SK系列节流装置

一、     节流装置的工作原理、制造标准及分类:

1、    节流装置的工作原理:   

      孔板是一种传统且历史悠久的流量测量方式，具有测量介质适应性强、耐高温高压、标准化程度、可以免实流标定等一系列优点，至今仍是一些发达国家的流量测量国家标准，在流量测量中占据统治地位。

当流体(牛顿流体)经直管段进入节流装置时,由于节流件的作用,使管道的流通截面减小,而使流体的部分位能转化为动能,收缩截面处的流体流速增大静压力减小,因此,节流件前后产生静压力差,流体的流速越大, 收缩截面处的流体流速变化也越大,由此引起的节流件前后的静压力差也越大,通过对节流件前后的静压力差(即差压)的测量,就可以测出管道内的流体流量.

2、节流装置流量计算公式:

    Q_m=C×ε÷（1-β⁴）^0.5×π÷4×d²×（2×ρ₁×ΔP）^0.5

式中:Q_m—介质流量(公斤/秒)     C—流出系数            ε—流出膨胀系数

     β=d/D  直径比           d—孔板内径(毫米)       D—管道内径(毫米)

   ρ₁—孔板前的介质密度(公斤/立方米)          ΔP—工作状态下差压(帕斯卡Pa)

3、节流装置雷诺数的计算公式:

ReD=354×M÷（D×η）

     式中: R_ED----雷诺数(无量纲)；      M----质量流量(单位:Kg)；

D----管道内径(单位:mm)     η----介质工作状态下的粘度(单位:CP厘泊)

4、节流装置常用法兰标准及制造标准：

1.优选机械工业部（JB81-59；JB82-59）环室取压或钻孔取压、径距取压及中低压连接法兰；2.次选化工(HG20592-1997，HG20615-1997)法兰取压；或根据用户需要选用其它标准。

3.中华人民共和国家标准GB/2624-2006.

4.中华人民共和石油天然气行业标准SY/T6143-.

5.JJG640-94差压式流量计检定规程.

6.国外有关资料及生产厂企业标准。

 

 

 

 

 

 

 

                    图1                             

5、  分类及用途:

由于节流装置具有应用历史悠久、稳定性好、结构简单、安装方便等优点，被广泛应用于发电、石油、化工、纺织、钢铁等工业部门。同时由于使用和安装条件不同，节流装置的分类较细；①按取压方式分类:分为角接取压法、法兰取压法、径距取压法(见图1)、特殊取压法等。

国家标准GB/T2624-93规定了三种取压方式:

A、角接取压:包括钻孔取压和环室取压两种方法,环室取压有利于提高，缩短直管段,当β值一定时，流量系数为常数，管道粗糙度的影响较小。

B、法兰取压:加工简单，容易安装和清理脏物，不易堵塞等优点，但略低于角接取压。

C、径距取压:取压点固定,适用于雷诺数大的场合，但粗糙度影响较大。

②按测量流体分类：

A、用于一般测量分，角接取压标准孔板(包括八槽孔板主要主要用于发电厂,高压透镜垫孔板主要用于化工厂)、法兰取压标准孔板、径距取压标准孔板、角接取压标准喷嘴(包括八槽喷嘴主要主要用于发电厂,高压透镜垫喷嘴主要用于化工厂)、径距取压长颈喷嘴等；

B、用于水平管线测量脏污介质，角接取压圆缺孔板及偏心孔板(均为非标准节流装置)；

C、用于低雷诺数流量，1/4圆喷嘴、双重孔板、锥形入口孔板(均为非标准节流装置)；

D、用于要求压力损失较低的场合，标准文丘利管、标准文丘利喷嘴；

E、用于较小管径(管道内径5㎜≤D≤49㎜)，角接取压小孔板、小喷嘴，法兰取压小孔板((均为非标准节流装置)；另外有耐磨孔板、端头节流装置(孔板、喷嘴等)、双重文丘利管、限流孔板、V型锥、弯管、矩形文丘利管、环型孔板，楔形孔板，音速喷嘴等非标准节流装置。

另外我公司还生产双室平衡器、单室平衡器、沉降器、隔离器、集气器等节流装置附件。

节流装置的技术规格与使用条件见（表1）与（表2）；非标准节流装置的使用条件见（表3）。

 

二、     节流装置的安装要求:

1、  节流件的安装要求:

a、  节流装置宜安装在人易于接近的地方，为避免节流装置法兰、环室之间的密封不严一般要求

整体安装，对于不宜整体安装的，应保证两法兰的平行度、同轴度及与管线的垂直度。

b、新装管路系统，必须在管路冲冼或扫线后再进行节流件的安装。

c、注意节流件的安装方向“→”号应于流束的流动方向一致。

d、节流装置安装在垂直管线上时，取压口的位置可在取压装置的平面上任意选择；节流装置安装在水平或倾斜管线上时，取压口位置如图2所示。

                                        图2

 

表1  节流装置的技术规格

节流元件	型号	取压方式	适用范围		采用标准
			公称通径(mm)	公称压力(MPa)
标准孔板	SKBH	环室取压	50～400	≤32.0	GB/T2624-2006
	SKBZ	钻孔取压	350～3000	≤1.6	GB/T2624-2006
	SKBF	法兰取压	50～1000	≤10.0	GB/T2624-2006
	SKBJ	径距取压	50～1000	≤10.0	GB/T2624-2006
ISA1932 喷嘴	SKPH	环室取压	50～400	≤32.0	GB/T2624-2006
	SKPZ	钻孔取压	350～500	≤6.3	GB/T2624-2006
长颈喷嘴	SKCJ	径距取压	50～630	≤32.0	GB/T2624-2006
经典 文丘里管	SKWZ	具有“粗铸”收缩段特殊取压	100～800	≤1.6	GB/T2624-2006
	SKWJ	具有机加工收缩段特殊取压	50～250	≤6.4	GB/T2624-2006
	SKWH	具有粗焊铁板收缩段特殊取压	200～1200	≤0.6～1.6	GB/T2624-2006
文丘里喷嘴	SKLZ	角接取压	65～500	≤6.4	GB/T2624-2006
1/4圆喷嘴	SKYH	环室取压	40～400	≤10.0	JJG640-94
	SKYZ	钻孔取压	350～500	≤10.0	JJG640-94
	SKYF	法兰取压	40～500	≤10.0	JJG640-94
锥形入口 孔板	SKRH	环室取压	25～400	≤10.0	JJG640-94
	SKRZ	钻孔取压	350～1000	≤1.6	JJG640-94
圆缺孔板	SKQH	环室取压	100～400	≤10.0	JJG640-94
	SKQZ	钻孔取压	350～1600	≤1.6	JJG640-94
双重孔板	SKSH	环室取压	40～100	≤10	JJG640-94
端头孔板	SKDT	角接取压	25～3000	≤0.25～6.4	JJG640-94
偏心孔板	SKPX	角接取压	100～1000	≤0.6～10.0	JJG640-94
限流孔板	SKXJ	角接取压	50-600	≤32	GB/T2624-2006
小孔板	SKXH	角接取压	12.5～50	≤10.0	GB/T2624-81
	SKXF	法兰取压	5～50	≤10.0	GB/T2624-81
一体化孔板	STZH	特殊取压	50-400	≤4.0	GB/T2624-2006
V型锥	STNZ	特殊取压	15～1600	≤0.6～10.0	GB/T2624-2006
契形孔板	STXL	特殊取压	15～400	≤10.0	GB/T2624-2006
环形孔板	STJH	径距取压	100～1000	≤0.6～10.0	GB/T2624-2006
威力巴	SWLB	特殊取压	50～1000	≤0.6～6.3	ISO-5167
弯管流量计	STWL	特殊取压	50～1000	≤0.6～6.3	相关企业标准

 

 

表2   标准节流装置的使用条件

节流件		使用条件	特点	适用场合
标准孔板		角接取压 d≥12.5mm  0.20≤β≤0.75 50mm≤D≤3000mm	结构简单，可保证一定的使用，安装及更换方便，管道尺寸范围大，成本低，标准化程度高，但压力损失大，节能效果差。	测量清洁、无固体颗粒的介质。
		法兰取压 d≥12.5mm 50mm≤D≤1000mm
		径距取压 d≥12.5mm 50mm≤D≤1000mm
喷嘴	ISA1932 喷嘴	角接取压 50mm≤D≤500mm 0.3≤β≤0.8 对0.3≤β＜0.44   7000≤ReD≤107 对0.44≤β≤0.8  20000≤ReD≤107	耐腐蚀性能比孔板好，压力损失介于孔板与文丘里管之间，成本比孔板高，节能效果比孔板高，适用于流量较大的场合。	适用于含较少固体颗粒的介质,测量高温、高压的蒸汽或高流速流体。
	长颈喷嘴	径距取压 50mm≤D≤630mm 0.20≤β≤0.80 104≤ReD≤107
文丘里喷嘴		角接取压 50mm≤D≤500mm    d≤50mm 0.316≤β≤0.775   1.5×105≤ReD≤2×106	压力损失小，可用于大流量测量，比孔板、喷嘴有更高的，节能效果显著，但体积大，成本高。	适用于压力损失要求小的低压管道测量洁净流体。
经典文丘里管		特殊取压 1、粗铸收缩段文丘里管 100mm≤D≤800mm   0.3≤β≤0.75 2×105≤ReD≤1×108 2、机加工收缩段文丘里管 50mm≤D≤250mm   0.4≤β≤0.75 2×105≤ReD≤1×108 3、粗焊铁板收缩段文丘里管 200mm≤D≤1200mm    0.4≤β≤0.75 2×105≤ReD≤2×108

注：1、流体必须是充满管道的连续流体。流体必须是牛顿流体，在物理学和热力学上是均匀的、单相的或可以认为是单相的。

    2、流体流经节流件时，不能发生相变。

    3、流体在流经节流件前，流束必须与管道轴线平行，不得有旋转流。

    4、不适用于脉动流及临界流(近音速状态)

表3   非标准节流装置的使用条件

节流件	使用条件	特点	应用场合
偏心孔板	100mm≤D≤1000mm	水平管道安装，对含固体颗粒的流体和含油的水，含冷凝液的气体或蒸汽，偏心孔板优于圆缺孔板。	适用于测量要求不高，而介质中含有少量的沉淀物，悬浮物等杂质。
圆缺孔板	100mm≤D≤1000mm 0.32≤β≤0.7   5×103≤ReD≤2×106
1/4圆喷嘴	40mm≤D≤500mm 0.2≤β≤0.6  4×103≤ReD≤2×105	对高粘性，低流速流体适用。比孔板成本高。	适用雷诺数小的场合。
双重孔板	100mm≤D≤1000mm 03.2≤β≤0.77  3×103≤ReD≤3×105	压力损失介于孔板和ISA1932喷嘴之间。	适用雷诺数小，高粘性洁净流体。
环形孔板	50mm≤D≤2000mm	无需长的前后直管段	适用于测量含有固体颗粒的液体或液滴的气体。

 

2、  导压管的安装要求:

a、  导压管垂直或以不小于1:10的倾斜度敷设，粘度较高的流体，其倾斜度还应增大，当导压

管长度超过30m时，导压管应分段倾斜，并在点和点分别装设集气器和沉降器。

b、导压管按被测介质性质，而选择耐压或耐腐蚀的材料制造，其内径不得小于6㎜，长度应小于16m。

c、应用于严寒地区，导压管应采取防冻措施。较长导压管对导压管内径的要求(见表4)

表4  差压信号导压管小内径选择表

被测流体	导压管长度
	小于16m	16m～45m	45m～90m
水、水蒸汽、干气体	7～9	10	13
湿气体	13	13	13
低、中粘度油品	13	19	25
脏污流体	25	25	38

 

 

3、  直管段的安装要求:

a、  测量管的内表面清洁，没有坑凹和沉积物，至少在节流装置上游10D(D为管道内径)和下游

4D的长度范围内不能结垢和沉积物；

b、如须安装调节阀，则建议把调节阀安装在节流装置下游5D以后。

c、测量节流装置前介质的温度时，温度计的使用不能引起流体状态的变化，温度计插入管道内的深度应在0.5D左右，此时应增加直管段长度。标准孔板节流装置所须直管段长度见（计算书）。

4、  节流装置的供货范围:

包括节流件、法兰、环室、垫片、紧固件等，测量一些介质时须应用节流装置附件，如:冷凝器、隔离器等应在合同中需要特殊注明。

5、  节流装置的供货范围包括节流件、法兰、环室、垫片、紧固件等，测量一些介质时须应用节流装置附件，如:冷凝器、隔离器等应在合同中需要特殊注明。

三、     节流装置附件:

1、  冷凝器，为了更好的保护差压变送器，并使两根导压管中的水位相同，因而在测量蒸汽、和温度      大于70℃的水时一般在管道上安装冷凝器。见附件表

2、  隔离器:为差压变送器及导压管免受粘性介质或腐蚀性介质的腐蚀的影响，需要新高度设隔离器。隔离器的填充液对容器与被测量介质必须是中性的。当测量介质为分馏析出的各种石油及各种油类时，可以用碳酸钠(苏打)水溶液作为隔离液；如测量酸类溶液时，常用轻油或饱和烃类；变压器油对一些腐蚀性介质,具有较好的隔离效果，但是当它与水银接触时，就会逐渐乳化。见附件表。

3、  沉降器:测量介质为液体介质中含有沉积物或测量介质为气体有水析出时，则在差压变送器前面导压管点，装设沉降器以防止沉积物或水影响导压管畅通。（见附件表5）。

4、  集气器:测量液体或蒸汽流量时(差压变送器高于节流装置安装时)，或当导压管路较长时，则应导压管路的点上，装设集气器以免差压变送器进入气泡。

表5

节流装置附件表(压力等级:MPa)
冷凝器		隔离器		沉降器		集气器
型号	压力等级	型号	压力等级	型号	压力等级	型号	压力等级
SLQ-6.3	6.3	SGQ-6.3	6.3	SCQ-6.3	6.3	SSQ-6.3	6.3
SLQ-10.0	10.0	SGQ-10.0	10.0	SCQ-10.0	10.0	SSQ-10.0	10.0
SLQ-20.0	20.0