差壓式流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)型與非標(biāo)準(zhǔn)型

差壓式流量計(jì)(以下簡(jiǎn)稱DPF或流量計(jì))是根據(jù)安裝于管道中流量檢測(cè)件產(chǎn)生的差壓、已知的流體條件和檢測(cè)件與管道的幾何尺寸來(lái)測(cè)量流量的儀表。標(biāo)準(zhǔn)型節(jié)流式DPF的發(fā)展經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的過(guò)程，早在20世紀(jì)20年代，美國(guó)和歐洲即開(kāi)始進(jìn)行大規(guī)模的節(jié)流裝置試驗(yàn)研究。用得最普遍的節(jié)流裝置——孔板和噴嘴開(kāi)始標(biāo)準(zhǔn)化。現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)噴嘴的一種型式ISA l932噴嘴，其幾何形狀就是30年代標(biāo)準(zhǔn)化的，而標(biāo)準(zhǔn)孔板亦曾稱為ISA l932孔板。節(jié)流裝置結(jié)構(gòu)形式的標(biāo)準(zhǔn)化有很深遠(yuǎn)的意義，因?yàn)橹挥泄?jié)流裝置結(jié)構(gòu)形式標(biāo)準(zhǔn)化了，才有可能把國(guó)際上眾多研究成果匯集到一起，它促進(jìn)檢測(cè)件的理論和實(shí)踐向深度和廣度拓展，這是其他流量計(jì)所不及的。

1980年ISO(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織)正式通過(guò)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 5167，至此流量測(cè)量節(jié)流裝置第一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)誕生了。ISO 5167總結(jié)了幾十年來(lái)國(guó)際上對(duì)為數(shù)有限的幾種節(jié)流裝置(孔板、噴嘴和文丘里管)的理論與試驗(yàn)的研究成果，反映了此類檢測(cè)件的當(dāng)代科學(xué)與生產(chǎn)的技術(shù)水平。但是從ISO 5167正式頒布之日起，它就暴露出許多亟待解決的問(wèn)題，這些問(wèn)題主要有以下幾個(gè)方面。

ISO 5167試驗(yàn)數(shù)據(jù)的陳舊性。ISO 5167中采用的數(shù)據(jù)大多是30年代的試驗(yàn)結(jié)果，今天無(wú)論節(jié)流裝置制造技術(shù)，流量試驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)技術(shù)都有巨大的進(jìn)步，重新進(jìn)行系統(tǒng)地試驗(yàn)以獲得更高精確度及更可靠的數(shù)據(jù)是必要的。進(jìn)入80年代美國(guó)和歐洲都進(jìn)行大規(guī)模的試驗(yàn)，為修訂ISO 5167打下基礎(chǔ)。
ISO 5167中關(guān)于直管段長(zhǎng)度規(guī)定的問(wèn)題。在ISO投票通過(guò)ISO 5167時(shí)，美國(guó)投了反對(duì)票，其主要原因是對(duì)直管段長(zhǎng)度的規(guī)定有不同意見(jiàn)，這個(gè)問(wèn)題應(yīng)是ISO 5167修訂的主要問(wèn)題之一。
ISO 5167中各項(xiàng)規(guī)定的科學(xué)性問(wèn)題。影響節(jié)流裝置流出系數(shù)的因素特別多，主要有孔徑與管徑的比值β、取壓裝置、雷諾數(shù)、節(jié)流件安裝偏心度、前后阻流件類型及直管段長(zhǎng)度、孔板入口邊緣尖銳度、管壁粗糙度、流體流動(dòng)湍流度等，眾多因素影響錯(cuò)綜復(fù)雜，有的參數(shù)難以直接測(cè)量，因此標(biāo)準(zhǔn)中有些規(guī)定并非科學(xué)地確定，而是為了取得一致，不得不人為地確定。著名流量專家斯賓塞(E．A．Spencer)提出一系列應(yīng)重新檢討的問(wèn)題，如孔板平直度、同心度、直角邊緣尖銳度、管道粗糙度、上游流速分布及流動(dòng)調(diào)整器的作用等。
關(guān)于節(jié)流式DPF測(cè)量精確度提高的問(wèn)題。鑒于節(jié)流式DPF在流量計(jì)中占有重要地位，提高其測(cè)量精確度意義重大。歷次國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議認(rèn)為必須使流量測(cè)量工作者、流體力學(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)工作者緊密合作共同攻關(guān)才能解決此問(wèn)題。

　　20世紀(jì)80年代美國(guó)和歐洲開(kāi)始進(jìn)行大規(guī)模的孔板流量計(jì)試驗(yàn)研究，歐洲為歐共體實(shí)驗(yàn)計(jì)劃(EEC Experimental Program)，美國(guó)為API實(shí)驗(yàn)計(jì)劃(API Experimental Program)。試驗(yàn)的目的是用現(xiàn)代最新測(cè)試設(shè)備及試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理技術(shù)進(jìn)行新一輪的范圍廣泛的試驗(yàn)研究，為修訂ISO 5167打下技術(shù)基礎(chǔ)。1999年ISO發(fā)出ISO 5167的修訂稿(ISO／CD 5167-1-4)，該文件為委員會(huì)草案，它在技術(shù)內(nèi)容與編輯上都有很大改動(dòng)，是一份全新的標(biāo)準(zhǔn)。本來(lái)預(yù)定于1999年7月在美國(guó)丹佛舉行的ISO／TC30／SC2會(huì)議上審查通過(guò)為DIS(標(biāo)準(zhǔn)草案)，但是會(huì)議認(rèn)為尚有細(xì)節(jié)問(wèn)題應(yīng)再商榷而未能通過(guò)。新的ISO 5167標(biāo)準(zhǔn)何時(shí)正式頒布尚不得而知。ISO 5167新標(biāo)準(zhǔn)在標(biāo)準(zhǔn)的兩個(gè)核心內(nèi)容皆有實(shí)質(zhì)性變化，一是孔板的流出系數(shù)公式，用Reader-Harris/Gallagher計(jì)算式(R-G式)代替Stolz計(jì)算式，另一為節(jié)流裝置上游側(cè)直管段長(zhǎng)度的規(guī)定以及流動(dòng)調(diào)整器的使用等。

　　我們通常稱ISO 5167(GB／T2624)中所列節(jié)流裝置為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，其他的都稱為非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，應(yīng)該指出，非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置不僅是指那些節(jié)流裝置結(jié)構(gòu)與標(biāo)難節(jié)流裝置相異的，如果標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置在偏離標(biāo)準(zhǔn)條件下工作亦應(yīng)稱為非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，例如，標(biāo)準(zhǔn)孔板在混相流或標(biāo)準(zhǔn)文丘里噴嘴在臨界流下工作的都是。

　　目前非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置大致有以下一些種類：

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；
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；
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；
小管徑用整體(內(nèi)藏)孔板；
端頭節(jié)流裝置 端頭孔板，端頭噴嘴，Borda管等；
寬范圍度節(jié)流裝置 彈性加載可變面積可變壓頭流量計(jì)(線性孔板)；
毛細(xì)管節(jié)流件層流流量計(jì)；
脈動(dòng)流節(jié)流裝置；
臨界流節(jié)流裝置 音速文丘里噴嘴；
混相流節(jié)流裝置。

　　節(jié)流式DPF現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的不斷拓展必然提出發(fā)展非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的要求，多年來(lái)ISO亦在不斷制訂有關(guān)非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的技術(shù)文件，在它們不能成為正式標(biāo)準(zhǔn)之前作為技術(shù)報(bào)告發(fā)表?？梢灶A(yù)見(jiàn)，今后有可能若干較為成熟的非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置會(huì)晉升為標(biāo)準(zhǔn)型的。20世紀(jì)90年代中后期世界范圍內(nèi)各式DPF銷售量在流量?jī)x表總量中臺(tái)數(shù)占50％-60％(每年約百萬(wàn)臺(tái))，金額占30％左右。我國(guó)銷售臺(tái)數(shù)約占流量?jī)x表總量(不包括家用燃?xì)獗砗图矣盟砑安ＡЧ芨∽恿髁坑?jì))的35％-42％(每年6萬(wàn)-7萬(wàn)臺(tái))。