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(1)線性孔板的結(jié)構(gòu)
線性孔板又稱彈性加載可變面積可變壓頭孔板，其結(jié)構(gòu)如圖6.17所示。與普通孔板不同，在線性孔板(GILFLO差壓裝置)中，管道軸線的位置固定有一根軸，軸上套有一個紡錘形柱塞2和高張力情密彈簧8。當(dāng)流量為零時(shí)，柱塞在彈簧的作用下，伸入孔板3的開孔內(nèi)。流量出現(xiàn)后，在孔板兩側(cè)產(chǎn)生差壓，此差壓與柱塞的有效面積的乘積即為柱塞受到的自左向右的推力，導(dǎo)致柱塞自左向右移動。柱塞的移動使彈簧受到壓縮，產(chǎn)生反作用力，此力與差壓產(chǎn)生的推力大小相等，方向相反，從而取得平衡，柱塞停止移動，柱塞與孔板之間形成的環(huán)隙就為流通截面。柱塞在差壓彈簧力的作用下來回移動，使流通截面積隨流量大小而自動變化。紡錘形柱塞的曲面是經(jīng)過設(shè)計(jì)計(jì)算的，以致環(huán)隙的變化使輸出信號(差壓)與流量成線性關(guān)系，并大大擴(kuò)大范圍度。由于小流量時(shí)上述環(huán)隙非常小，柱塞很容易被流體帶入的顆?？ㄗ《鵁o法工作，所以儀表上游需裝目數(shù)合適的過濾器。
(2)小口徑內(nèi)錐流量計(jì)也需裝過濾器
與中心開孔的標(biāo)準(zhǔn)差壓流量計(jì)不同，內(nèi)錐流量計(jì)是環(huán)形開孔。這種開孔方法的影響是環(huán)形縫隙尺寸減小。例如β=0.5的DN50內(nèi)錐，其環(huán)隙尺寸只有3.3mm,β=0.3的DN100內(nèi)錐，其環(huán)隙尺寸也只有2.3mm，所以上游也需加裝過濾器。固形物卡在環(huán)隙內(nèi)，雖不像線性孔板那樣使得儀表無法工作，但使環(huán)形流通截面積減小，流量示值偏高，帶來誤差。
(3)需加裝過濾器的流量計(jì)遠(yuǎn)不止于此
為了防止流體中的固形物對流量計(jì)的傷害，很多種類的流量計(jì)都需加裝過濾器，例如小口徑渦輪流量計(jì)、小口徑熱式流量計(jì)、內(nèi)孔板流量計(jì)、所有的容積式流量計(jì)、所有的浮子式流量計(jì)等。
線性孔板的工作原理與特點(diǎn)
(1)工作原理
傳統(tǒng)的孔板流量計(jì)zui大的不足是在被測流量相對于滿量程流量較小時(shí)，差壓信號很小，這一缺點(diǎn)大大影響其范圍度和測量度。人們針對其不足在傳統(tǒng)的孔板式差壓流量計(jì)基礎(chǔ)上開發(fā)了可變面積可變壓頭孔板流量計(jì)。因?yàn)槠漭敵龅牟顗盒盘柵c被淵流量之間有線性關(guān)系，所以也稱線性孔板差壓流量計(jì)。
在孔板流量計(jì)中，當(dāng)流體流過開孔面積為A的孔板時(shí)，流量q與孔板前后產(chǎn)生的差壓之間有如下關(guān)系，即
式中q-流量。
Ky—常數(shù)。
A—孔板開孔面積。
△P—差壓。
在如圖6.17所示的線性孔板中，于孔板處插入一個紡錘形活塞，由差壓引起的活塞-彈簧組件的壓縮量(活塞的移動距離)為x，則
△P=K2X
式中K2—彈簧系數(shù)。
當(dāng)活塞向前移動時(shí)，流通面積受活塞形狀的影響而發(fā)生變化,其關(guān)系為:
式中K3—常數(shù)。
由式(6.7)和式(6.8)得
將式(6.9)代入式(6.6)得
(2)特點(diǎn)
①范圍度寬
典型的線性孔板差壓式流量計(jì)可測范圍為1% FS~FS，保證精度的范圍為3%FS-FS(若使用更高度的差壓變送器，如0.04%度，范圍度可進(jìn)一步提高)，因此，對于流量變化大的測量對象，一臺流量計(jì)就可解決，能適應(yīng)蒸汽、燃油測量的夏季、冬季負(fù)荷變化。
②線性差壓輸出
差壓信號與流量成線性關(guān)系，被測流量相對于滿量程流量較小時(shí)，差壓信號幅值也較大，有利于提高測量度。
③直管段要求低
由于孔板的變面積設(shè)計(jì)，使其成為在高雷諾數(shù)條件下工作的測量機(jī)構(gòu)，可在緊靠彎管、三通下游的部位進(jìn)行測量(為了保證測量度，制造廠還要求上游直管段≥6倍管徑，下
游直管段≥3倍管徑)。
(3)保證測量度的措施
典型的線性孔板流量計(jì)GILFLO承諾具有±1%度。為了達(dá)到這一指標(biāo)，采取了幾項(xiàng)重要措施。
①對線性孔板逐臺用水標(biāo)定
從式(6.7)和式(6.8)可知，只要線性孔板中的彈簧線性度好，而且活塞被加工成理想形狀，使得流通面積A與位移X的1/2次方成線性關(guān)系，就能使差壓與流量之間的線性關(guān)系成立，但是，活塞的曲面加工得很理想是困難的，zui終不得不用逐臺標(biāo)定的方法來彌補(bǔ)這一不足。
Spirax-sarco公司對線性孔板進(jìn)行逐臺標(biāo)定是以水為介質(zhì)，不同口徑的線性孔板均選擇14個標(biāo)定點(diǎn)，其中流量較小時(shí)，標(biāo)定點(diǎn)排得較密。圖6.18所示為一臺DN200線性孔板的標(biāo)定曲線，圖中的差壓單位為英寸水柱(lin水柱=249.0889Pa )。表6.7所列是一臺DN200的線性孔板的實(shí)際標(biāo)定數(shù)據(jù)，其中從體積流量換算到質(zhì)量流量是建立在水的密度ρ=998. 29kg/rn3基礎(chǔ)上的。
而利用標(biāo)定數(shù)據(jù)對線性孔板的非線性誤差進(jìn)行校正，還須借助于流量二次表。具體做法是將標(biāo)定數(shù)據(jù)寫入二次表中的折線表，然后二次表根據(jù)輸入的差壓信號(電流值)用查表和線性內(nèi)插的方法求得水流量值qmw。
得到水流量值還不是zui終目的，因?yàn)楸粶y流體不一定是水。當(dāng)被測流體為其他介質(zhì)時(shí)，用式(6.11)進(jìn)行密度校正:
式中qm—被測流體質(zhì)量流量，kg/h;
qmw—標(biāo)定流體(水)流量，kg/h;
ρf—被測流體密度，kg/ M3 ;
ρw—標(biāo)定流體(水)密度，kg/m3
②雷諾數(shù)校正
孔板流量計(jì)的流量系數(shù)同雷諾數(shù)之間有確定的函數(shù)關(guān)系，當(dāng)質(zhì)量流量變化時(shí)，雷諾數(shù)成正比變化，因而引起流量系數(shù)的變化。在GILFLO型流量計(jì)中，采用較簡單的經(jīng)驗(yàn)公式(6.12)進(jìn)行雷諾數(shù)校正：
