环形孔板
一、产品用途和适用范围
本专利产品――环形孔板适用于各种流体（气体、蒸汽、液体）介质，例如：饱和蒸汽、过热蒸汽、压缩空气、各种煤气、燃炉废气、冷却水、重油、渣油、燃料油、冷凝液、各种腐蚀性化工溶液等，它除了具有标准孔板的结构简单、牢固、安装使用方便等特点以外，还具有以下优点：
（1）更适合测量饱和蒸汽、过热蒸汽以及煤气、冷却水等脏污流体
输送水蒸汽的管路往往有铁锈等杂质，煤气、冷却水管路含有的杂质更多。由于杂质流速低于主体流速而靠近管内壁流动，若使用标准孔板测量其流量，因这种孔板中间流通、周边阻挡，使杂质在孔板上下游两测沉淀堆积，不但影响了流体通过孔板时的流速分布、进而影响测量精度，而且堵塞处于滞流区的取压孔，影响正常工作；而本产品中间阻挡、周边流通的结构形式使杂质畅通无阻，既不影响流量也不易堵塞处于畅流区的取压孔，从而提高了测量精度和工作可靠性，减轻了仪表工人的维护工作量。
另一方面，水蒸汽管路免不了停汽，蒸汽冷凝成水，对于标准孔板“中间流通、周边阻挡”的结构使冷凝水积聚在孔板的两侧（孔板上的“疏水孔”小而易堵塞，起不了作用），通汽时，蒸汽必须把孔板前后的积水夹带完，才能在孔板前后产生正确的静压差，这个过程可达数十分钟，由此产生明显的测量误差，特别是频繁停汽的时侯，误差能达到50％以上。
而对于本产品――环形孔板“周边流通、中间阻挡”的特殊结构，使停汽时蒸汽形成的冷凝水及时流走，再次通汽时蒸汽很快在孔板前后产生正确的静压差，不会因停汽而产生附加误差。因此，可以说本产品比标准孔板更适合测量饱和蒸汽、过热蒸汽，特别是时常停汽的场合。
（2）更容易适应高温、高压流体的流量测量
高温流体，例如：蒸汽、燃气、高温空气或燃料油等，采用普通孔板时，孔板周边被固定在环室或法兰的槽内，往往孔板（用不锈钢材质）的温度膨胀系数大于槽（用碳钢材质）的温度膨胀系数，常温下装配的孔板在高温下工作，孔板的膨胀量大于槽的膨胀量，而孔板外周被限制死，多余的膨胀量只有靠孔板内孔的变形（形成喇叭口）容纳，孔板内孔形状破坏，显著改变了流出系数，从而影响测量精度。
普通孔板的两侧面同时起着密封作用，测量高压流体时对孔板的密封面要求高，有时还要采用透镜垫式孔板，使这种节流装置的价格成倍提高，每次检修时更换密封件，使维修费用大为增加，增大了用户的负担。
而本专利产品――环形孔板测量高温流体，测流板周边呈自由状态，温度膨胀仅改变了外形尺寸（且可精确计算出来），不改变边缘尖锐度和形状，因此不改变流出系数，不影响测量精度。测量高压流体时，因测流板在管道内部，与静压力的高低无关，加工成本不高；仅需要考虑的是管子、法兰尺寸、材质和焊接处焊接形式，因此不会显著提高产品价格，用于高压的环形孔板价格低于同规格的高压标准孔板价格。
（3）比圆缺孔板、偏心孔板工作更可靠，测量更精确
过去人们常用圆缺孔板、偏心孔板测量脏污流体，这种孔板不能减少取压孔堵塞的可能性，而且因加工精度不高、不易做到几何相似等原因，测量精确度不高。而环形孔板不但不易堵塞取压孔，而且因几何形状简单，可以精密加工和装配，容易提高测量精确度。由此可见，本产品完全可以取代圆缺孔板、偏心孔板。
（4）以较低的成本制成耐腐蚀型，测量腐蚀性流体的流量
由于本产品结构的特殊性，能够采用耐腐蚀性能力强的材料（如塑料），成本低，适应的温度、压力范围宽，在某些流量变化范围不大于4倍的场合，选用电磁流量计价格太高，可选用本产品的耐腐蚀型环形孔板。
（5）由于本产品外部形状简单，容易制成夹套保温型
在夹套内通蒸汽，可以防止被测流体（如重油、渣油等）在测量管段内凝结或粘附；通以冷却液，可防止易汽化的液体在流经测流板时形成汽液两相流（例如液氨）。在结构方面比金属管转子流量计简单、价格低、规格多。
（6）采用均压环结构，减少了测量误差来源
引至差压变送器的是在测流板上、下游处取压管横截面的静压平均值，减弱了上游局部阻力形成的速度分布畸变对精度的影响，实际精度更接近基本精度。
（7）要求较低的前后直管段
节流件（环形孔板）本身有一段测量管，比起标准孔板直接与工艺管道焊接、焊渣很易突入管内或两者有接台产生扰动旋涡，要好一些，一般情况下前3DN后2DN就可满足测量要求，若上游有90°弯头或半开的阀门，还应至少保持前5DN、后3DN的等径直管段，以提高测量精度。上世纪30年代美国学者Howell首先提出，60年代英国国家工程实验室（NEL）对其进行一些实验，实验数据表明在严重的旋转流作用下标准孔板流出系数变化达25%，而环形孔板变化小于1%，这说明环形孔板无需长的直管段，可以在恶劣的管道条件下工作，这是除了它能够在脏污的气体介质中工作之外的又一大优点。
（8）采用一体型结构形式，减少管线敷设
一体型环形孔板流量计是一种将环形孔板节流装置和差压变送器配套组成一体的流量计。它不仅给安装带来了很大方便和效益，用户不用敷设安装管线，并且不易出现故障：安装简单，结构紧凑，维护量少。配用智能差压变送器，可借助“手操器”方便进行量程调整，采用数字通讯方式，可将量程范围扩大到1：13。
注意在安装时如测量介质为气体则表头朝上安装，如测量介质为液体和蒸汽，则表头超下安装。
（9）采用带远传膜盒的差压变送器，可以测量诸如煤粉、渣油等脏污流体的流量
二、使用条件及技术参数：
（1）公称通径（mm）:50～2600(更大的通径可协商订货)
（2）公称压力（MPa）:≤42
（3）可测流体的雷诺数（ReD）范围：
普通型：4×103～1×107；高粘度型：1×103～1×105（标定）
（4）精确度（流出系数的不确定度）：
实流标定：±1％，±1.5％；抽样标定：±2.5％
（5）连接方式：
法兰连接；焊接连接
三、工作原理与结构
（1）原理
本产品――环形孔板节流装置和普通的标准孔板一样，依据的基本原理是流体连续性方程和伯努利方程。把环形孔板安装在圆管中，当流体流经节流装置时，其上、下游侧之间就会产生压力差（见图15），根据伯努利方程，经推导可得到流量基本方程式：
![图（1）环形孔板工作原理图]()
![]()
……………. ….（2）
图(15) 环形孔板工作原理图
式中：qm：………流体的质量流量（Kg/h）
C：………流出系数
ε：………流体经过节流装置后的流束膨胀系数（对液体ε＝1）
β：………径比(β=d/D，d：环形孔板的等效孔径（mm），D：管道内径（mm）)
D：………测量管的内径（工作状态下）（mm）
△P：………节流装置上、下游取压口侧取的差压值（KPa）
ρ1：………流体（在节流装置上游侧条件下）的密度（Kg/m3）
经过正确设计计算制造出来的测流板在流体中形成阻挡，当流量为qm时产生的差压为△P，利用差压变送器将差压值△P转变成标准电流信号，再经过显示仪表或数据处理系统，显示出流体的流量或总量。
（2）结构
本专利产品――环形孔板节流装置的基本原理与标准孔板基本相同，但结构相差甚远。环形孔板本身自带一段测量管。在测量管中部固定一块同轴的圆板――测流板，此板的支承筋在（十支架）与取压口相互错开，所以下游支承筋对流体的流动的阻挡作用可以忽略不计，而测流板的上游没有任何阻挡，可以让上游流速分布完全轴对称，有利于几何相似和动力相似，提高测量精度。图(17)为带均压环的煤气专用型，可用于上游流速分布不规则的场合（例如距离局部阻力件――弯头、阀门等不太远），同一横截面上均布的4个取压口分别感受全截面上的流体静压，由于流速分布的不对称产生的不一致的静压引至均压环内，在其内腔均匀化，之后引出至差压变送器，就可以得到近似真实的差压值，减弱上游局部阻力形成的速度分布畸变对精度的影响。图(18)夹套保温型的外套（在壳体外周）内通入蒸汽（保温）或冷却液（降温），可用于粘稠状的流体（不致使流体粘附到测量管、测流板上）或易汽化挥发的液体（不致使流体在测流板下游方向因静压的突然下降而汽化）。
当测量煤气、循环水等脏污流体时，图(17)所示带均压环的专用型就有突出的优点：流体中含的杂质不但不会堆积在测流板的正面和背面，而且在流体杂质较多、已经粘附在取压口周围时降低了同时堵塞、取不出差压的可能性――四个取压口使同时堵塞的几率大大下降，定期从排污口处泄放，即可防堵。
当测量渣油、排污水、煤粉等高浊度流体时，不考虑双相流引起的测量难度，以适当的精度解决此难题的办法是采用带远传膜盒的差压变送器测量静压力差，可以比楔形流量计的测量精度更高，是标准孔板、圆缺孔板等不可比拟的。（见图(20)脏污流体型）
当空间结构限制或现场敷设取压管线不方便时可采用一体型环形孔板流量计。它具有：安装简单，结构紧凑，维护量少。配用智能差压变送器，可借助“手操器”方便进行量程调整，减少空间操作；采用数字通讯方式，可将量程范围扩大。