1. 概述
標(biāo)準(zhǔn)孔板是一種標(biāo)準(zhǔn)差壓式標(biāo)準(zhǔn)孔板，是由一次檢測件(節(jié)流件)和二次裝置(差壓變送器和 流量顯示儀)組成，廣泛應(yīng)用于氣體、蒸汽和液體的流量測量。
節(jié)流式差壓標(biāo)準(zhǔn)孔板應(yīng)用范圍廣泛，至今尚無任何一類標(biāo)準(zhǔn)孔板可與之比擬，所有單相流體，包 括液、氣、蒸汽等皆可測量，部分混相流，如氣固、氣液、液固等亦可應(yīng)用，一般工業(yè)生產(chǎn)過程 的管徑、工作狀態(tài)(壓力、溫度)皆可測量。為適應(yīng)廣泛的使用需要，檢測件節(jié)流裝置已開發(fā)數(shù)十 種之多，但大多數(shù)檢測件仍研究得并不充分，只有有限品種(孔板、噴嘴和文丘里管)曾進(jìn)行過深 人的試驗(yàn)研究，并形成為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置是通用的，并得到國際計(jì)量組織的 認(rèn)可，對標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的試驗(yàn)研究是國際性的，其他標(biāo)準(zhǔn)孔板一般只限于個(gè)別廠家或科研群體進(jìn)行， 因此其研究的廣度和深度不可同日而語。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置積累了極其豐富的資料，使得它無需實(shí)流 校準(zhǔn)而可預(yù)估流量與輸出信號的關(guān)系及其測量誤差.在全部標(biāo)準(zhǔn)孔板中是的。
標(biāo)準(zhǔn)孔板，嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)加工生產(chǎn)，從而確保了測量的準(zhǔn)確度。
2. 系統(tǒng)組成
標(biāo)準(zhǔn)孔板系統(tǒng)的典型組成如右圖所 示，一般而言，系統(tǒng)包括：
孔板節(jié)流裝置：使管道中的流體在 節(jié)流件前后產(chǎn)生與流量相應(yīng)的壓力 差；
差壓變送器：測量節(jié)流裝置前后的 壓力差并將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號（如：
4~20mA 直流電流信號）；
流量積算儀：將差壓變送器傳送來 的差壓信號經(jīng)開方計(jì)算，溫度/壓力 補(bǔ)償（可選）等運(yùn)算后，轉(zhuǎn)換為實(shí) 際流量，并顯示瞬時(shí)流量及累計(jì)流 量；
溫度傳感器：測量流體實(shí)際溫度。 該信號被送至流量積算儀做溫度補(bǔ) 償用。溫度傳感器為可選部件，僅 在需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用場合配 備。一般而言，氣體或蒸汽流量需 要進(jìn)行溫度補(bǔ)償，液體由于溫度膨脹相對較小，不需要溫度補(bǔ)償；
壓力變送器：測量流體實(shí)際壓力。該信號被送至流量積算儀做壓力補(bǔ)償用。壓力變送器 為可選部件，僅在需要進(jìn)行壓力補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用場合配備。一般而言，氣體或蒸汽流量需要 進(jìn)行壓力補(bǔ)償，液體由于可壓縮比不高，不需要壓力補(bǔ)償；
其他安裝附件：如三閥組，導(dǎo)壓管，冷凝器等。
3. 工作原理
3.1. 流體通過節(jié)流裝置的流動情況
流體通過孔板的流動情況如右圖所示。在 I-I 截面前， 流體尚未受節(jié)流件的影響，管道內(nèi)流速分布同節(jié)流件前較 長直管段形成的規(guī)則速度分布(稱為充分發(fā)展管流)，管道軸 心處的靜壓與管壁處的靜壓相等; I-I 截面后(約 0. 5D~2D)， 流體開始受節(jié)流件的影響，靠近管壁的流體向中心加速， 平均流速 í1 逐漸升高，直至 II-II 截面(孔板開孔后一定距 離)，流束收縮到最小，平均流速達(dá)值 í2，這是因?yàn)榱?體的慣性使得流束經(jīng)孔口后有射流現(xiàn)象;自 II-II 截面后，流 束開始膨脹，直至 m-m 截面，又恢復(fù)到 I-I 截面前的情況， 此時(shí)平均流速由 í2 逐漸降低至 í3，與平均流速相對應(yīng)的 靜壓 p 亦經(jīng)歷由低到高再恢復(fù)到低值。在流體進(jìn)入節(jié)流件 前、后的管壁附近形成渦流，流體微團(tuán)不僅有橫向脈動， 而且還有逆向運(yùn)動，是一種非常復(fù)雜的流動狀態(tài)，孔板(或 噴嘴)的壓力損失很高，就是這些渦流能量耗散造成的。
由上可見，孔板的節(jié)流（束流）作用使得流體在孔板 的前后形成壓力差，根據(jù)流動連續(xù)性原理和伯努利方程可 以推導(dǎo)出差壓與流量之間的關(guān)系而求得流量。
3.2. 流量方程
根據(jù)運(yùn)動流體連續(xù)性方程和伯努利方程，可推導(dǎo)出流量與孔板前后差壓間的關(guān)系，即流量方 程如下：（推導(dǎo)過程略）
其中：qm，qv——分別為質(zhì)量流量（kg/s）和體積流量（m3/s）； C——流出系數(shù)；
?——可膨脹系數(shù)； d——節(jié)流件開孔直徑，m； a——直徑比，a=d/D； D——管道內(nèi)徑；
?1——被測流量密度，kg/m3； ?p——差壓值，Pa
4. 其他形式
環(huán)形 偏心
圓缺 雙重
