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摘要： 喷嘴式流量计的广泛应用，不可避免的会出各类小概率缺陷，本文简要介绍了喷嘴式流量计的工作原理及结构组成。并通过流量计算公式对可能影响流量测量的各项原因进行分析归类。并提出有针对的防范措施。利用理论知识指导实际操作，有效提升分析及处理效率。
关键词：流量计算公式 理论分析 缺陷分析
0 引言
流量测量技术在经过近百年的发展、成熟，差压式流量计至今仍是工业领域中应用最多的在线流量测量装置。其中恒截面变压差的流量计更是因为造价低、缺陷少，对管径、温度、压力及介质种类等适应性宽等一系列优点，一直被广泛应用于石油、化工、电力、医药、环保、食品等国民经济、生活各领域的液体和气体等介质的计量、测量上。通过外形对比，恒截面变压差的流量计主要可分为标准孔板式、喷嘴式、文丘里式等几种。其中喷嘴式流量计则是中和同时集合孔板式与文丘里式流量计的优、缺点。其结构简单，耐高温高压，测量精度高，压损小，无需维护，无需标定，造价成本低，使用寿命长等特点，使其特别是在大管径、大流量介质的流量测量中得到大量的应用。
喷嘴式流量计大面积的使用，同时也不可避免的带来了些小概率缺陷。本文特此对喷嘴式流量计结构、工作原理进行简要阐述。同时借用流量计流量计算公式对影响流量测量的因素进行分析，并同时有针对性的给出判断与防范手段。
1 喷嘴式流量计组成
喷嘴式流量计按结构整合度的不同可分为一体式安装流量计与分体式安装流量计。无论无何其均由喷嘴、差压变送器、压力变送器、温度变送器、流量变送器、流量计算器及隔离阀门等几个功能部分组成。
一体式安装是产品出厂时己将差压变送器与喷嘴连接成一体，使用前安装时不需再连接引压管。但必需配接相应的流量计算器、压力变送器和温度变送器。
分体式喷嘴流量变送器由独立的喷嘴流量传感器和差压变送器两部分组成。主要功能部分流量变送器由喷嘴流量传感器和差压变送器组成，输出代表差压信号大小的4～20mA电信号，流量计算及温度、压力补偿由用户依测量介质情况进行配置完成。
2 喷嘴式流量计工作原理
喷嘴式流量计是依据流体力学的节流原理，介质流经并充满管道及流量计内部，当通过流量计内的喷嘴时，流速将在喷嘴形成局部收缩，流速加快，静压力降低，于是在喷嘴前后便产生了压力降（或叫压差），介质流动的能量愈大，在喷嘴前后产生的压差也就愈大，故此通过测量喷嘴前后压差即可测量出流经的介质流量的数值。
由于喷嘴采用圆弧形轮廓结构，因而实际压损较小，所需的直管段短，而精度高。
3 喷嘴式流量计结构及适用
喷嘴流量计属于国家标准规定的标准节流装置。符合国家标准GB/2624-2006，只要按国标设计和加工就能达到设计的精度，无需进行实流标定。故此在流量计设计初期提供所测量的介质、流量、工作温度、工作压力、工艺管内外径等五个主要参数，就可进一步的提高其的安装后测量精度。
按其喷嘴布置与压差变送器取压位置的不同，喷嘴式流量计分为标准喷嘴式流量计（又称为ISA 1932喷嘴流量计（见图1）与长径喷嘴式流计（见图2）两种。长径式流量较标准式流量计在使用寿命、缺陷故障率、适用范围等性能上均有所提升。
4.2、依据流量计流量计算公式，对所有数据参数有针对性的展开逐项进行分析，参数相关情况如下：
4.2.1、C（流出系数），实际流量/理论流量，影响数据因素分析如下：
a）管网系统设计，阻力分布情况；
b）介质理论流量、压力、温度；；
c）介质实测流量、压力、温度；
4.2.2、ε（可膨胀性系数），影响数据因素分析如下：
a）介质物理特性；
b）混合介质均匀性；
4.2.3、d（节流件开孔直径），影响数据因素分析如下：
a）喷嘴缩口内径；
b）喷嘴加工精度；
c）喷嘴使用磨损情况；
d）喷嘴结垢堵塞情况；
4.2.4、β（直径比）：喷嘴缩口内径/管道内径，影响数据因素分析如下：
a）喷嘴内径（d）；
b）管道理论内径与实际内径；
c）管道内部实际磨损情况；
d）管道内部结垢堵塞情况；
4.2.5、ρ1（介质密度），影响数据因素分析如下：
a）介质物理特性；
b）介质实测温度、压力；
c）取样测点布置位置；
d）混合介质均匀性；
e）介质内不可溶解物质的含量（含析出晶体）；
4.2.6、Δp（差压）：取样压差
a）压力取样口布置；
b）取样系统及管路布置情况；
c）传感器及变送器等测量仪器精度；
d）模块计算方式；
e）取样管路堵塞；
f）系统缺陷；
4.3、综合上述影响流量计的各项因素，归类汇总如下：
4.3.1、系统安装调试后固定不变的因素
a）介质物理特性；
b）系统设计流量、压力、温度等相关参数；
c）仪器测量精度等级；
d）设备加工精度等级；
e）系统布置与结构特点；
f）流量计算方式；
4.3..2、受设备运行及缺陷等影响的因素
a）系统因结垢、堵塞、磨损等引起的管网尺寸改变；
b）系统因结垢、堵塞、磨损等引起的测量偏差；
c）系统因局部变形或移位引起的测量偏差；
d）传感器、变送器、计算器等电控设备的缺陷；
e）混合形介质，不同特性介质的分布情况；
f）介质动力场变化；
5 缺陷分类及对应防范手段
依据上述影响流量计测量偏差的因素归类汇总结果，依问题出现的情形不同进行再次分类，并有针对性的制定检查与防范手段。
5.1、运行中不可避免的测量误差
受测量仪器的精度等级，设备加工精度等级，介质在不同压力、温度下的特性等影响，系统不避免的会出现测量误差。但通过更换设备或加强系统检查校验工作，仍可有效提升测量精度。
5.2、随运行工况的不同而出现的测量偏差
介质在不同压力、温度等参数变化可能出现的结晶或气化等特点，或介质内含有杂质量较合理范围。使原应当为单一性的介质变成混合介质，受介质可膨胀性系数与密度等因素影响，出现测量误差。为避免该类情况的出现，系统运行期需尽量避开并远离该特殊工况，保持介质特性的单一性。
因系统布置的不合理性，介质在流量发生变化时，流体动力场局部紊流引测量偏差。该问题多为流量计布置位置不能有效满足实际最短测量直管道所致，通过后期流量的对比标定可适当减弱该类问题对实测的影响。
5.3、随运行时间增加而缓慢恶化的缺陷
在系统的长周期运行中，结垢、堵塞、磨损等缺陷均会对原系统的设备尺寸发生缓慢的改变，其直接影响到了相关参数的测量取样，影响到了最终计算结果的精准性。通过系统的定期冲洗及检修工作，能有效发现并处理该类问题所带来的影响。
5.4、突发性测量恶化
传感器、变送器、计算器等电控设备的缺陷，及因特殊原因引起的管网设备的非正常变形或移位等情况，均具有明显的突发性，通过缺陷特点排查原因，修复或更换缺陷零部件方可恢复系统的正常运行。
6 结束语
通过对喷嘴式流量计理论计算公式的各项数值来源的分析，可清楚的找出影响设备投用的各项原因，针对原因及各参数所出现不同表相，可在第一时间分析并查找出缺陷原因所在，也可有效防范流量计隐性缺陷，有针对性的优化提出的测量精度。
理论指导实际，可精确定位实际问题查找处理的方向性，提升问题分析的准确性及彻底性。
参考文献：梁国伟、周宁宁，李长武，《监界流文丘里喷嘴流量计的原理与应用 》，中国计量学院学报
论文作者:张剑飞
论文发表刊物:《电力设备》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/2
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