节流式差压流量计的新进展

一、前言

节流式差压流量计是流量计的第一大类仪表，发展历史悠久，使用面广量大。在20世纪70年代以前，它几乎是独一无二的流量计，在工业应用领域，有包打天下之嫌，当时仅少量应用浮子、容积式流量计，涡轮、电磁流量计尚处于发展初期，至于涡街、科氏质量等则尚未出现。20世纪80年代电子、微机技术、新材料、新工艺的兴起使新型流量计如雨后春笋迅速发展，在激烈的市场竞争中节流式差压流量计的许多弱点成为人们评价的重点，如测量准确度不高、范围度窄、压损大、安装条件苛刻、使用故障多、维护繁杂等等。在流量计用量上，虽然总用量仍占优势，但占比份额不断下降，近年来对其使用价值质疑之声不断，似有被边缘之虞。

在市场激烈竞争的推动下，针对自身缺点，不断改进创新，发挥固有优势，许多新进展使其摆脱困境，进而在众多类型流量计中似有重拾昔日辉煌之势，近年业内人士甚至提出应对其重新审视，认为该类型流量计已在实现中兴。

本文拟对此作一概要介绍，说明该类型流量计确已“山穷水尽疑无路，柳暗花明又一村”，恢复第一大类流量计的说法似有可能，并非无的放矢。

二、流量计新进展概述

1.提高测量准确度，拓宽范围度的举措

长期以来，人们认为节流式差压流量计影响因素复杂多变，提高测量准确度困难很大，一般把仪表定位为中等准确度的流量计。20世纪80~90年代，智能差压变送器和智能流量显示仪的出现为解决此难题提供了契机，所谓智能流量显示仪是计算机科学、通讯技术、微电子学、数字信号处理、人工智能、新兴技术与传统电子仪表相结合的产物。智能流量显示仪内装微处理器（或单片机），它具有数据存储、运算和逻辑判的能力，具有自寻故障，远距离传输数据，遥测遥控的功能。智能流量显示仪不仅能反映现场温度、压力的变化，而且可以进行相关的复杂的流量补偿运算，例如对节流装置的流出系数C，可膨胀系数ε，气体压缩系数Z等全参数实时逐点运算，在此情况下，流量测量准确度可提升到与其它高精度流量计（如涡轮、电磁等）相接近的水平，在天然气流量测量系统中达到A级（1.0）的标准（见GB/T18603-2001《天然气计量系统技术要求》），在蒸汽流量测量中可达0.5级之高精度。

节流式差压流量计的范围度受三个因素的影响：①差压变送器下限误差急剧增大（因为仪表采用引用误差）；②流出系数受雷诺数变化的影响；③测量气体流量时可膨胀系数ε由于差压变化引起的误差。在三个因素中以差压变送器的影响为主要，宽量程智能差压变送器的出现是解决此问题的关键，目前在智能差压变送器和智能流量显示仪的组合下保持高精度宽范围（10：1或更宽）已是市场的通用产品。

2.改进结构型式，消除应用隐患

各类流量计皆有一体式和分离式两种结构型式，节流式差压流量计长期以来皆以分离式为唯一形式，它带来许多人们诟病弊端，节流装置和差压变送器（或差压计）相连接的导压管是分离式结构薄弱的环节，有统计分析，差压流量计的故障率的大部分在此环节发生。它易产生泄漏、结垢、堵塞、冻结以及信号失真等诸多故障。节流式差压流量计分离式独大的历史与差压变送器的发展情况有关，一体式节流式差压流量计是把节流装置和差压变送器做成一体的结构型式，差压变送器必须能承受现场严酷的环境工作条件的考验。在80年代以前，单元组合仪表的力平衡式差压变送器不可能满足此条件，该型差压变送器零漂严重，稳定性差，力平衡机构耐振性差等。90年代以来，新型差压变送器以固态变送器（电容式、谐振式等）为代表，其可靠性、稳定性、耐环境性能以及测量准确度等特性已今非昔比，完全可满足现场的严酷要求，因此，一体式流量计的出现是顺理成章的事。目前全部差压流量计（节流式以外）皆有一体式结构型式，一体式和分离式的主流角色发生了逆转，今后只在差压变送器不宜现场安装使用的场合（如人员不宜进行维护管理场所或特殊环境工作条件等）才选用分离式结构型式。

我国北方冬季分离式蒸汽流量计其导压管防冻必须采取保温伴热（蒸汽或电热丝）措施，为了防止导压液气化，还必须小心翼翼地加热，维护工作量之繁重