1、差壓式流量計（以下簡稱DPF或流量計）是根據(jù)安裝于管道中流量檢測件產(chǎn)生的差壓、已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來測量流量的儀表。DPF由一次裝置（檢測件）和二次裝置（差壓轉(zhuǎn)換和流量顯示儀表）組成。通常以檢測件的型式對DPF分類，如孔扳流量計、文丘里管流量計及均速管流量計等。二次裝置為各種機(jī)械、電子、機(jī)電一體式差壓計，差壓變送器和流量顯示及計算儀表，它已發(fā)展為三化（系列化、通用化及標(biāo)準(zhǔn)化）程度很高的種類規(guī)格龐雜的一大類儀表。差壓計既可用于測量流量參數(shù)，也可測量其他參數(shù)（如壓力、物位、密度等）。

DPF按其檢測件的作用原理可分為節(jié)流式、動壓頭式、水力阻力式、離心式、動壓增益式和射流式等幾大類，其中以節(jié)流式和動壓頭式應(yīng)用*為廣泛。

節(jié)流式DPF的檢測件按其標(biāo)準(zhǔn)化程度分為標(biāo)準(zhǔn)型和非標(biāo)準(zhǔn)型兩大類。所謂標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置是指按照標(biāo)準(zhǔn)文件設(shè)計、制造、安裝和使用，無須經(jīng)實流校準(zhǔn)即可確定其流量值并估算流量測量誤差，非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置是成熟程度較差，尚未列入標(biāo)準(zhǔn)文件中的檢測件。

目前非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置大致有以下一些種類：

1)      低雷諾數(shù)用1／4圓孔板，錐形入口孔板，雙重孔板，雙斜孔板，半圓孔板等；

2)      臟污介質(zhì)用 圓缺孔板，偏心孔板，環(huán)狀孔板，楔形孔板，彎管節(jié)流件等；

3)      低壓損用 羅洛斯管，道爾管，道爾孔板，雙重文丘里噴嘴，通用文丘里管，Vasy管等；

4)      小管徑用 整體（內(nèi)藏）孔板；

5)      端頭節(jié)流裝置 端頭孔板，端頭噴嘴，Borda管等；

6)      寬范圍度節(jié)流裝置 彈性加載可變面積可變壓頭流量計（線性孔板）；

7)      毛細(xì)管節(jié)流件 層流流量計；

8)      脈動流節(jié)流裝置；

9)      臨界流節(jié)流裝置 音速文丘里噴嘴；

10)   混相流節(jié)流裝置。

2、基本原理

充滿管道的流體，當(dāng)它流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流件時，如下圖所示，流速將在節(jié)流件處形成局部收縮，因而流速增加，靜壓力降低，于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓差。流體流量愈大，產(chǎn)生的壓差愈大，這樣可依據(jù)壓差來衡量流量的大小。這種測量方法是以流動連續(xù)性方程（質(zhì)量守恒定律）和伯努利方程（能量守恒定律）為基礎(chǔ)的。壓差的大小不僅與流量還與其他許多因素有關(guān)，例如當(dāng)節(jié)流裝置形式或管道內(nèi)流體的物理性質(zhì)（密度、粘度）不同時，在同樣大小的流量下產(chǎn)生的壓差也是不同的。

2.2 流量方程

式中 

qm－－質(zhì)量流量，kg/s；

qv－－體積流量，m3/s；

C－－流出系數(shù)；

ε－－可膨脹性系數(shù)；

β－－直徑比，β=d/D；

d－－工作條件下節(jié)流件的孔徑，m；

D－－工作條件下上游管道內(nèi)徑???m；

△P－－差壓，Pa；

ρl－－上游流體密度，kg/m3。

由上式可見，流量為C、ε、d、ρ、△P、β（D）6個參數(shù)的函數(shù)，此6個參數(shù)可分為實測量【d，ρ，△P，β（D）】和統(tǒng)計量（C、ε）兩類。

（1）  實測量

1）d、D 式（4.1）中d與流量為平方關(guān)系，其**度對流量總精度影響較大，誤差值一般應(yīng)控制在±0.05％左右，還應(yīng)計及工作溫度對材料熱膨脹的影響。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定管道內(nèi)徑D必須實測，需在上游管段的幾個截面上進(jìn)行多次測量求其平均值，誤差不應(yīng)大于±0。3％。除對數(shù)值測量精度要求較高外，還應(yīng)考慮內(nèi)徑偏差會對節(jié)流件上游通道造成不正常節(jié)流現(xiàn)象所帶來的嚴(yán)重影響。因此，當(dāng)不是成套供應(yīng)節(jié)流裝置時，在現(xiàn)場配管應(yīng)充分注意這個問題。

2）ρ ρ在流量方程中與△P是處于同等位置，亦就是說，當(dāng)追求差壓變送器高精度等級時，絕不要忘記ρ的測量精度亦應(yīng)與之相匹配。否則△P的提高將會被ρ的降低所抵消。 

3）△P 差壓△P的**測量不應(yīng)只限于選用一臺高精度差壓變送器。實際上差壓變送器能否接受到真實的差壓值還決定于一系列因素，其中正確的取壓孔及引壓管線的制造、安裝及使用是保證獲得真實差壓值的關(guān)鍵，這些影響因素很多是難以定量或定性確定的，只有加強(qiáng)制造及安裝的規(guī)范化工作才能達(dá)到目的。

（2）  計量 

1）C 統(tǒng)計量C是無法實測的量（指按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計制造安裝，不經(jīng)校準(zhǔn)使用），在現(xiàn)場使用時*復(fù)雜的情況出現(xiàn)在實際的C值與標(biāo)準(zhǔn)確定的C值不相符合。它們的偏離是由設(shè)計、制造、安裝及使用一系列因素造成的。應(yīng)該明確，上述各環(huán)節(jié)全部嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，其實際值才會與標(biāo)準(zhǔn)確定的值相符合，現(xiàn)場是難以完全滿足這種要求的。

應(yīng)該指出，與標(biāo)準(zhǔn)條件的偏離，有的可定量估算（可進(jìn)行修正），有的只能定性估計（不確定度的幅值與方向）。但是在現(xiàn)實中，有時不僅是一個條件偏離，這就帶來非常復(fù)雜的情況，因為一般資料中只介紹某一條件偏離引起的誤差。如果許多條件同時偏離，則缺少相關(guān)的資料可查。

2）ε 可膨脹性系數(shù)ε是對流體通過節(jié)流件時密度發(fā)生變化而引起的流出系數(shù)變化的修正，它的誤差由兩部分組成：其一為常用流量下ε的誤差，即標(biāo)準(zhǔn)確定值的誤差；其二為由于流量變化ε值將隨之波動帶來的誤差。一般在低靜壓高差壓情況，ε值有不可忽略的誤差。當(dāng)△P／P≤0.04時，ε的誤差可忽略不計。

按產(chǎn)生差壓的作用原理分類

1）節(jié)流式 依據(jù)流體通過節(jié)流件使部分壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽芤援a(chǎn)生差壓的原理工作，其檢測件稱之為節(jié)流裝置，是DPF的主要品種。

2）動壓頭式 依據(jù)動壓轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓的原理工作，如均速管流量計。

3）水力阻力式 依據(jù)流體阻力產(chǎn)生的壓差原理工作，檢測件為毛細(xì)管束，又稱層流流量計，一般用于微小流量測量。

4）離心式 依據(jù)彎曲管或環(huán)狀管產(chǎn)生離心力原理形成的壓差工作，如彎管流量計，環(huán)形管流量計等。

5）動壓增益式 依據(jù)動壓放大原理工作，如皮托-文丘里管。

6）射流式 依據(jù)流體射流撞擊產(chǎn)生原理工作，如射流式差壓流量計。

標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的選擇原則

節(jié)流式DPF的優(yōu)選檢測件當(dāng)然是標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，為了選擇*合適的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，選型時應(yīng)從以下幾方面考慮：

1）管徑、直徑比和雷諾數(shù)范圍的限制條件；

2）測量**度；

3）允許的壓力損失；

4）要求的*短直管段長度； 

5）對被測介質(zhì)侵蝕、磨損和臟污的敏感性；

6）結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和價格；

7）安裝的方便性；

8）使用的長期穩(wěn)定性。

根據(jù)上述幾方面，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的選型原則可歸納為以下幾點。

標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置各種類型節(jié)流件應(yīng)用的管徑、直徑比和雷諾數(shù)范圍皆有一定的限制，在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2624-93（或國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 5167-1）中有詳細(xì)規(guī)定，例如孔板可應(yīng)用于比噴嘴和文丘里噴嘴更大的管徑范圍，經(jīng)典文丘里管各種類型之間的管徑范圍差別較大等等。

標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置各種類型節(jié)流件的**度在同樣差壓、密度測量**度下，決定于流出系數(shù)與可膨脹性系數(shù)的不確定度。各種節(jié)流件的流出系數(shù)的不確定度差別較大，相比之下，孔板的流出系數(shù)的不確定度*小，廓形節(jié)流件（噴嘴、文丘里管）較大。廓形節(jié)流件較大的原因，是標(biāo)準(zhǔn)中給出的流出系數(shù)公式所依據(jù)的擬合的數(shù)據(jù)庫質(zhì)量較差。但是對廓形節(jié)流件進(jìn)行個別校準(zhǔn)，也可得到高的**度。

在同樣差壓下，經(jīng)典文丘里管和文丘里噴嘴的壓力損失約為孔板與噴嘴的1/4-1/6。而在同樣的流量和相同的β值時噴嘴的壓力損失只有孔板的30％-50％。 

在相同阻流件類型和直徑比情況下，經(jīng)典文丘里管的必要直管段長度比孔板與噴嘴的要小得多。

測量易使節(jié)流件沾污、磨損及變形的被測介質(zhì)時，廓形節(jié)流件較孔板要優(yōu)越得多。

在加工制造及安裝等方面，孔板*為簡單，噴嘴次之，文丘里噴嘴和經(jīng)典文丘里管*復(fù)雜，其造價亦依次遞增。管徑愈大，這種差別愈顯著。

孔板易取出檢查節(jié)流件質(zhì)量（采用可換孔板節(jié)流裝置），噴嘴和文丘里管則需截斷流體，拆下管道才可檢查，比較麻煩。

中小口徑（DN50-DN100）節(jié)流裝置，取壓口尺寸和取壓位置的影響顯著，這時采用環(huán)室取壓有一定優(yōu)勢。