節流裝置

節流裝置作為流量計中最重要的一個分支，它分為標準節流裝置和非標準節流裝置兩大類。標準節流裝置有：標準孔板，ISA標準噴嘴，長頸噴嘴，經典文丘裏管和文丘裏噴嘴； ^[1]  非標準節流裝置有：環形孔板，四分之一圓噴嘴，四分之一圓孔板，錐形入口孔板，圓缺孔板，偏心孔板，雙重孔板，低壓損流量管，矩形文丘裏管，V型錐流量計，楔形流量計，內藏孔板，限流孔板等 ^[1]  。

連續流體介質在管道中運動的過程中，流經管道內預置的節流裝置時，其流束將會在節流裝置處形成局部的縮徑狀態。從而使流體介質的流速增大，靜水壓力相對降低。這種狀況就會在節流裝置（孔板）上游和下游產生壓力降（壓差）。流動介質的流量相對越大，那麼在節流裝置上下游所產生的壓差也會越大。

因此，可通過節流測量裝置的壓差，經一定轉換來相對衡量流經節流裝置內流體流量的大小，這就是利用節流裝置來具體測定管道內連續流動介質流量的基本原理。 ^[2] 

節流式流量計是一種典型的差壓式流量計．是工業生產中用來測量氣體、液體和蒸氣流量的最常用的一種流量儀表．據調查統計，在鍊鋼廠、煉油廠等工業生產系統中所使用的流量計有（70—80）%左右是節流式流量計。在整個工業生產領域中，節流式流量計也佔流量儀表總數的一半以上。節流式流量計所以得到如此廣泛的應用，主要是因為它具有以下兩個非常突出的優點：

①結構簡單，安裝方便，工作可靠，成本低，又具有一定準確度．能滿足工程測量的需要。

②有很長的使用歷史，有豐富的、可靠的實驗數據，設計加工已經標準化．只要按標準設計加工的節流式流量計，不需要進行實際標定，也能在已知的不確定度範圍內進行流量。 ^[1] 

尤其是第二個優點，使得節流式流量計在製造和使用上都非常方便。因為對一個流量計，特別是大流量測量用的流量計，在檢定時將會遇到各種各樣的困難。

節流式流量計通常由能將流體流量轉換成差壓信號的節流裝置及測量差壓並顯示流量的差壓計組成。安裝在流通管道中的節流裝置也稱“一次裝置”，它包括節流件、取壓裝置和前後直管段．顯示裝置也稱“二次裝置”，它包括差壓信號管路利測量中所需的儀表。 ^[1] 

不少國家對節流裝置做了很多研究工作。AGA（美國氣體協會）和ASME（美國機械工程師協會）從本世紀初就開始進行節流裝置的實驗，研究結果分別在1969年和1971年的報告中發表。DIN（德國工業標準）中，早就對節流裝置進行了規定，到1969年已經過六次修訂國際標準化組織（ISO）在彙總了各國的研究成果的基礎上，分別於1967年和1968年出版了ISO/R541和ISO/R781，作為節流裝置的國際標準。1980年又對前面的兩個文件進行了修訂，出版了適合於孔板、噴嘴和文丘裏管的國際標準ISO 5167。我國也於1981年出版了流量測量節流裝置的國家標準GB 2624，對角接取壓、法蘭取壓的標準孔板和角接取壓標準噴嘴做了具體規定。 ^[1] 

使用標準節流裝置時，流體的性質和狀態必須滿足下列條件：

①流體必須充滿管道和節流裝置，並連續地流經管道。

②流體必須是牛頓流體，即在物理上和熱力學上是均勻的、單相的，或者可以認為是單相的，包括混合氣體，溶液和分散性粒子小於0.1m的膠體．在氣體中有不大於2%（質量成分）均勻分散的固體微粒，或液體中有不大於5%（體積成分）均勻分散的氣泡，也可認為是單相流體．但其密度應取平均密度。

③流體流經節流件時不發生相交。

④流體流量不隨時間變化或變化非常緩慢。

⑤流體在流經節流件以前，流束是平行於管道軸線的無旋流。

標準節流裝置不適用於動流和臨界流的流量測量。 ^[1] 

為了體現新型節流裝置的輕便耐腐蝕等特性，節流裝置上下游直管部分採用礦用高強度的塑料，節流裝置的孔板與直管件採用內鑲嵌結構以保證其同心性。即取管徑相同的2段管，一端採用車內圓加工出和孔板直徑相同的內徑；另一端利用車外圓加工法削去其外緣，使其內圓外徑等於孔板直徑，外圓長度值等於內圓長度減去孔板的厚度值。等各部件加工之後再將孔板嵌入內圓加工段，最後嵌入外圓加工段即可。

1 帶有定位槽的新型孔板

孔板是節流裝置的核心部件，考慮到孔板的定位穩定問題，加工製作時採用在標準原有孔板基礎上在其上游側加上20mm的定位槽，其餘標準保持不變，這樣就解決了孔板的定位問題。

2 上下游測管

設計使用標準節流裝置，在保證孔板的幾何相似度之外，還必須遵守管道和流體條件，以保證管路流動介質的動力學相似。孔板上下游直管道最小長度應按照標準流量節流裝置設計要求進行。

3 上下游測管組合

節流裝置組合安裝圖如圖，在孔板和上下游直管段加工好之後，按照圖的組合方式進行安裝。

孔徑小的一側與下游直管內部環形凹台階緊密接觸，然後在下游直管上軸向距離標準孔板的D/2（D為上游直管和下游直管的內徑尺寸）處鑽孔，在上游直管軸向距離標準孔板的D處鑽孔，上游測氣嘴和下游測氣嘴均用銅棒加工而成，中部設有測氣孔，一端有絲扣，旋入孔板上下直管兼有定位功能。在上游直管和下游直管鑽孔處設置上游測氣嘴和下游測氣嘴。

4 測氣嘴和氣嘴橡皮帽

節流裝置有上下2個側氣嘴，平時處於封閉狀態，測量時取下，設計中測氣嘴橡皮帽利用橡膠模具加工，為防止意外丟失，測氣嘴橡皮帽帶有橡皮環，環的直徑略大於孔板流量計的直徑，平時橡皮帽扣在測氣嘴之上，測量時可取下。工作使用時，取下橡皮帽和橡皮帽，將U型壓差計的2個測量口與上游測氣嘴和下游測氣嘴連接，U型壓差計測出2個測量口瓦斯混合氣體之間的壓力差。根據測量出的壓力差及礦下所測得温度數值，可以計算出瓦斯混合氣體的流量。

5結論

新型的礦用瓦斯抽採節流裝置，取消法蘭連接，孔板內嵌於下游直管之內，定位精確，和上下游直管同軸度高，上下游直管採用礦用工程塑料，插接連接，具有安裝便捷，校準方便，耐腐蝕等特點。 ^[2]