文丘里管流量计

一种差压式流量计，文丘里管流量计也是一种常见的测量有压管道中介质流量的仪表，经常被用来测量液体如水、气体如煤气空气等管道流量，主要由收缩段、吼管以及扩散段三个阶段组成，结构简单明了，易于安装维护所以备受青睐。

文丘里管流量计简介

新一代差压流量测量仪的基本测量原理是一种基于能量-伯里尔方程守恒律和流量连续性方程的流量测量方法。内部文丘里管由圆形测量管和特殊的芯组成，该芯放置在测量管中并与测量管同轴。异形芯的径向外表面具有类似于经典文丘里管内表面的几何轮廓，并与测量管内表面形成了不同直径的环形流隙。流过内部文丘里管的流体的节流过程基本上类似于流经经典文丘里管和环形孔板的流体的节流过程。 文丘里内管的结构特性使其在使用过程中不像节流孔节流部件那样出现尖锐的磨损和结垢问题，并且可以控制节流前管中的流体速度分布梯度，并可能进行各种调节非轴对称速度分布是有效的流量调节（整流），从而实现了高精度和高稳定性的流量测量。

文丘里管流量计分类

1、经典文丘里管：用于各种介质的流量测量，具有永久性压力损失小，所需的前后直管段长度短，寿命长的特点。

2、套管文丘里管道：主要用于石油化工行业，用于测量和控制各种大口径和高压或危险介质的流量。

3、文丘里喷嘴：适用于各种介质测量场合，具有永久性压力损失小，所需的前后直管长度短，寿命长等特点，阀体安装长度为比经典的文丘里管道短。

文丘里管流量计测量范围

公称直径：50mm≤DN≤1200mm，如果大于1200mm，则应校准粗铸件的收缩率：100mm≤DN≤800mm机加工的收缩率：50mm≤DN≤250mmweld焊接的铁板粗缩率：200mm≤DN ≤1200毫米

节流开口率β：0.3≤β≤0. 75粗铸件收缩率：0.3≤β≤0. 75加工收缩率：0.4≤β≤0. 75铁板厚焊缝收缩率：0.4≤β≤0. 7

雷诺数范围：2×105≤ReD≤2×106铸件收缩率：2×105≤ReD≤2×106机加工收缩率：2×105≤ReD≤106焊接铁板收缩率：2× 105≤ReD≤2×106

精度级别：1级

文丘里管流量计优点

如果可以按照ASME标准准确地制造，则测量精度也可以达到0. 5％，但是由于其制造技术问题，国内文丘里难以保证，并且国内资深人士具有技术力量雄厚。仪器工厂只能保证4％的测量精度。对于超超临界发电条件，在高温高压下使用时，喉部的平衡环是非常危险的环节。如果不使用平衡环，则将无法满足均衡环的要求。根据ASNE ISO5167标准，不能保证测量精度。这是高压经典文丘里制造中的矛盾。

文丘里管流量计不足

喉管由与进口/出口相同的材料制成。喉管的液体擦洗和磨损很严重，不能保证长期的测量精度。结构的长度必须按照ISO-5167进行制造，否则将无法达到要求的精度。由于ISO-5167对经典文丘里的严格结构要求，其流量测量范围的最大/最小流量比很小，通常在3〜5之间。大流量变化很难满足流量测量的要求。

文丘里流量计流场的数值研究

随着工业信息技术的飞速发展，人们对其测量精度，实时监控等性能提出了越来越高的要求。许多单位学者[2]对文丘里流量计的流场进行了深入的研究。

根据工程应用中提供的二次风管的文丘里管和三次风管的文丘里管，建立了三维几何模型，并使用全结构六面体网格通过数值模拟计算得出以下结论。

（1）喉管的长度，喉管的直径和进气风速是影响文丘里阻力的主要因素。减小喉管的长度并增加喉管的直径在较大的工作条件下；在其他条件不变的情况下，当入口锥角和出口锥角分别设置为22°和11°时，阻力获得最小值；

（[2）文丘里喉管流场结构均匀，且喉管全长内的静压值远低于进气口静压值，从而使空气流经整个文丘里管道低得多由于入口锥和喉管的局部阻力，它成为理想的差压流量计（在不增加系统阻力的情况下提高了差压信号的相对测量精度）；喉管气流速度基本上是文丘里管道的阻力主要在喉部的长度内产生，因此，从阻力减小的角度来看，不应设计喉部的长度从压力云图中可以看出，喉管的长度和喉管的直径不会破坏流场结构。

（3）是用作差压流量计的文丘里管，其前，后静压测量孔分别布置在文丘里管入口的壁处和1 / 2喉管的长度更合理，应在喉管的1/2长度轴部分选择流量计算部分。

（4）数值模拟可以容易地模拟文丘里管流量计在实际工作条件下的流场，从而获得更准确的反映实际工作条件的流量计算校正系数，提高测量精度。

文丘里流量计在天然气测量中的应用

一些研究人员[3]比较了孔板流量计在天然气测量中的流量特性和验证效果与文丘里流量计在测量中的应用，并分析了文丘里流量计在天然气测量中的应用发展前景。

孔板流量计的测量原理与文丘里流量计的测量原理相同。两者都使用管道中的节流装置使流体流在节流点处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力降低，节流前后产生节流压差，并且流量通过测量差压来测量流经节流装置的天然气，GB / T2624-93中对流体和前后计量管的要求也相同，不同之处仅在于节流部件的不同。以最小的工作量和最低的成本将孔板流量计转换为文丘里流量计非常方便。这也是现阶段文丘里流量计特别适合中国天然气计量的重要原因。

文丘里流量计与孔板流量计相比具有以下优点：

（1）高精度

文丘里流量计的精度等级可以达到0. 5等级，而广泛使用的孔板流量计的精度等级是1〜1.5等级。

（2）小压力损失

文丘里管子收缩和扩散段的作用大大减少了压力损失，约为孔板的1/5〜1/3。

（3）耐磨性和长寿命

文丘里管的几何特性决定了它的磨损小，经过特殊处理后其表面具有更高的耐磨性和耐腐蚀性，并且使用寿命长。它甚至可以用于固液混合测量。与孔板相比，这是最大的优势。

（4）维护量低

由于文丘里管不像孔板，它需要经常清洁并需要定期检查和更换，因此大大减少了日常维护工作量。从以上流动特性的比较可以看出，文丘里管比孔板有明显的优势。

安装文丘里流量计时注意事项

1、首先，将两个直管段切成与压力弯头相同的管径，其长度大于直径的1倍。

2、在条件较好的平台（或平坦地面）上，以90°垂直状态焊接两个截取的直管段，使压力取弯弯曲，以确保焊接质量

3、将预制管放在机架上并焊接工艺管。

4、文丘里管传感器焊接到过程管道，以使其尽可能在水平空间中工作。如果站点没有水平安装条件，则可以将其安装在垂直空间中。

文丘里管道流量传感器和过程管道通过法兰连接，可以根据传感器的流向在水平空间中连接到过程管道。

安装文丘里时，前端的直管长度应大于直径的5倍，后端的直管长度应大于直径的2倍。

必要检查

1、检查每个变送器（包括差压，压力和温度变送器）的管道，安装和接线是否正确。

2、检查所有焊接接口和螺纹接头是否紧固且无泄漏。

3、检查辅助仪表的接线是否正确，每个变送器的接线是否正确，并着眼于电源连接器的位置。

4、上述检查正确无误后，打开辅助仪表的电源。