蒸汽），且耐高温高压，在许多行业中，如化工、电力、钢铁、冶金、石油天然气、建材……多采用它用以监测流量参数。在流量仪表市场中，约占60%以上的份额。对于这种量大面广的仪表，国际标准化组织 “封闭管道中流体流量测量专业委员会”（ISOTC30）极为重视，制定了节流装置流量测量标准ISO5167，并根据使用中的问题不断修改完善。我国的节流装置国家标准（GB/T2624-93），在市场全球化的思想指导下，与其接轨，也等效采用ISO-5167。国际标准化组织ISOTC30经二年多的讨论酝酿，重新修订了ISO5167，並于2003年3月公布执行ISO-5167新的标准，引起了国内流量专业人士的关注。
1 ISO5167新标准修改的主要内容：
1.在没有流动调整器条件下，对节流装置（孔板、文丘利管）上游所要求的直管段普遍提出了更长的要求；
2.建议在节流装置上游安装流动调整器，以适当缩短所要求的直管段长度；
3.根据大量数据回归的R/G公式取代原来的sto1z公式；
4.采用新公式来计算孔板的可膨胀系数；
5.修订了关于孔板不同轴度、不平度及上游管内壁粗糙度的限制要求。
以上5条，对使用者来说主要关心的是1、2二条；
2 流动调整器（Flow Conditioner）
在直管段达不到表1的要求长度时，管道中的流速分布不是充分发展紊流，流速分布不对称，有畸变还可能有漩涡、回流（图1）。ISO5167新标准建议采用流动调整器，认为选用后可改善流动情况，无需过长的直管段即可达到新标准的要求。
流动调整器的结构，主要有以下三种类型：①多孔板 在一个平板上钻多个圆孔，这种结构将有助于改善流速分布；但不能清除旋涡；②管束 有助于减小、消除流动中的漩涡。③综合型 将以上二种结合起来，由ISO推荐的Zanker及由ASME推荐的Sprenkle等流动调整器即综合型结构。
图2所示的三类流动调整器的主要功能，a类可减小漩涡，压损较小，但效果较差；b类，可减少、消除漩涡。并改善中等程序的流速分布畸变，压损较大；c类在消除漩涡及改善流速分布的性能均优于a、b二种类型，压损也较大。
图2C所示的综合型流动调整器；效果均较好，但Zanker及Sprenkle的结构都太复杂，制造成本较高；而R.W.Miller所推荐的Ｍitsubishi调整器结构较简单，仅在一个厚为0.13D的板上钻35个0.13Ｄ的圆孔，效果较好，不太复杂，易于制造，压损中等。
在直管段长度达不到要求时采用ISOTC30推荐的流动调整器，并非万全之计，它在改善了流动情况的同时，又带来了以下弊病：①增加成本。制造一台流量调整器的成本不亚于一台流量计。②增加安装、维修工作量。③易于堵塞。采用流动调整器缘于在直管段达不到ISO5167新标准要求的长度，仍希望维持孔板等节流装置较高准确度的一项技术措施。可事与愿违，由于效果好的流量调整器均易于堵塞，并造成了流动的畸变，它又反过来降低了测量准确度。因此，采用流动调整器并非上策，要彻底解决问题，只有采用新型节流装置。此时，业内比较关注的是采用环形通道流量计。
3 环形通道流量计
3.1内锥式流量计
上世纪80年代中期，由美国MCCROMETER公司研制、推出了这种新型节流装置，由于内锥具有整流作用，要求前、后直管段长度都很小。特别适用于ISO5167新标准公布后所面临的困境。我国天津、上海、宁夏均有产品推向市场。
原理：
内锥式流量计仍是一种通过节流测取差压以推算流量大小的节流装置。节流件为一个悬挂在管道中央的锥形体，前锥角约30°,后锥角约150°。高压P1取自锥体前流体未扰动（即未形成节流，流体未加速）的管壁；低压P2取自后锥体中央，并通过内锥支承杆引至管外，其差压△P的平方根与流量成正比。计算与孔板、喷咀等类似，只是需要将环形通道面积折合为孔板内孔面积，计算公式如下：
计算公式
（1）qv为容积流量；C为流出系数；ε气体膨胀系数；βv为等效直径比；d为等效内孔直径；ΔP输出差压；S1流体密度。
等效βV由下式决定：
（2）式中dv为内锥的最大模截面的直径，可按下式求出。
WWW_PLC※JS_COM－PLC－技.术_网(可编程控※制器技术门户)
长期以来，节流装置（孔板、喷咀、文丘利管）因适用于多种流体（气体、液体、蒸汽），且耐高温高压，在许多行业中，如化工、电力、钢铁、冶金、石油天然气、建材……多采用它用以监测流量参数。在流量仪表市场中，约占60%以上的份额。对于这种量大面广的仪表，国际标准化组织 “封闭管道中流体流量测量专业委员会”（ISOTC30）极为重视，制定了节流装置流量测量标准ISO5167，并根据使用中的问题不断修改完善。我国的节流装置国家标准（GB/T2624-93），在市场全球化的思想指导下，与其接轨，也等效采用ISO-5167。国际标准化组织ISOTC30经二年多的讨论酝酿，重新修订了ISO5167，並于2003年3月公布执行ISO-5167新的标准，引起了国内流量专业人士的关注。
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1 ISO5167新标准修改的主要内容：
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1.在没有流动调整器条件下，对节流装置（孔板、文丘利管）上游所要求的直管段普遍提出了更长的要求；
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2.建议在节流装置上游安装流动调整器，以适当缩短所要求的直管段长度；
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3.根据大量数据回归的R/G公式取代原来的sto1z公式；
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4.采用新公式来计算孔板的可膨胀系数；
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5.修订了关于孔板不同轴度、不平度及上游管内壁粗糙度的限制要求。
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2 流动调整器（Flow Conditioner）
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在直管段达不到表1的要求长度时，管道中的流速分布不是充分发展紊流，流速分布不对称，有畸变还可能有漩涡、回流（图1）。ISO5167新标准建议采用流动调整器，认为选用后可改善流动情况，无需过长的直管段即可达到新标准的要求。
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流动调整器的结构，主要有以下三种类型：①多孔板 在一个平板上钻多个圆孔，这种结构将有助于改善流速分布；但不能清除旋涡；②管束 有助于减小、消除流动中的漩涡。③综合型 将以上二种结合起来，由ISO推荐的Zanker及由ASME推荐的Sprenkle等流动调整器即综合型结构。
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图2所示的三类流动调整器的主要功能，a类可减小漩涡，压损较小，但效果较差；b类，可减少、消除漩涡。并改善中等程序的流速分布畸变，压损较大；c类在消除漩涡及改善流速分布的性能均优于a、b二种类型，压损也较大。
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图2C所示的综合型流动调整器；效果均较好，但Zanker及Sprenkle的结构都太复杂，制造成本较高；而R.W.Miller所推荐的Ｍitsubishi调整器结构较简单，仅在一个厚为0.13D的板上钻35个0.13Ｄ的圆孔，效果较好，不太复杂，易于制造，压损中等。
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在直管段长度达不到要求时采用ISOTC30推荐的流动调整器，并非万全之计，它在改善了流动情况的同时，又带来了以下弊病：①增加成本。制造一台流量调整器的成本不亚于一台流量计。②增加安装、维修工作量。③易于堵塞。采用流动调整器缘于在直管段达不到ISO5167新标准要求的长度，仍希望维持孔板等节流装置较高准确度的一项技术措施。可事与愿违，由于效果好的流量调整器均易于堵塞，并造成了流动的畸变，它又反过来降低了测量准确度。因此，采用流动调整器并非上策，要彻底解决问题，只有采用新型节流装置。此时，业内比较关注的是采用环形通道流量计。
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3 环形通道流量计
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3.1内锥式流量计
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上世纪80年代中期，由美国MCCROMETER公司研制、推出了这种新型节流装置，由于内锥具有整流作用，要求前、后直管段长度都很小。特别适用于ISO5167新标准公布后所面临的困境。我国天津、上海、宁夏均有产品推向市场。
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内锥式流量计仍是一种通过节流测取差压以推算流量大小的节流装置。节流件为一个悬挂在管道中央的锥形体，前锥角约30°,后锥角约150°。高压P1取自锥体前流体未扰动（即未形成节流，流体未加速）的管壁；低压P2取自后锥体中央，并通过内锥支承杆引至管外，其差压△P的平方根与流量成正比。计算与孔板、喷咀等类似，只是需要将环形通道面积折合为孔板内孔面积，计算公式如下：
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计算公式
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（1）qv为容积流量；C为流出系数；ε气体膨胀系数；βv为等效直径比；d为等效内孔直径；ΔP输出差压；S1流体密度。
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等效βV由下式决定：
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（2）式中dv为内锥的最大模截面的直径，可按下式求出。
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