如何为差压测量选择合适差压流量计以及他们自身的优点和缺点

来源：上海自动化仪表有限公司作者：发表时间：2018-12-17 08:42:40【小中大】

尽管使用第一台DP设备已有100多年的历史，但它们仍然是所有流量测量回路中最大的安装基础，特别是在过程和化学，石油和天然气领域。英国上海自动化仪表有限公司测量与分析的DP流量和温度产品经理概述了提供的主要选项，并解释了技术发展如何稳步扩大仪表对其他领域的吸引力。

差压测量的起源可以追溯到1738年，当时意大利数学家Daniel Bernoulli确定流动流体中的总能量（动能+压力+势）是恒定的。

大约60年后，另一位意大利人 - 乔瓦尼巴蒂斯塔文丘里 - 确定流入限制的流体以压力为代价获得动能或速度，当流体离开限制时，一些压力恢复。

在伯努利发展他的理论270多年后，基于差压测量原理的流量计继续占据全球流量计市场的大部分。2007年，上海自动化仪表有限公司进行的一项调查估计，差压装置的全球市场实际上每年增长约6％，总价值超过10亿美元。

差压流量计说明

要实现差压测量，需要两个关键的设备项目。

首先，需要产生压降的主要元素。基本上，该元素在流线中产生限制或减少，这导致上游和下游压力之间的差异。根据所用元素的类型和被测介质的类型，这种限制可以在形状上变化。有关可用的不同元素的更多信息包含在本文后面。通过差压变送器测量压力差，然后可以使用差压变送器来计算流量。变送器技术的最新发展改变了差压测量的可能性。

例如，随着多变量变送器的出现，用户现在不仅可以在一个单元内测量压差，还可以测量静压和温度，从而为他们提供可用于进一步增强其过程的附加数据。

选择差压流量计的关键因素是压降问题。

虽然产生局部压力下降是测量原理的一个组成部分，但重要的是要确保最小化任何永久性压力损失，以便最大化流动能量。某些类型的差压流量计在最大化这种回收率方面优于其他类型。例如，文丘里流量计具有更大的压力恢复部分，比孔板流量计提供更低的压降。差压流量计的最大优点之一是其固有的多功能性。它们可用于测量气体，蒸汽和液体的流量，使其比任何其他类型的流量计具有更广泛的应用领域。这种多功能性和差压原理的相对简单性使得DP流量计在销售和安装基础方面享有最大的市场。

特别是，它们在整个石油和天然气工业中得到广泛使用，并且随着能源需求推动新的石油和天然气勘探设施的建设，它们将继续快速安装。尽管石油和天然气市场仍然是核心领域，但差压流量计技术的最新发展也开辟了新领域的新应用。

选择合适类型的差压流量计

为任何应用选择最佳类型的流量计需要仔细考虑一系列因素。在涉及差压流量计的情况下，存在一系列传感器，每种传感器对于某些类型的应用都具有其自身的优点和缺点。

差压流量计的主要类型是：

孔板流量计

皮托管

文丘里管

流量喷嘴

楔形元素

孔板流量计

孔板流量计是所有DP设备中最常用的。与其他仪表类型相比，它们的耐用性和低购买成本意味着它们在整个行业中得到广泛应它们适用于各种高温，低速应用，可测量清洁，脏污或腐蚀性液体，包括粘性液体，以及蒸汽和气体。孔板流量计通常包括扁平金属盘，在中心钻有精密孔，其尺寸和轮廓取决于应用。盘本身通常由安装在管道中的托架组件固定就位。可提供各种类型的孔板流量计，包括同心，偏心和分段，每种都具有针对特定应用的各自优点。

传统孔板流量计的一个主要缺点源于安装所需的单独部件的数量。典型的孔板流量计安装包括孔板，孔口法兰，隔离阀，阀歧管，DP变送器，互连管和联轴器。当连接在一起时，所有这些都存在潜在的泄漏点，这些泄漏点可能影响流量计的准确性和可靠性，并且导致被测量的液体或气体的逸散性排放。由于诸如长脉冲线或阻塞脉冲线之类的问题，或者由于气体系统脉冲线中的冷凝或液体管线中的气泡导致的信号受损，它们也可能遭受慢速响应。

孔板流量计技术的最新进展已经克服了这些问题。

例如，上海自动化仪表有限公司的电磁流量计采用单件式设计，结合了孔板安装所需的所有主要部件。这样就无需用户采购和安装单独的歧管，变送器和脉冲管道，通常可将安装和调试成本降低多达50％。一体化设计还解决了与脉冲线相关的先前问题，从而提高了准确度并加快了响应速度。

皮托管

作为一种低成本，易于安装的低压降流量计，皮托管是测量清洁液体，气体或蒸汽的理想解决方案。虽然不如孔板流量计准确，但它们可以很容易地安装在大多数位置，包括方形或矩形管道。皮托管通过感测流动的冲击压力与静压之间的差异来测量流量。

皮托管有两种主要类型。单端口皮托管测量冲击压力，管插入流动流中，其传感端口面向流动方向。然后插入第二管以测量静压。测量的流量与冲击压力和静压之间的差值成比例。

这些设备受到仅在实际撞击点测量的能力的限制。相比之下，平均皮托管沿其长度具有多个冲击感应端口，位于相同的计算点，并包括外部和内部冲击管。

内管提供各种传感器孔的二次平均，使得平均皮托管非常适合应对大多数应用中发现的短管道固有的非均匀流动剖面条件。

文丘里流量计

作为最古老的流量计之一，文丘里管流量计代表了流量测量领域的主力，用于测量清洁液体和气体。尽管它们已经成熟，但它们仍然在石油和天然气行业享有市场支配地位，其稳定的性能，低压降，可靠性和耐久性使其成为石油和天然气应用的艰巨需求的理想选择。

文丘里管的总体设计很简单。它由与管道直径相同的平行入口部分组成，然后是锥形减小（通常为21°夹角）和平行喉部。出口也是圆锥形的，但与入口角度较浅（通常为15°）。出口锥体的最终直径与管道相同（称为经典风险 - 最常见的设计）或直径小于管道的直径（截头或短文丘里管）。高（即上游）压力分接位于入口锥体之前，而低（下游）压力分接位于喉部分的中心。

近年来，文丘里仪表的使用已经扩展到海底测量和处理领域，其特性使得它们特别适合于在这种应用中发现的恶劣环境。它们还可以设计用于海底应用中常见的高过程和环境压力，适用于生产中的多相流体（油+气+水+砂）。将专业的海底DP变送器，布线系统和歧管与文丘里组件集成在一起也相对容易。

流量喷嘴

流动喷嘴基本上是流动管，具有平滑的入口和尖锐的出口。流量喷嘴型流量计最常用于非粘性液体或气体的高速流量测量，在存在可能损坏孔板的腐蚀或气蚀风险的应用中。典型的例子包括蒸汽提升设备的流量测试。由于没有锋利的边缘可能会随着时间的推移而降低并影响性能，因此流量喷嘴具有出色的长期精度。它们还提供相对较低的压力损失。

楔形流量计

这些类型的流量计具有V形流量限制，特别适用于测量要求更高的流体类型，例如具有高固体含量，高粘度或高腐蚀性/磨蚀性颗粒的流体。它们也是测量气流的理想选择。实现最佳性能选择合适的DP流量计传感器只是一个方面。为了优化安装，考虑一系列其他因素也很重要。这些包括变送器调节。传统上，较旧的发射器技术测量精度为校准量程的±0.2％。随着变送器技术的进步，现在已将基准精度提高到校准量程的±0.025％。

另一个考虑因素是泄漏路径的最小化，既可以改善健康和安全，又可以提高过程效率。这里的答案是选择可以安装远程隔膜密封件的DP初级，例如楔子。或者，用户可选择全焊接设计采用集成焊接歧管，这些类型的设备可减少与传统歧管相关的泄漏路径。通过引入第二代多变量压力变送器，可以测量来自任何DP主要设备的质量流量。该技术可以追溯应用，使其成为现有安装的理想选择，通过测量质量流量来提高性能。

下表提供了各种差压流量计的快速指南以及每种差压流量计的应用类型：

摘要

以上信息为各种类型的差压流量计及其对特定应用的一般适用性提供了基本指导。凭借在工业和公用事业应用中设计和制造全系列流量计技术的数十年经验，上海自动化仪表有限公司可以为您提供满足您需求的最佳解决方案。

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