蒸汽流量是工業(yè)計(jì)量中多年存在的棘手問題，現(xiàn)有的孔板、渦街、彎管流量計(jì)測量蒸汽時普遍存在計(jì)量范圍窄、精度低、波動幅度大的問題。一種新型的內(nèi)文丘里管流量計(jì)彌補(bǔ)了以往流量計(jì)的不足，并采用分段補(bǔ)償法，較好地解決了蒸汽流量計(jì)量的難題。

      1 內(nèi)文丘里管流量計(jì)簡介

      內(nèi)文丘里管流量計(jì)是一種新型的差壓式流量計(jì)，就基本測量原理而言，內(nèi)文丘里管與經(jīng)典文丘里管的測量原理相同，遵循柏努利方程和流動連續(xù)性方程^[1]。流體在節(jié)流件部位造成局部收縮，從而使流速增加，靜壓力下降，在節(jié)流件前后產(chǎn)生靜壓力差（差壓）。流體的流速越大，差壓也越大，通過測量差壓，便可得知流體流過內(nèi)文丘里管時流量的大小。

      內(nèi)文丘里管與經(jīng)典文丘里管結(jié)構(gòu)大不相同，經(jīng)典文丘里管是依靠圓錐段收縮管內(nèi)壁形成節(jié)流通道，而內(nèi)文丘里管是由特型芯體與測量管內(nèi)壁間的環(huán)形間隙形成節(jié)流通道。其節(jié)流件設(shè)置在標(biāo)準(zhǔn)管段內(nèi)，其圓錐收縮段可以均衡流速并減少壓損，節(jié)流件直徑能夠精確制造并保證同心度，而且芯體拆裝方面，不會堵塞和積污，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

 

 

 

      內(nèi)文丘里管流量計(jì)計(jì)算方法同孔板、經(jīng)典文丘里管相同，國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2624給出的流量計(jì)算公式，適用于內(nèi)文丘里管流量計(jì)。僅有一點(diǎn)需要說明的是，內(nèi)文丘里管節(jié)流件的喉部是內(nèi)置芯體圓柱段外圓部位與測量管內(nèi)圓之間構(gòu)成的環(huán)形縫隙，內(nèi)文丘里管的節(jié)流直徑比β定義為等效β'值。所謂等效β'值是指將喉部環(huán)形流過通道橫截面面積折算成具有相同（等效）流通面積的圓形節(jié)流孔的孔d'與測量管內(nèi)徑D之比，d₁為芯體圓柱段直徑。

       即 

 

，而

 

 

       故內(nèi)文丘里管的等效β'值的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

     

 

         （1）
     
       在使用標(biāo)準(zhǔn)公式計(jì)算內(nèi)文丘里管的流量時，原標(biāo)準(zhǔn)公式中的孔徑d應(yīng)改換成

 

。內(nèi)文丘里管流量計(jì)體積流量計(jì)算公式如公式（2）。

 

     

 

  （2）

 

      式中：C為流出因子；ε₁為膨脹系數(shù)；D為管道內(nèi)徑；β'為內(nèi)文丘里管節(jié)流比；ρ為介質(zhì)密度；△p為流經(jīng)內(nèi)文丘里管的壓差。

      2 內(nèi)文丘里管流量計(jì)測量的性

      內(nèi)文丘里管流量計(jì)的系統(tǒng)配置和以往的差壓式流量計(jì)基本相同，都使用了差壓變送器和流量顯示儀表。針對流量計(jì)量領(lǐng)域，選儀表仍然是差壓式流量計(jì)，作為差壓式流量計(jì)的換代產(chǎn)品，內(nèi)文丘里管流量計(jì)在計(jì)量精度等方面和以往的孔板、噴嘴、經(jīng)典文丘里管相比具有明顯的優(yōu)勢。內(nèi)文丘里管流量計(jì)的測量范圍在10:1以上，流出因子的不確定度優(yōu)于0.5%，重復(fù)性±0.2%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它差壓式流量計(jì)；壓力損失更是小于孔板、噴嘴、彎管等流量計(jì)，約為孔板1/3；穩(wěn)定性好，不積污，無磨損，對直管段的安裝要求低。內(nèi)文丘里管流量計(jì)是差壓式流量計(jì)的新一代產(chǎn)品，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于化工、石油、水利、燃?xì)狻崃Α㈦娏χT多行業(yè)當(dāng)中。

      對于蒸汽測量而言，傳統(tǒng)的流量計(jì)用的是孔板、噴嘴、渦街、彎管等。然而這些流量計(jì)的壓力損失比較大，量程比小，波動幅度大，計(jì)量儀表的性能滿足不了工業(yè)要求，很難準(zhǔn)確、有效地測量。內(nèi)文丘里管流量計(jì)能夠保證精度，減少壓力損失，降低波動幅度，避免不必要的浪費(fèi)。

      例如：孔板測量蒸汽，其壓力為0.5 MPa；密度為4.162 kg/m³；流量為1500 kg/h。

      孔板測量差壓為14.1 kPa，壓力損失比較大，用內(nèi)文丘里管流量計(jì)測量差壓為3.4018 kPa，壓力損失比孔板測量的壓力損失小的多，僅為其測量差壓的1/5左右，為孔板的壓力損失的1/3。由此可見，在測量蒸汽時，內(nèi)文丘里管流量計(jì)可以替代孔板，壓力損失比較小，能夠在惡劣的工作環(huán)境下處于良好的工作狀態(tài)。

      內(nèi)文丘里管流量計(jì)不僅有上述的優(yōu)點(diǎn)，在測量精度上也提高了不少。通過計(jì)算差壓范圍：0.31~64 kPa，膨脹系數(shù)在此范圍內(nèi)有一定明顯的變化，為解決膨脹系數(shù)變化造成的計(jì)量誤差，我們采用多點(diǎn)分段補(bǔ)償。把測得的差壓范圍平均分成若干段，每一段計(jì)算出相應(yīng)的膨脹系數(shù)，再由每一段的膨脹系數(shù)的不同來建立一個裝置系數(shù)的變化范圍，從而保證了差壓變化，膨脹系數(shù)也跟隨變化的動態(tài)響應(yīng)，精確度也就提高了很多。現(xiàn)已有多臺儀表使用分段補(bǔ)償法，用在蒸汽和天然氣的計(jì)量上，測量結(jié)果比較穩(wěn)定，效果非常好。本方法對普通的單一氣體或臟污氣體也同樣適用。

      內(nèi)文丘里管流量計(jì)不僅用于蒸汽流量的測量，在其它流體的測量上，也解決了多年來節(jié)流件經(jīng)常堵塞的問題。采用特殊的設(shè)計(jì)，即使被測介質(zhì)復(fù)雜多樣，也不會堵塞。對于高粘度的流體，如重油、原油、柴油等也是如此。也可以對流速較低的介質(zhì)進(jìn)行流量測量。

      3 結(jié)束語

      總而言之，內(nèi)文丘里管流量計(jì)解決了以往差壓式流量計(jì)解決不了的問題，在實(shí)際的使用中，得到了多方用戶的認(rèn)可。內(nèi)文丘里管流量計(jì)多點(diǎn)分段補(bǔ)償法的應(yīng)用，對蒸汽流量的測量起到了決定性的作用。

      參考文獻(xiàn)

      [1] 孫淮清，等．流量測量節(jié)流裝置設(shè)計(jì)手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000．
      [2] 王森．儀表常用數(shù)據(jù)手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998.