本文簡(jiǎn)要論述了孔板流量計(jì)的原理，提出一種孔板流量計(jì)的簡(jiǎn)單易行的準(zhǔn)確設(shè)計(jì)方法，選擇合適的取壓方法，理論計(jì)算差壓上限，設(shè)計(jì)多套可以隨意更換的孔板，圖線標(biāo)定時(shí)確定出流量方程，這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的孔板流量計(jì)精度高，測(cè)量范圍寬，在整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)的精度比普通孔板流量計(jì)高 10%左右，為拓展孔板流量計(jì)的使用奠定了基礎(chǔ)。

0 .引言

相對(duì)于電磁、渦街流量計(jì)，孔板流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，費(fèi)用相對(duì)低廉，對(duì)測(cè)定流體無(wú)限制，密封的實(shí)現(xiàn)也較為容易，同時(shí)設(shè)計(jì)壓力在選擇時(shí)無(wú)局限性，因此目前仍然被廣泛的應(yīng)用，就目前研究而言，設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單的精度低，精度高的方法復(fù)雜，因此本文提出了一種測(cè)量范圍寬，精度高的設(shè)計(jì)方法。

從圖 1 中能夠比較清楚的看出， 孔板前有一個(gè)管道，流體就是在這個(gè)管道內(nèi)流動(dòng)，在流體穿過(guò)管道內(nèi)部的節(jié)流件時(shí)，由于節(jié)流件的作用，流體的流動(dòng)速度會(huì)受到一定程度的影響。 在局部收縮的情況下，流體流速會(huì)加快，由于靜壓力降低，這樣，流體在經(jīng)過(guò)節(jié)流件前后，就形成了一定的壓差，在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，技術(shù)人員可以依據(jù)這個(gè)壓差來(lái)衡量流量的大小。這種測(cè)量方法是以流動(dòng)連續(xù)性方程和伯努利方程為基礎(chǔ)的。

設(shè)計(jì)時(shí)首先確定孔板的取壓方式； 之后確定差壓上限，設(shè)計(jì)銳孔，***后對(duì)設(shè)計(jì)的孔板流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定。（ 圖 1）

1 .孔板的取壓方式

1.1 角接取壓法

角接取壓包括夾緊環(huán)或法蘭單獨(dú)鉆孔取壓、 環(huán)室取壓。其特點(diǎn)是上下游取壓孔中心至孔板前后端的間距各等于取壓孔直徑的一半，或取壓孔在夾緊環(huán)或法蘭內(nèi)壁出口處的軸線分別與孔板上下游側(cè)端面的距離等于取壓孔直徑的一半，或等于取壓環(huán)隙寬度的一半。 角接取壓法的特點(diǎn)如下：

①能夠比較容易的進(jìn)行環(huán)室測(cè)量，使得測(cè)量的度較高，并且還可以節(jié)約***小直觀的長(zhǎng)度。

②在開(kāi)口一定的情況下， 流量的系數(shù)為一個(gè)固定值，在這種情況下，流量和壓力差為恒定關(guān)系。

③使得管壁粗糙度隨時(shí)日逐漸改變而產(chǎn)生的摩擦損失影響***小。

④如果在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中， 取壓的位置不夠，會(huì)對(duì)測(cè)量的靈敏度造成一定的影響。 

1.2 法蘭取壓法

不論管道的直徑大小，法蘭取壓的上游、下游取壓管中心均位于距孔板兩側(cè)相應(yīng)端面 25．4mm（ 1 英寸） 處。 其特點(diǎn)是難以實(shí)現(xiàn)環(huán)室取壓，但是在測(cè)量臟污介質(zhì)時(shí)取壓管的臟污和堵塞較易排除。

1.3 D 和 D/2 取壓法（ 徑距取壓法）

上游取壓管中心位于孔板前端面距離為 D 的管道上游處，下游取壓管中心位于孔板前端面距離為 D／2 的管道下游處。其特點(diǎn)是測(cè)量臟污介質(zhì)時(shí)取壓管的臟污和堵塞較易排除，但測(cè)得的差壓值較小。

2.差壓上限

以通過(guò)以下經(jīng)驗(yàn)公式，初步得出一些銳孔直徑

實(shí)驗(yàn)***大***小流量所對(duì)應(yīng)的壓差，確定差壓上限，從而選定標(biāo)定時(shí)所需壓差計(jì)的規(guī)格，確定銳孔的直徑范圍。

3.銳孔的設(shè)計(jì)

板銳孔[5（]  孔的出口稍微比入口大一點(diǎn)），如圖 2，

①銳孔厚度 e 應(yīng)在 0．005D 和 0．02D 之間， 在銳孔上任何點(diǎn)所測(cè)得的 e 值之間的差不得大于 0.00lD。

②孔板厚度 E 應(yīng)在 e 和 0．05D 之間，在孔板上任何點(diǎn)所測(cè)得的 E 值之間的差不得大于 0．00lD。

③如果孔板厚度 E 超過(guò)了銳孔厚度 e， 則孔板下游應(yīng)做成傾斜面，斜面應(yīng)加工得光滑。 斜面角應(yīng)在 30°～45°之間。

④邊緣 G、H、I 應(yīng)是尖銳的既無(wú)劃痕也無(wú)毛刺。 銳孔應(yīng)是圓筒形的，并垂直于上游端面。

⑤孔徑 d[7]值應(yīng)至少取四個(gè)不同測(cè)量方向直徑的平均值。這四個(gè)直徑應(yīng)按彼此大致相等的角距離分布在幾個(gè)軸向平面內(nèi)。 任何孔徑的單測(cè)值與平均直徑之差不應(yīng)大于0．05％。 應(yīng)盡量使 β 值接近 0.5， 以獲得較高的測(cè)量準(zhǔn)確度。 此外，針對(duì)特殊流體所設(shè)計(jì)的孔板流量計(jì)，孔板與導(dǎo)管連接處密封墊的材質(zhì)，厚度的選擇要滿足其要求。

4.孔板流量計(jì)的標(biāo)定

在制作孔板時(shí)，要嚴(yán)格按照相關(guān)計(jì)算公式得出的數(shù)據(jù)使用標(biāo)準(zhǔn)高的鉆床， 打孔， 保證角度的靈敏正確。 要清洗好相關(guān)的管道，把壓差計(jì)準(zhǔn)確的連接在管道的兩側(cè)。

設(shè)計(jì)的孔板流量計(jì)連接在標(biāo)定用的裝置上，用閥門(mén)調(diào)節(jié)不同的流量，用秒表計(jì)時(shí)，測(cè)量工質(zhì)的質(zhì)量。 至少測(cè)十個(gè)點(diǎn)，每點(diǎn)***少三次，取***接近的兩點(diǎn)求平均值，以此為準(zhǔn)，將數(shù)據(jù)點(diǎn)標(biāo)在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上，并做出壓差-流量曲線，同時(shí)確定式中：

其中 C0 為流量系數(shù)，S0 為銳孔的截面積。

5 .結(jié)論

本文所提出的設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單易行，設(shè)計(jì)出來(lái)的孔板流量計(jì)精度高，測(cè)量范圍寬，拓展了孔板流量計(jì)的使用，得出以下結(jié)論：

①標(biāo)定對(duì)于保證設(shè)計(jì)流量計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確度很關(guān)鍵，因此，在做出壓差-流量曲線的同時(shí)，確定出流量壓差方程。

②需設(shè)計(jì)多套孔板，隨時(shí)更換，以保證所有測(cè)量點(diǎn)均處于雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上壓差-流量曲線的直線段。

③可開(kāi)發(fā)所測(cè)量孔板智能流量積算儀的軟、硬件設(shè)計(jì)，以達(dá)到更高計(jì)量精度的要求。