文丘里流量計

文丘里管流量計包括“收縮段”、“喉道”和“擴散段”3部分，以其結構簡單、適用工況範圍廣、易於實時監控等優點。用於測量封閉管道中單相穩定流體的流量，在諸如煤氣、電力、水泥等眾多能源動力工業領域被廣泛的應用。

新一代差壓式流量測量儀錶，其基本測量原理是以能量守恆定律——伯努力方程和流動連續性方程為基礎的流量測量方法。內文丘里管由一圓形測量管和置入測量管內並與測量管同軸的特型芯體所構成。特型芯體的徑向外表面具有與經典文丘里管內表面相似的幾何廓形，並與測量管內表面之間構成一個異徑環形過流縫隙。流體流經內文丘里管的節流過程同流體流經經典文丘里管、環形孔板的節流過程基本相似。內文丘里管的這種結構特點，使之在使用過程中不存在類似孔板節流件的銳緣磨蝕與積污問題，並能對節流前管內流體速度分佈梯度及可能存在的各種非軸對稱速度分佈進行有效的流動調整（整流），從而實現了高精確度與高穩定性的流量測量。

1、經典文丘里管：應用於各種介質的流量測量，具有永久壓力損失小、要求的前後直管段長段短、壽命長等特點。

2、套管式文丘里管：主要應用於石化行業各種大口徑並且高壓或者危險介質的流量測量和控制。

3、文丘里噴嘴：適用於各種介質的測量場合，具有永久壓力損失小、要求的前後直管段長段短、壽命長等特點，本體安裝長度比經典文丘里管短。

公稱直徑：50mm≤DN≤1200mm，超過1200mm需標定

·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

節流孔徑比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

雷諾數範圍：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

精度等級：1級

優點：如果能完全按照ASME標準精確製造，測量精度也可以達到0.5%，但是國產文丘里由於其製造技術問題，精度很難保證，國內老資格的技術力量雄厚的開封儀錶廠也只能保證4%測量精度，對於超超臨界發電的工況，這種喉管處的均壓環在高溫高壓下使用是一個很危險的環節，不採用均壓環，就不符合ASNEISO5167標準，測量精度就無法保證，這是高壓經典式文丘里製造中的一個矛盾。

缺點：喉管和進口/出口一樣材質，流體對喉管的沖刷和磨損嚴重，無法保證長期測量精度。結構長度必須按ISO-5167規定製造，否則就達不到所需精度，由於ISO-5167對經典文丘里的嚴格結構規定，使得它的流量測量範圍最大/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。

對文丘里流量計安裝時：

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、在條件較好的平台(或平地)上，將截取的兩段直管段與取壓彎管焊接，呈90o垂直狀態，並保證焊接質量

3、將預製好的管道上架與工藝管道焊接。

4、文丘里管感測器與工藝管道焊接，儘可能使其在水平空間狀態下工作。當現場不具備水平安裝條件時，可在垂直空間狀態下安裝。

文丘里管流量感測器與工藝管道採用法蘭連接，可按感測器標誌流向，與工藝管道呈水平空間狀態對接。

文丘里管安裝時，前端直管段長度應大於5倍直徑，後端直管段長度應大於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、檢查所有焊裝介面、絲扣接頭是否做到嚴密、不泄露。

3、檢查二次儀錶接線是否正確，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，接通二次儀錶供電電源。

文丘里流量計流場的數值研究

隨著工業信息化技術的飛速發展，人們對其測量精度、實時監控等性能提出了越來越高的要求，許多單位和學者 對文丘里流量計流場進行了深入的研究。

根據工程應用中提供的二次風管的文丘里管、三次風管的文丘里管結構圖紙建立三維幾何模型，採用完全結構化六面體網格通過數值模擬計算有以下結論。

（1）喉管長度、喉管直徑、入口風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構均勻，且整個喉管長度範圍內的靜壓值遠低於入口靜壓值，使得氣流通過整個文丘里管的阻力要遠低於通過入口錐、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佈，且遠高於入口速度，從而造成文丘里管的阻力主要產生在喉管長度範圍內，因此從降阻的角度考慮，喉管長度不宜設計過長，從壓力雲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構。

（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，流量計算截面應選在喉管1/2長度軸截面。

（4）數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確的流量計算修正係數，實現提高測量精度的目的。

文丘里流量計在天然氣計量中的應用

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，並分析了文丘里流量計在天然氣計量中運用的發展前景。

孔板流量計和文丘里流量計計量原理相同，都是藉助管道內的節流裝置使流體流束在節流處形成局部收縮，從而使流速增加，靜壓降低，在節流前後產生差壓，通過測量差壓來衡量天然氣流過節流裝置的流量大小，而且在GB/T2624—93中對流體及前後計量管的要求也是相同的，差別僅為節流件的不同，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，費用最低，這也是文丘里流量計特別適合我國現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點：

（1）精度高

文丘里流量計準確度等級可達0.5級，而目前廣泛應用的孔板流量計準確度等級為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，表面經特殊處理后更耐磨、耐腐蝕，壽命很長，甚至可用於固液混合計量，這是與孔板相比最大的優點。

（4）維護量少

因文丘里管不象孔板需經常清洗和定期檢查、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勢。