隨著科技不斷進(jìn)步，產(chǎn)品不斷更新，熱工儀表也在不斷的更新?lián)Q代。其中節(jié)流裝置的種類更是多到讓用戶眼花繚亂，用戶不知從何處下手選擇節(jié)流裝置的類型。今天西安華恒儀表廠家為廣大用戶帶來(lái)了孔板流量計(jì)直管段長(zhǎng)度規(guī)定的發(fā)展歷程的文章。

　　概述

　　工藝管道的管配件，‘如彎頭，異徑管，閥門等稱為阻流件，流體流經(jīng)阻流件后會(huì)產(chǎn)生速度分布畸變，旋轉(zhuǎn)流以及非定常流等，這些不正常流動(dòng)使標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的流出系數(shù)偏離標(biāo)準(zhǔn)值，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的流出系數(shù)是在充分發(fā)展管流，無(wú)旋轉(zhuǎn)流以及定常流等的參比工作條件下試驗(yàn)確定的。阻流件干擾是現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)最普遍遇到的影響量，是產(chǎn)生測(cè)量附加誤差的主要原因之一。孑Ｌ板流量計(jì)直管段長(zhǎng)度規(guī)定就是針對(duì)阻流件干擾設(shè)定的抑制措施，節(jié)流裝置的發(fā)展歷史記錄了人們對(duì)阻流件干擾抑制的大量試驗(yàn)研究。迄今，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ＩＳ０５１６７：２００３（Ｅ）總結(jié)了幾十年來(lái)國(guó)際上對(duì)此課題的解決了此問(wèn)題的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

　　美國(guó)氣體協(xié)會(huì)（ＡＧＡ）３號(hào)報(bào)告參考文獻(xiàn)記錄了美國(guó)流量工作者１９２６年在天然氣輸氣站上對(duì)孔板流量計(jì)進(jìn)行過(guò)阻流件干擾試驗(yàn)，自此以后人們不問(wèn)斷地進(jìn)行大量的試驗(yàn)研究，在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ＩＳＯ５１６７第一版（１９８０）頒布之前，美國(guó)和歐洲各國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)皆把節(jié)流裝置必要的直管段長(zhǎng)度規(guī)定作為標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容之一。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ＩＳＯ）制訂第一部節(jié)流裝置國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)把各國(guó)的成果引入標(biāo)準(zhǔn)，期望直管段長(zhǎng)度規(guī)定能在國(guó)際上取得一致，意料不到的是，做為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)主要起草國(guó)之一美國(guó)卻對(duì)ＩＳＯ５１６７：１９８０投了反對(duì)票。在ＩＳ０５１６７：１９８０（第一版）前言中寫道：

　　“美國(guó)基于技術(shù)上的理由不同意此文件，在本國(guó)標(biāo)準(zhǔn)制訂期間，發(fā)現(xiàn)本國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)與由ＩＳＯ／ＴＣ２８／ＳＣ５制訂的同一主題的文件《輕碳化氫流體的流量》有分岐。已建立ＩＳ０／ＴＣ２８／ＳＣ５－－ＩＳＯ／ＴＣ３０／ＳＣ２聯(lián)絡(luò)組，聯(lián)絡(luò)組旨在消除兩文件之間的差別，聯(lián)絡(luò)組工作完成時(shí)可能導(dǎo)致本國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的修訂”。前言中所稱的分岐就是孔板流量計(jì)直管段長(zhǎng)度規(guī)定的差別，美國(guó)提交ＩＳＯ／ＴＣ２８／ＳＣ５的文件為ＡＧＡＮ０３，文件中直管段長(zhǎng)度僅為ＩＳ０５１６７中的一半左右。聯(lián)絡(luò)組工作是促使國(guó)際上在２０世紀(jì)８０年代至９０年代對(duì)孔板流量計(jì)進(jìn)行大規(guī)模試驗(yàn)研究（ＡＰＩ實(shí)驗(yàn)計(jì)劃和ＥＥＣ實(shí)驗(yàn)計(jì)劃）的起因之一。正是新一輪的孑Ｌ板流量計(jì)試驗(yàn)研究才奠定了ＩＳ０５１６７：２００３（Ｅ）的技術(shù)基礎(chǔ)，亦就消除了美國(guó)和歐洲在此問(wèn)題上的分岐，現(xiàn)在ＩＳ０５１６７與ＡＧＡＮ０３（ＡＮＳＩＶＡＰｌ２５３０）中的直管段長(zhǎng)度規(guī)定已基本上

　　１．現(xiàn)場(chǎng)阻流件類型復(fù)雜多變，在實(shí)驗(yàn)室里難以復(fù)制，對(duì)流量計(jì)特性的影響分析困難。

　　產(chǎn)生分岐的一個(gè)原因可能是由于結(jié)構(gòu)上差異引起的，例如ＩＳ０５１６７：２００３（Ｅ）把在垂直平面上兩個(gè)或兩個(gè)以上９０。彎頭按兩個(gè)彎頭之間間距不同分為二種：Ｓ５Ｄ和３０ＤＳ５Ｄ，而ＩＳ０５１６７：１９８０卻只歸為一種（相當(dāng)于Ｓ５Ｄ），因而其規(guī)定的長(zhǎng)度對(duì)較大間距的就顯得過(guò)長(zhǎng)了。又如同樣稱為彎頭，其結(jié)構(gòu)形狀及尺寸可能有較大差異（彎頭的幾何參數(shù)有：轉(zhuǎn)角６，相對(duì)曲率半徑ｒ／Ｄ，橫截面相對(duì)扁度％／６０，進(jìn)口面積和出口面積比值Ｅ／瓦等），這些參數(shù)的差異亦會(huì)影響試驗(yàn)的結(jié)果。

　　２．對(duì)流出系數(shù)偏差評(píng)定的不確定度不一致。

　　ＩＳ０５１６７與ＡＧＡＮ０３直管段長(zhǎng)度規(guī)定相差約為一倍，實(shí)際上ＡＧＡＮ０３的規(guī)定與ＩＳ０５１６７中Ｂ欄（增加０．５％附加不確定度）相近，亦就是說(shuō)，ＡＧＡＮ０３中的流出系數(shù)不確定度比ＩＳ０５１６７要高些，因而引起長(zhǎng)度的差異。

　　３．據(jù)稱ＩＳ０５１６７直管段長(zhǎng)度的表列值是在阻流件上游安裝有很長(zhǎng)直管段得到的，即阻流件上游的流動(dòng)已達(dá)到充分發(fā)展管流和無(wú)旋轉(zhuǎn)流，不同的研究者，他們遵守這個(gè)條件可能是不一致的。

　　二．發(fā)展歷史

　　孔板流量計(jì)直管段長(zhǎng)度規(guī)定的發(fā)展歷史可分為三個(gè)階段：

　　１．２０世紀(jì)３０年代～７０年代；

　　２．２０世紀(jì)８０年代一９０年代；３．ＩＳ０５１６７：２００３（Ｅ）的頒布。

　　（一）２０世紀(jì)３０年代一７０年代

　　節(jié)流裝置國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制訂之前，各國(guó)皆已制訂有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)規(guī)程。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ＩＳＯ）還在１９６７年制訂了一份國(guó)際建議Ｒ５４１。

　　現(xiàn)摘錄此階段若干有代表性手冊(cè)與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際建議的規(guī)定如下。

　　１．美國(guó)Ｆｏｘｂｏｒｏ公司節(jié)流裝置設(shè)計(jì)手冊(cè)（ＰｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄＰｒａｃｔｉｃｅｏｆＦｌｏｗＭｅｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ１９７８）。

　　２．ＢＳｌ０４２：１９６４

　　英國(guó)ＢＳｌ０４２：１９６４孔板流量計(jì)直管段長(zhǎng)度規(guī)定如表１所示孔板流量計(jì)直管段長(zhǎng)度規(guī)定歷經(jīng)８０余年終于由ＩＳ０５１６７：２００３（Ｅ）獲得統(tǒng)一，其特點(diǎn)可列舉若干如下。

　　１．現(xiàn)場(chǎng)常見(jiàn)的典型阻流件結(jié)構(gòu)類型增多與細(xì)化新標(biāo)準(zhǔn)與舊標(biāo)準(zhǔn)比較新增結(jié)構(gòu)類型４種，同一類型結(jié)構(gòu)細(xì)化了，如在同一平面上與在垂直平面上依據(jù)兩個(gè)彎頭之間間距的不同分為二種，并且指定為Ｓ形狀（另一種為Ｕ形狀）。

　　溫度計(jì)套管只允許使用０．０３Ｄ，取消０．０３Ｄ～０．１３Ｄ一檔。與舊標(biāo)準(zhǔn)比較在垂直平面上的規(guī)定更合理了。

　　２．推薦使用流動(dòng)調(diào)整器

　　舊標(biāo)準(zhǔn)只列舉流動(dòng)調(diào)整器的若干型式，如何使用基本未涉及。新標(biāo)準(zhǔn)不但包括舊標(biāo)準(zhǔn)的全部型式，還增加近年出現(xiàn)的一些型式，標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)定流動(dòng)調(diào)整器的使用方法（見(jiàn)表４）。

　　流動(dòng)調(diào)整器置于阻流件與節(jié)流件之間，其間距應(yīng)符合規(guī)定，使用時(shí)若不遵守規(guī)定，反而可能成為干擾源，這點(diǎn)要特別注意。

　　新標(biāo)準(zhǔn)增加流動(dòng)調(diào)整器合格性測(cè)試的內(nèi)容其意義甚為深遠(yuǎn)。按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定只要通過(guò)合格性測(cè)試，任何類型流動(dòng)調(diào)整器皆可投用，這是給新型流動(dòng)調(diào)整器的開(kāi)發(fā)提供一把鑰匙，對(duì)流動(dòng)調(diào)整器的發(fā)展將產(chǎn)生巨大的促進(jìn)作用。現(xiàn)在許多新型流量計(jì)（如渦輪，渦街，超聲等）把流動(dòng)調(diào)整器與檢測(cè)件組合制成一體，成為產(chǎn)品的一部分，它對(duì)消除推理式流量計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確度的不確定性是一種解決方法。

　　流動(dòng)調(diào)整器是一把雙刃劍，它可使現(xiàn)場(chǎng)阻流件干擾消除，縮短必要的直管段長(zhǎng)度，使流量計(jì)的準(zhǔn)確度的可信度提高，但是其負(fù)面影響增加壓損，易產(chǎn)生臟污堵塞等常為用戶所詬病，如何處理此矛盾今后仍需進(jìn)行大量的試驗(yàn)研究予以克服。

　　３．阻流件串聯(lián)使用應(yīng)遵守的規(guī)則

　　在現(xiàn)場(chǎng)各類阻流件串聯(lián)使用是一個(gè)普遍的問(wèn)題，如何界定影響節(jié)流裝置的阻流件是煩人的問(wèn)題，例如在需要較長(zhǎng)直管段長(zhǎng)度的阻流件之間插入一種必要直管段長(zhǎng)度較短的阻流件，如何估算需要的長(zhǎng)度呢？新標(biāo)準(zhǔn)在這方面有比較明確的規(guī)定，并且舉實(shí)例說(shuō)明。
 

　　三．發(fā)展趨勢(shì)

　　１．現(xiàn)場(chǎng)阻流件類型遠(yuǎn)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)中列舉的，考慮到阻流件組合使用，可以說(shuō)變化是無(wú)限的，過(guò)去采取實(shí)流試驗(yàn)來(lái)確定必要的直管段長(zhǎng)度，不但耗費(fèi)巨大的人力物力，冗長(zhǎng)的時(shí)間亦等待不起。大量的非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置急需確定必要的直管段長(zhǎng)度的規(guī)定，再用老辦法顯然遠(yuǎn)水不解近渴。

　　慶幸的是近年采用的ＣＦＤ技術(shù)（ＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌＦｌｕｉｄＤｙｎａｍｉｃｓ）為解決此問(wèn)題找到一條捷徑。

　　計(jì)算流體力學(xué)（ＣＦＤ）是近代流體力學(xué)，數(shù)值數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物，它應(yīng)用離散化的數(shù)值方法，對(duì)流體力學(xué)的各類問(wèn)題進(jìn)行數(shù)值試驗(yàn)，計(jì)算機(jī)模擬和分析研究，它在一定程度上可以代替耗資巨大的流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，它是獨(dú)立于理論與實(shí)驗(yàn)之外的一種科研活動(dòng)。

　　近年國(guó)際流量學(xué)術(shù)會(huì)議此類論文數(shù)

　　采取加長(zhǎng)直管段長(zhǎng)度以抑制阻流件干擾是一種被動(dòng)的解決方法，且不說(shuō)長(zhǎng)的直管段普遍辦不到，是否真正達(dá)到規(guī)范化的流場(chǎng)仍存在許多不確定性因素，因?yàn)橛绊懰俣确植己托D(zhuǎn)流等還與許多其它因素有關(guān)，例如管內(nèi)壁的粗糙度，阻流件結(jié)構(gòu)參數(shù)以及雷諾數(shù)等，采用流動(dòng)調(diào)整器達(dá)到規(guī)范化的流場(chǎng)，儀表特性的不確定性亦就消除了，檢測(cè)件測(cè)量準(zhǔn)確度的可信度就置于牢固的技術(shù)基礎(chǔ)上。

　　流動(dòng)調(diào)整器負(fù)面影響的克服將伴隨著此類器件開(kāi)發(fā)的全過(guò)程，不能希望找到一勞永逸的辦法，但是總可以找到利弊的平衡點(diǎn)。

　　相信通過(guò)以上孔板流量計(jì)直管段長(zhǎng)度規(guī)定的發(fā)展歷程的全部容，能夠使大家有一個(gè)較為全面的認(rèn)識(shí)，對(duì)選擇合適的孔板流量計(jì)有所幫助。如有疑問(wèn)，可以隨時(shí)聯(lián)系我們。