原理

天準(zhǔn)孔板式氣體流量計文丘里管節(jié)流件，其基本測量原理是以能量守恒定律-伯努力方程和流動連續(xù)性方程為基礎(chǔ)的流量測量方法。內(nèi)文丘里管由一圓形測量管和置入測量管內(nèi)并與測量管同軸的特型芯體所構(gòu)成。特型芯體的徑向外表面具有與經(jīng)典文丘里管內(nèi)表面相似的幾何廓形，并與測量管內(nèi)表面之間構(gòu)成一個異徑環(huán)形過流縫隙。流體流經(jīng)內(nèi)文丘里管的節(jié)流過程同流體流經(jīng)經(jīng)典文丘里管、環(huán)形孔板的節(jié)流過程基本相似。內(nèi)文丘里管的這種結(jié)構(gòu)特點，使之在使用過程中不存在類似孔板節(jié)流件的銳緣磨蝕與積污問題，并能對節(jié)流前管內(nèi)流體速度分布梯度及可能存在的各種非軸對稱速度分布進行有效的流動調(diào)整（整流），從而實現(xiàn)了高精確度與高穩(wěn)定性的流量測量。

分類

1、經(jīng)典文丘里管：應(yīng)用于各種介質(zhì)的流量測量，具有壓力損失小、要求的前后直管段長段短、壽命長等特點。

2、套管式文丘里管：主要應(yīng)用于石化行業(yè)各種大口徑并且高壓或者危險介質(zhì)的流量測量和控制。

3、文丘里噴嘴：適用于各種介質(zhì)的測量場合，具有壓力損失小、要求的前后直管段長段短、壽命長等特點，本體安裝長度比經(jīng)典文丘里管短。

適用范圍

1.公稱直徑：50mm≤DN≤1200mm ，超過1200mm需標(biāo)定　　粗鑄收縮段：100mm≤DN≤800mm　　機械加工收縮段：50mm≤DN≤250mm　　粗焊鐵板收縮段：200mm≤DN≤1200mm

2.節(jié)流孔徑比β：0.3≤β≤0.75　　粗鑄收縮段：0.3≤β≤0.75　　機械加工收縮段：0.4≤β≤0.75　　粗焊鐵板收縮段：0.4≤β≤0.7

3.雷諾數(shù)范圍： 2×105≤ReD≤2×106　　粗鑄收縮段：2×105≤ReD≤2×106　　機械加工收縮段：2×105≤ReD≤106　　粗焊鐵板收縮段：2×105≤ReD≤2×106

4.精度等級：1.5級

優(yōu)缺點

優(yōu)點：如果能按照ASME標(biāo)準(zhǔn)精確制造，測量精度也可以達到 0.5%， 但是國產(chǎn)文丘里由于其制造技術(shù)問題， 精度很難保證， 國內(nèi)老資格的技術(shù)力量雄厚的開封儀表廠也只能保證4% 測量精度，對于超超臨界發(fā)電的工況，這種喉管處的均壓環(huán)在高溫高壓下使用是一個很危險的環(huán)節(jié)，不采用均壓環(huán)，就不符合ASNE ISO5167標(biāo)準(zhǔn)，測量精度就無法保證，這是高壓經(jīng)典式文丘里制造中的一個矛盾。

缺點：喉管和進口/出口一樣材質(zhì)，流體對喉管的沖刷和磨損嚴(yán)重，無法保證長期測量精度。結(jié)構(gòu)長度必須按ISO-5167規(guī)定制造，否則就達不到所需精度，由于ISO-5167對經(jīng)典文丘里的嚴(yán)格結(jié)構(gòu)規(guī)定，使得它的流量測量范圍最大/最小流量比很小，一般在 3~5 之間。 很難滿足流量變化幅度大的流量測量。

相關(guān)研究

文丘里流量計流場的數(shù)值研究

隨著工業(yè)信息化技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對其測量精度、實時監(jiān)控等性能提出了越來越高的要求，許多單位和學(xué)者 ^[2]對文丘里流量計流場進行了深入的研究。

根據(jù)工程應(yīng)用中提供的二次風(fēng)管的文丘里管、三次風(fēng)管的文丘里管結(jié)構(gòu)圖紙建立三維幾何模型，采用結(jié)構(gòu)化六面體網(wǎng)格通過數(shù)值模擬計算有以下結(jié)論。

（1）喉管長度、喉管直徑、入口風(fēng)速是影響文丘里管阻力的主要因素,減小喉管長度、增大喉管直徑度可大幅度降低阻力，尤其是流量較大的工況條件;在其它條件不變的條件下，入口錐角、出口錐角分別取22°、11°時阻力取得最小值；

（2）文丘里管喉管流場結(jié)構(gòu)均勻，且整個喉管長度范圍內(nèi)的靜壓值遠(yuǎn)低于入口靜壓值，使得氣流通過整個文丘里管的阻力要遠(yuǎn)低于通過入口錐、喉管的局部阻力，從而使其成為理想的壓差流量計（在不增加系統(tǒng)阻力的條件下,提高壓差信號的相對測量精度）；喉管氣流速度也基本呈均勻分布，且遠(yuǎn)高于入口速度，從而造成文丘里管的阻力主要產(chǎn)生在喉管長度范圍內(nèi)，因此從降阻的角度考慮，喉管長度不宜設(shè)計過長，從壓力云圖上可以看出將喉管長度取喉管直徑的大小基本不會破壞其流場結(jié)構(gòu)。

（3）作為壓差式流量計使用的文丘里管，其前、后兩靜壓測孔分別布置在文丘里管入口管壁處、喉管1/2長度管壁處較為合理，流量計算截面應(yīng)選在喉管1/2長度軸截面。

（4）數(shù)值模擬可以很容易地模擬文丘里管流量計實際工況條件下的流場，從而得到反映實際工況的更為準(zhǔn)確的流量計算修正系數(shù)，實現(xiàn)提高測量精度的目的。

文丘里流量計在天然氣計量中的應(yīng)用

有研究者將對天然氣計量中的孔板流量計與文丘里流量計的流動特性和檢定對計量的影響進行比較，并分析了文丘里流量計在天然氣計量中運用的發(fā)展前景。

孔板流量計和文丘里流量計計量原理相同，都是借助管道內(nèi)的節(jié)流裝置使流體流束在節(jié)流處形成局部收縮，從而使流速增加，靜壓降低，在節(jié)流前后產(chǎn)生差壓，通過測量差壓來衡量天然氣流過節(jié)流裝置的流量大小，而且在GB/T2624— 93中對流體及前后計量管的要求也是相同的，差別僅為節(jié)流件的不同，這就使孔板流量計改造為文丘里流量計十分便利，工作量最小，費用低，這也是文丘里流量計特別適合我國現(xiàn)階段天然氣計量的一個重要理由。

文丘里流量計與孔板流量計相比主要有以下優(yōu)點：

（1）精度高

文丘里流量計準(zhǔn)確度等級可達0.5級，而目前廣泛應(yīng)用的孔板流量計準(zhǔn)確度等級為1~1.5級。

（2）壓損小

文丘里管收縮和擴散段的作用使壓力損失大大降低，壓力損失約為孔板的1/5~1/3。

（3）耐磨損、壽命長

文丘里管的幾何特性決定，其磨損小，表面經(jīng)特殊處理后更耐磨、耐腐蝕,壽命很長，甚至可用于固液混合計量，這是與孔板相比最大的優(yōu)點。

（4）維護量少

因文丘里管不象孔板需經(jīng)常清洗和定期檢查、更換，日常維護工作量大大減少。從以上流動特性對比中可看出，文丘里管比孔板有著明顯的優(yōu)勢。

安裝事項

對天準(zhǔn)孔板式氣體流量計文丘里管節(jié)流件安裝時：

1、首先截取兩段與取壓彎管相同管徑的直管段，長度在1倍直徑以上。

2、在條件較好的平臺（或平地）上，將截取的兩段直管段與取壓彎管焊接，呈90°垂直狀態(tài)，并保證焊接質(zhì)量

3、將預(yù)制好的管道上架與工藝管道焊接。

4、文丘里管傳感器與工藝管道焊接，盡可能使其在水平空間狀態(tài)下工作。當(dāng)現(xiàn)場不具備水平安裝條件時，可在垂直空間狀態(tài)下安裝。

文丘里管流量傳感器與工藝管道采用法蘭連接，可按傳感器標(biāo)志流向，與工藝管道呈水平空間狀態(tài)對接。

文丘里管安裝時，前端直管段長度應(yīng)大于5倍直徑，后端直管段長度應(yīng)大于2倍直徑。

工作前的檢查

1、檢查各變送器（含差壓、壓力及溫度變送器）的配管、安裝及接線是否正確。

2、檢查所有焊裝接口、絲扣接頭是否做到嚴(yán)密、不泄露。

3、檢查二次儀表接線是否正確，與各變送器之間的接線是否正確，重點檢查電源接頭位置。

4、上述檢查無誤后，接通二次儀表供電電源。