角接取压、法兰取压标准孔板和角接取压标准喷嘴

流量测量节流装置检定规程(试行)

(角接取压、法兰取压标准孔板和角接取压标准喷嘴)

本规程适用于节流件为角接取压、法兰取压标准孔板和角接取压标准喷嘴的节流装置的检定．

一、概述

1  节流装置包括节流件、取压装置和前后测量管．

2  流体条件

    2．1流体必须充满圆管和节流装置，并连续地流经管道．

    2．2流体必须是牛顿流体，在物理上和热力学上是均匀的、单相构(或者可以认为是单相的)，包括混合气体、溶液和分散性粒子小于o．1 m的胶体．在气体流中有不超过2％(质量成分)均匀分散的固体微粒，或者液体流中有不超过5％(体积成分)均匀分散的气泡，也可认为是单相流体，但其密度应取平均密度．

    2．3流体流经节流件时不发生相变．

    2．4流体流量不随时间变化，或其变化非常缓慢。

    2．5流体在流经节流件以前，其流束必须与管道轴线平行，不得有旋转流．

    2．6本规程不适用于脉动流和临界流的流量测量．

    3  本规程所用符号见表1．凡表1中未列出的符号见有关说明．

    4  工作原理

    若在管道内部装有孔板或喷嘴等节流件，则在流体流经节流件时其上下游侧之间就会出现静压力差．

若未经标定的节流装置与已经过充分试验标定的节流装置几何相似和动力学相似，则在有关参数已知的条件下，该静压力差与流过的流体流量之间有确定的数值关系，这关系可

符号表

用基本公式进行计算。

5  基本公式

5. 1 节流装置的流量计计算基本公式为：

      

式中，对不可压缩性流体： ＝1

        对可压缩性流体：  ＜1

    5．2流量系数a：

    节流装置的流量系数a是密度为 1的不可压缩性流体(液体)流过开孔直径为d的节流件．在实测得出qm和与之对应的差压 p后，用下述公式计算

     

a是一个纯数，对于几何相似的节流装置，a仅和Re_D有关．当流体的流动情况可用相当的Re_D表征时，则a值相等．

    5．3可压缩性流体检经节流装置时的流束膨胀系数 ：密度为 l的可压缩性流体流过节流装置时，在实测得qm和与之对应的差压 p后，则：

   

式中，a的值同第5. 2款．因此， 可用下式进行计算：

        

对于己知 值的节流装置， 决定于 和等熵指数k．

    5．4A_d是在工作状态下节流件的开孔面积．这里所说的节流件开孔，对标准孔板是指入口圆筒形部分；对标准喷嘴是指圆筒形喉部。

5．5 1是节流件上游侧取压处的流体密度．

    5．6 p是指在标准节流件上下游侧规定的取压孔位置上所测得的静压力之差．

    5．7如果采用国际单位制，则在基本公式中不须加入任何换算常数．

    5．8由于a与Re_D有关， 与 p有关，亦即均与流量有关．但qm与 p^I/2之间并不严格地成比例，因此，在计算时应按经常使用的流量和相当于经常使用的流量下的差压及雷诺数取a和e值．

    6  压力损失

    流体流经节流件时会造成压力损失，其大小随节流件的形式而异，并随 值的减小而增大．本规程规定的节流体，其压力损失可用下式近似地计算：

 

   7  温度

    在估计节流装置各部件的温度时，可认为等于与各部件接触的被测流体的温度． 

二、技术要求

    (一)标准孔板

    8  本规程规定的标准孔板是一块具方圆形开孔，并与管道同心，其直角入口边缘非常锐利的薄板．用于不同管道内径的标准孔板，其结构形式基本上是几何相似的．本规程规定了两种取压方式，但标准孔板的本体结构是一样的．

    9  标准孔板的结构形式和技术要求

9．1标准孔板相对于孔板开孔轴线是旋转对称的，其轮廓如图1所示．

    9．2尺寸和技术要求：

    9．2．1A面：孔板上游侧端面，在此面上连接任意两点的直线与垂直于中心线平面之间的斜率应小于1％．

全部A面应无可见损伤．在离中心1．5d范围内的不平度不得大于0．0003d，它相当于如下光洁度：

50mm≤D≤500 mm时，为▽6；          

    500mm＜D≤750 mm时，为▽5；

    750mm＜D≤1000 mm时，为▽4．

    9．2．2 B面：孔面下游侧端面，应与A面平行，其光洁度可较A面低一级．

    9．2．3 G：孔板开孔上游侧直角入口边缘应锐利，无毛刺和划痕。若直角入口边缘成圆弧．其圆弧半径r_h应小于或等于0．0004J．

    9．2．4e：孔板开孔圆筒形部分长度．其尺寸为：

    0．005D≤e≤0. 02D．

    在两点或多点上测得的e值之间的最大偏差不得超过0．001D．

    e表面的光洁度不应低于▽7．

    9．2．5E：孔板厚度，其尺寸为

e≤E≤0．05D．

当50mm≤D≤100mm时，允许E＝3mm，但在50mm≤D＜60mm时，流量系数应乘以下表所列修正系数b_E值．修正后应在 上几何相加±0．3％的附加误差．

当E＞0．02D时，出口处应有一个向下游侧扩散的光滑锥面．其圆锥角为F，F应在30°至45°之间，其表面光洁度为▽6．各处测得的E值之间的最大偏差不得超过0．005D．

9．2．6H和I：孔板下游侧出口边缘和孔板开孔圆筒形下游侧出口边缘，应无毛刺、划痕和可见损伤．

    9．2．7d：孔板开孔圆筒形直径，是不少于四个单侧值的算术平均值，这四个单侧值之间应有大致相等的角距，而任意单侧值与平均值之差不得超过0．05％．d的公差见表2

9．3对称孔板：测量双向流动的流体流量的标准孔板称为对称孔板．

    对称孔板的两侧端面A和B均应无圆锥角，两侧端面的技术要求与标准孔板A面相同．对称孔板的厚度E应等于它的开孔圆筒形部分长度e，对称孔板e的技术要求与标准孔板相同．

    9．4单独钻孔取压孔板和法兰取压孔板的外缘应设置安装手柄并磨平焊缝．

    安装手柄上应刻有表示孔板安装方向的符号(+、—)、孔板出厂编号、安装位号、管道内径D的设计尺寸值和孔板开孔d的实际尺寸值．

    环室取压孔板，上述各种符号和数据应刻在B面的边缘上．

    采用夹紧环的单独钻孔取压孔板按环室取压孔板处理．

    9．5孔板应按被侧流体的性质和参数采用具有良好耐腐性和耐磨性的任意材料制造，使用过程中孔板应保持清洁．

    10  取压方式和使用范围

    10．1取压方式：本规程规定了两种取压方式，即角接取压和法兰取压．不同取压方式的标准孔板，其使用范围、取压装置的结构和有关技术要求也是不同的．

10．2角接取压法：上下游侧取压孔的轴线分别与孔板(或喷嘴)上下游侧端面的距离等于取压孔径的一半或取压环隙宽度的一半．

角接取压包括单独钻孔取压和环室取压．

    10．2．1角接取压标准孔板用于管径D为50mm至1000mm和直径比 为0．22至0．80范围内．

    10．2．2角接取压标准孔板适用的雷诺数Rd_D范围为5×10³－10⁷，详见表4．

    10．3法兰取压法：上下游侧取压孔的轴线分别与孔板上下游侧端面距离等于25. 4±0．8mm．

    10．3．1法兰取压标准孔板用于管径D为50mm至750mm和直径比 为0．10至0．75范围内．

    10．3．2法兰取压标准孔板适用的雷诺数Re_D范围为8×10³－10⁷详见表3。

    11  角接取压的取压装置的结构形式和技术要求

    11．1角接取压的取压装置包括单独钻孔取压用的夹紧环和环室取压用环室．

11．2单独钻孔取压如图2下半部分所示．

    11．2．1孔板上游侧静压力由前夹紧环取出；孔板下游侧静压力由后夹紧环取出．

    11．2．2取压孔在夹紧环内壁的出口边缘必须与夹紧环内壁平齐，并有不大于取压孔直径十分之一的倒角，无可见的毛刺或突出物．取压孔应为圆筒形．其轴线应尽可能与管道轴线垂直，与孔板上下游侧端而形成的夹角允许小于或等于3°．

11．2．3取压孔在夹紧环内壁出口处的轴线分别与孔板上下游侧端面的距离等于取压孔直径b的一半，即1／2b．

上下游侧取压孔直径b应相等，其大小规定如下：

    当 ≤0．65时，0．005D≤b≤0．03D；

    当 ＞0．65时，0．01D≤b≤0．02D；

    对于任意 值，取压孔的直径应为：

        1mm≤b≤10mm

    当被测流体为蒸气或可能析出水汽的气体以及可能在差压信号管路中蒸发的液体时，取压孔的直径应为：

        4mm≤b≤10mm

    11．2．4允许在孔板上下游侧规定的位置上设有几个单独钻孔的取压孔，但同一侧的取压孔应按等角距配置．

    11. 2．5没有取压孔的前后夹紧环内径D_f应相等．并等于管道内径D，即D_f＝D．

    允许1D≤D_f≤1．02D，但不允许夹紧环内径小于管道内径．

    11．2．6采用对焊法兰夹紧环和孔板时，法兰内径必须与管道内径相等．

    11．2．7前后夹紧环体的长度应等于或小于第11．3．2项规定的前后环室的长度．

    11．2．8当单独钻孔取压的取压孔能保证第11．3．2和11．2．3项的要求时，可不设置夹紧环．

    11．3环室取压如图2上半部分所示．

    11．3．1环室由两部分组成．孔板上游侧静压力由前环室取出，孔板下游侧静压力由后环室取出．

    11．3．2前环室长度s应小于0．2D，后环室长度s’应小于0．5D．

    11．3．3前后环室开孔直径D’应相等，并等于管道内径D，即D’＝D．允许1D≤D’ ≤1．02D，但不允许环室开孔直径小于管道内径．

    11．3．4前后环室与孔板上下游侧端面形成的前后环腔，通过沿环室开孔的全圆周上的连续环隙或按等角距配置的不少于4个的断续环隙与管道相通．但每个断续环隙曲面积不得小于12mm²．环隙宽度a的大小规定如下：

当 ≤0．65时，0．005D≤a≤0．03D；

当 ＞0．65时，0．0lD≤a≤0．02D．

对于任意 值，环隙宽度应为：

    1mm≤a≤10mm

11．3．5环隙厚度f＞2dl

11．3．6环隙横截面积h·c为：

    

式中：f’——单个断续环隙的面积；

     n——断续环隙的数目．

    环腔的横截面积，在保证上述要求的情况下至少为50mm²；不得小于6mm．

    11．3．7环腔与导压管之间的连通孔至少应有2 长的等直径圆筒形， 为连通孔直径，其值为：

              4mm≤ ≤10mm

    12. 4单独钻孔取压用夹紧环和环室取压用环室的外圆表面上应刻有表示安装方向的符号(+、—)、出厂编号、安装位号和管道内径D的设计尺寸值．

    12  角接取压标准孔板的流量系数

    12．1在光滑管道中的角接取压标准孔板的光管流量系数 o列于表4．在表4所列数值范围内，必要时可采用线性内插，但不得外推．

    12．2根据表4所列数据，得到的计算角接取压标准孔板的光管流系数 0的经验公式如下：

  

式中；