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四、用線性孔板差壓流量計(jì)測量蒸汽質(zhì)量流量

  傳統(tǒng)的孔板流量計(jì)最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)大大的影響其范圍度和測量精確度。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被測流量之間有線性關(guān)系，所以也稱線性孔板差壓流量計(jì)。

       （1）線性孔板流量計(jì)工作原理

  線性孔板又稱彈性加載可變面積可變壓頭孔板，其環(huán)隙面積隨流量大小而自動(dòng)變化，曲面圓錐形塞子在差壓彈簧力的作用下來回移動(dòng)，環(huán)隙變化使輸出信號（差壓）與流量成線性關(guān)系，并大大地?cái)U(kuò)大范圍度，其結(jié)構(gòu)如圖（3.34）所示。

        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：

  在如圖3.34所示的線性孔板中，于孔板處插入一個(gè)仿錘形活塞，由差壓引起的活塞-彈簧組件的壓縮量（活塞的移動(dòng)距離）為X，則式3.36成立，即：

        由式（3.39）可知，流量與差壓成線性關(guān)系，所以取出差壓信號即可得到流量。

        （2）特點(diǎn)

  ①范圍度寬。在使用0.1%精確度的差壓變送器時(shí)典型的線性孔板差壓式流量計(jì)可測范圍為1%～100%FS，保證精確度的范圍為5%～100%FS(若使用更高精確度的差壓變送器，如0.05%精確度，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(tái)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，有利于提高測量精確度。

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（為了保證測量精確度，要求上游直管段≥6倍管徑，下游直管段≥3倍管徑）。

(3)保證測量精確度的措施

典型的線性孔板流量計(jì)GILFLO承諾具有±1%精確度，為了達(dá)到這一指標(biāo)，采取了幾項(xiàng)重要措施，其中包括如下幾項(xiàng)。

①對線性孔板逐臺(tái)用水標(biāo)定。

從式(3.36) 和式(3.37)可知，只要線性孔板中的彈簧線性好，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，最終不得不用逐臺(tái)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(tái)標(biāo)定是以水為介質(zhì),不同口徑的線性孔板均選擇14個(gè)標(biāo)定點(diǎn),其中流量較小時(shí),標(biāo)定點(diǎn)排得較密,圖3.40所示為一臺(tái)DN200線性孔板標(biāo)定曲線,圖中的差壓單位為inH2O（1inH2O=249.0889Pa）表3.41所列是一臺(tái)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/m3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)行校正還需借助于流量二次表。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。