一、概述   　　

環形孔板流量計是我公司在標準孔板的基礎上研發的節流式流量傳感器，由于它采用環形通道式結構，使測量的各種臟污介質在通過孔板與管道之間的環縫時可以輕松通過。因此環形孔板流量計廣泛應用于臟污介質的流量測量。　

二、特點   　　
1、  測量含有固體微粒的液體或氣體；   　　
2、  無需長直管段，可在惡劣的管道條件下工作；   　　
3、  適用于飽和蒸汽、壓縮空氣、煤氣、燃爐廢氣、冷卻水、冷凝液、和各種腐蝕性化工溶液以及各種流體介質的測量；   　　
4、  壓力損失小，功耗低；   　　
5、  在惡劣條件下流出系數穩定，精度高，可靠性好；   　　

三、主要技術參數   　　
1、  公稱通徑：DN50~DN3000   　　
2、  工作溫度：-200~450℃   　　
3、  公稱壓力：-0.1~40MPa   　　
4、  精度：1.0%  1.5%  2.0%   　　
5、  連接方式：法蘭連接  焊接連接


　　環形孔板流量計的基本原理和標準孔板基本相同，但結構相差甚遠。環形孔板本身自帶一段測量管，在測量管中部固定一塊同軸的圓板，圓板由支撐架固定在管道上，適用于各種流體介質（氣體、蒸汽、液體）的測量，例如飽和蒸汽、過熱蒸汽、壓縮空氣、各種煤氣、廢氣、冷卻水、重油、渣油、燃料油、冷凝液、各種化工溶液等。環形孔板具有標準孔板結構簡單、牢固、安裝使用方便的特點，同時無需長的直管道，具有在惡劣的管道條件下工作的優點。   　　環形孔板流量計特點 　　

1. 適合測量蒸汽、煤氣及冷卻水等臟污介質。   　　•環形孔板“周邊流通，中間阻擋”的特殊結構，使得雜質暢通無阻及停汽時蒸汽形成的冷凝水及時流走，從而提高了工作可靠性和測量精度。   　　
2. 適合高溫、高壓流體的流量測量。   　　•環形孔板測量高溫流體時，測流板周邊呈自由狀態，溫度膨脹僅改變外形尺寸，不改變邊緣尖銳度和形狀，因此不改變流出系數，不影響測量精度；測量高壓流體時，因測流板在管道內部，與靜壓力的高低無關，可獲得良好的精度。   　　
3. 比圓缺孔板、偏心孔板工作可靠，測量準確。   　　•使用環形孔板測量流體流量，不易堵塞取壓孔，因幾何形狀簡單，可以精密加工和裝配，容易提高測量精度。   　　
4. 采用均壓環結構，減少測量誤差來源。   　　
5. 采用帶遠傳膜盒的差壓變送器，可以測量渣油、重油等臟污介質的流量。   　　

四、技術參數：   　　
1、公稱直徑：50mm≤DN≤1800mm   　　
2、雷諾數范圍：103≤ReD≤107   　　
3、公稱壓力：PN≤32MPa   　　
4、工作溫度：-196～530℃   　　

5、精度：1級、1.5級   　　環形孔板流量計工作原理   　　環形孔板流量計依據的基本原理同標準孔板一樣，適用于流體連續性方程和伯努力方程，所不同的是流體進入測量管段后，最小流通截面不一樣，標準孔板最小流通截面是圓形，環形孔板最小流通截面是環形，把環形流通面等效成圓形流通截面，等效孔徑為d，等效孔徑比β=d/D,   　　•環基形孔板依據的基本原理同標準孔板一樣，是流體連續性方程和伯努力方程，所不同的是流體進入測量管段后，最小流通截面不一樣，標準孔板最小流通截面是圓形，環形孔板的最小流通截面是環形，把環形流通面等效成圓形流通截面，等效孔徑為d，等效孔徑比β＝d/D。

節流裝置是利用測量管內流通面積的改變使流動的流體產生靜壓力差的一類流量儀表。它的歷史悠久、種類繁多、用途廣泛。盡管當今流量儀表的種類有近百種，節流裝置依然是用量的一種。支撐這“”寶座的有三大支柱：節流裝置已有品種的改進和提高；節流裝置新品種的不斷出現并獲得推廣應用；與節流裝置相配套的差壓變送器及顯示儀表在性能和質量方面發展迅速。

    本文介紹的環形孔板節流裝置。近年來，在我單位的高爐煤氣、焦爐煤氣、混合煤氣等介質的流量測量中獲得了成功應用，在解決防堵塞、防堆積等方面有突出的特點。

    1 工作原理

    標準孔板的最小流通截面是板（孔板）片中心的圓孔，流體通過時因流通面積的突然收縮而加速，流體繞過孔板入口邊緣時產生的附面層是圓柱形。環形孔板的最小流通截面是板（測流板）片的外緣和管內壁形成的圓環，流體通過時因流通面積的突然收縮而加速，流體繞過測流板入口邊緣時產生的附面層也是圓柱形，對流體產生阻力的機理是相近的。因此孔板或測流板對流體造成的阻力系數是相近的，這就使兩者有可能具有相近的流出系數。

    標準孔板節流裝置和環形孔板節流裝置的結構分別如圖1和圖2所示。由圖可見，環形孔板與標準孔板的區別是：標準孔板的最小流通面是與管軸線同軸的圓柱，環形孔板的最小流通面是與管軸線同軸的圓環柱，從流場的對稱性考慮，都優于圓缺孔板、偏心孔板；另一方面，環形孔板把中間流速高、靠近管壁處流速低的流動模式強制變成了靠近管壁處流速高、中間流速低的流動模式，相當于流場的二次分配，進入環形孔板的上游流場如果因上游局部阻力的干擾產生了畸變（即不再軸對稱），在二次分配時就會因“均化”的趨勢恢復成軸對稱，就像沒有受到局部阻力的干擾似的。

    環形孔板節流裝置和普通的標準孔板一樣，依據的基本原理是流體連續性方程和伯努利方程。把環形孔板的測流件安裝在圓管中，當流體流經節流裝置時，其上、下游側之間就會產生壓力差，見圖3環形孔板工作原理圖，經推導可得到流量基本方程式：

    式中，qm為流體的質量流量，kg/h；C為流出系數；ε為流體經過節流裝置后的可膨脹性系數（對液體ε=1）；β為徑比（β=d/D1，d：環形孔板的等效孔徑，mm，D1：管道內徑，mm）；D為測量管（工作狀態下）的內徑，mm；ΔP為節流裝置上、下游取壓口處測取的差壓值,KPa；ρ1為流體（在節流裝置上游側工作條件下）的密度，kg/m3。

    經過正確設計計算制造出來的測流板在流體中形成阻擋，當流量為qm時產生的差壓為ΔP，利用差壓變送器將差壓值ΔP轉變成標準電流信號，再經過顯示儀表或數據處理系統，顯示出流體的流量或總量。

    2 產品的特點

    環形孔板的特殊結構決定了它在應用時的諸多特點，這些特點不但在理論上是有根據的，而且也已經被現場使用證明。比較突出的是：

    （1）結構牢固、性能穩定、工作可靠，基本上是“免維護儀表”。
    （2）儀表本體是一段直的測量管，內壁經過加工，精度高，而標準孔板要另訂一段直管段才能達到同樣效果。安裝誤差（偏心、密封墊片伸入管道等）對儀表的測量幾乎沒有影響，因此本儀表的使用精度比標準孔板高。
    （3）節流件和測量管內壁都是形狀簡單的圓形，容易達到高的尺寸精度、嚴的形位公差，利用“抽樣標定”就能獲得高精度，流出系數穩定性好。
    （4）流體進入儀表本體后經過測流板的突然阻擋，強制再分配均化了來流時的畸變，通過環孔節流再加上“ 均壓環”取壓機構，使得進入差壓變送器的測量值（ 差壓）很少受上游局部阻力的影響。
    （5）環形孔板不但可測量一般流體的流量，還可測量含雜質的流體流量。因為環形孔板的檢測件結構形式與標準孔板有本質不同，環形孔板最小流通面是緊貼管內壁的圓環，而標準孔板最小流通面是處于管中心的同心圓。流體中的雜質流速較低，一般是緊貼著管壁邊流動，在標準孔板的附近，雜質流得更慢，很容易沉淀堆積，以至于影響測量精度或堵塞取壓口。即使是圓缺孔板或偏心孔板，也避免不了這種故障。然而對于環孔節流式流量計，流體中的雜質隨著主流一起高速通過最小流通截面（環隙），不大可能堆積在測流板附近，取壓口遠離滯流區，不容易堵塞，何況采取了多個取壓口（冗余設計）并聯在均壓環上，只有全部堵死才會失效，這就大大延長了檢修周期。防堵型環形孔板流量計的均壓環上與取壓口正對著的管壁處設有‘ 堵頭’或排污球閥，可定期旋開排污或用捅條疏通雜物。對含塵量更大的流體，可以選帶隔離膜片的差壓變送器，堵塞的可能性更小。帶均壓環的防堵型環形孔板結構見圖4。

    3 總結

    焦爐煤氣、半水煤氣等臟污流體介質含有粉塵、焦油、萘、硫化物、水，使用其它儀表遇到的問題較多。在儀表結構方面，采用均壓環和多個取壓口，在均壓環上與取壓口相對的地方焊接一段與取壓管相同內徑的排污管、連接一個球閥，在清污時打開球閥排污或者在停氣時用捅條疏通，也可以采用專用結構在不停氣時用頂桿插入管壁清理取壓管。我單位已應用十幾臺，最長的使用已有6年，至今未發生故障，節約了大量的維護人力和物力。為生產單位提供了準確的計量數據，使生產單位在節能降耗工作中有數據進行指導，降低了生產能耗。