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標(biāo)準(zhǔn)孔板安裝條件和直管段長(zhǎng)度要求的最新變化和要求
眾所周知，正是由于歷史的原因，美國(guó)和歐洲各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的安裝條件有較大差別，導(dǎo)致80年代美國(guó)對(duì)ISO 5167持否定態(tài)度。由于安裝條件是保證節(jié)流式差壓流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)丈量精度的關(guān)鍵因素，如何科學(xué)地規(guī)定此條件必須進(jìn)行大量的試驗(yàn)才能確定，正是API和EEC近十幾年的試驗(yàn)才使這個(gè)題目獲得解決，目前就大量的試驗(yàn)結(jié)果表明，它將導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)孔板安裝要求的徹底修改。
該項(xiàng)研究固然涉及到標(biāo)準(zhǔn)孔板本身的技術(shù)及各種類型活動(dòng)調(diào)整器（整流器）的整流效果內(nèi)容，但是這些試驗(yàn)成果體現(xiàn)在AGA No.3和ISO/CD 5167標(biāo)準(zhǔn)中主要是沒有整流器的安裝要求（見表1與表3）和帶19管管束式整流器的安裝要求（見表2與表4）是很不同的。ISO/CD 5167的安裝要求（表3及表4）與表1、表2基本相同，但對(duì)于帶19管管束式整流器的安裝規(guī)定由17D≤A≤29D變?yōu)?8D≤A≤30D時(shí)的數(shù)值。另外ISO/CD 5167有較具體的阻力件型式，而且對(duì)應(yīng)的最短直管段長(zhǎng)度要求略有不同。
表1：AGA No.3標(biāo)準(zhǔn)孔板（不配整流器）上下游直管段長(zhǎng)度（以管徑D的倍數(shù)表示）
| β值 | 上游直管段 | 下游直管段 | |||||||||
| A | B | C | E | F | G | H | L | M | N | ||
| ≤0.20 | 6 | 10 | 10 | 50 | 19 | 9 | 30 | 17 | 6 | 70 | 2.8 |
| 0.30 | 11 | 10 | 12 | 50 | 32 | 9 | 30 | 19 | 6 | 108 | 3.0 |
| 0.40 | 16 | 10 | 13 | 50 | 44 | 9 | 30 | 21 | 6 | 145 | 3.2 |
| 0.50 | 30 | 30 | 18 | 95 | 44 | 19 | 30 | 25 | 7 | 145 | 3.5 |
| 0.60 | 44 | 44 | 30 | 95 | 44 | 29 | 30 | 30 | 9 | 145 | 3.9 |
| 0.67 | 44 | 44 | 44 | 95 | 44 | 36 | 44 | 35 | 11 | 145 | 4.2 |
| 0.75 | 44 | 44 | 44 | 95 | 44 | 44 | 44 | 44 | 13 | 145 | 4.5 |
| 注；表中A表示：1、單個(gè)90°彎頭；2、在同一平面上兩個(gè)間距S大于30D的90°彎頭；3、 在不同平面上的兩個(gè)間距S大于15D的90°彎頭。
B 表示：在同一平面上兩間距S不大于10D的90°彎頭。 C 表示：在同一平面上的兩個(gè)間距為10D≤S≤30D的彎頭。 E 表示：再不同平面上的兩間距為S≤5D的90°彎頭。 F 表示：再不同平面上的兩間距為5D≤S≤15D的90°彎頭。 G 表示：作為彎頭使用的單個(gè)90°三通。 H 表示：1單個(gè)45°彎頭、2、在同一平面上的兩間距S大于22D的45°彎頭。 L 表示：開度至少為50%的閘閥。 M 表示：漸縮管或漸擴(kuò)管。 N 表示：任何形式管件及管路布置。 |
|||||||||||
表2 AGA No3 標(biāo)準(zhǔn)孔板（配管束型整流器）上下游直管段長(zhǎng)度（以管徑D倍數(shù)表示）
| β值 |
單個(gè)90°彎頭 R/D=1.5
|
在不同平面上的兩個(gè)90°彎頭
S ≤ 2D. R/D=1..5 |
單個(gè)90°三通 | 開度至少為50%的閥門 | 三通與90°彎頭的組合 | 任何其他形式的管件及管路分布 | ||||||
| A 1 | A2 | A1 | A2 | A1 | A2 | A1 | A2 | A1 | A2 | A1 | A2 | |
| ≤0.20 | 5-
14.5 |
5-
14.5 |
5-25 | 5-
14.5 |
5-25 | 5-11 | 5-13 | 5-13 | 5-23 | 5-
11.5 |
5-13 | |
| 0.30 | 5-14
5 |
5-25 | 5-
14.5 |
5-25 | 5-
14.5 |
5-25 | 5-11 | 5-13 | 5-13 | 5-23 | 5-
11.5 |
5-13 |
| 0.40 | 5-
14.5 |
5-25 | 5-
14.5 |
5-25 | 5-
14.5 |
5-25 | 5-11 | 5-13 | 5-13 | 5-23 | 5-
11.5 |
5-13 |
| 0.50 | 11.5-
14.5 |
11.5-
25 |
9.5-
14.5 |
9-25 | 11-
13 |
9-23 | 9.35 | 7.5-
15 |
11-13 | 9-
19.5 |
9.5 | 11.5-
14.5 |
| 0.06 | 12-13 | 12-25 | 13.5-
14.5 |
9-25 | - | 11-16 | - | 10-17 | 13 | 11-16 | - | 12-16 |
| 0.67 | 13 | 13-16
.5 |
13-
14.5- |
10-16 | - | 11-13 | - | 10-13 | - | 11-13 | - | 13 |
| 0.75 | 14 | 14-16
.5 |
- | 12-12
.5 |
- | 12-14 | - | 11-
12.5 |
- | 14 | - | - |
| 推薦管束位置 | 13
β≤0.67 |
14-16
5 β≤0.75 |
13.5-
14.5 β≤0.67 |
12-
12.5 β≤0.75 |
13
β≤0.54 |
12
13 β≤0.75 |
9.5
β≤0.47 |
11-
12.5 β≤0.75 |
13
β≤0.54 |
13
β≤0.72 |
9.5
β≤0.46 |
13
β≤0.67 |
| 注；表中A1和A2是整流器出口到孔板之間間隔，其中A1是孔板上游管件與孔板之間的間隔A為17D≤A≤29D時(shí)的數(shù)值，A2是孔板上游管件與孔板之間的間隔A≥29D時(shí)的間隔，下游直管段長(zhǎng)度同表4。
2、“-”是指對(duì)于所有A值，在該特定阻力件的下游不可能找到安裝19管管束式整流器的一個(gè)合格位置。 |
||||||||||||
表3: ISO/CD 5167標(biāo)準(zhǔn)孔板（不配整流器）上下游直管段長(zhǎng)度（以管徑D的倍數(shù)表）
| β值 | 上游直管段 | 下游直管段 | ||||||||||||
| A
|
B | C | D | E | F | G | H | I | J | K | L | |||
| 1
|
2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | |
| ≤
0.20 |
6（3）
|
10
（10） |
10
（10） |
19
（18） |
34
（17） |
9（3） | **
（**） |
5（5） | 16
（8） |
12
（6） |
30
（15） |
5（3） | 4（2） | |
| 0.40 | 16
（3） |
10
（10） |
10
（10） |
44
（18） |
50
（25） |
9（3） | 30
（18） |
5（5） | 16
（8） |
12
（6） |
30
（15） |
5（3） | 6（3） | |
| 0.50 | 22
（9） |
18
（10） |
22
（18） |
44
（18） |
75
（34） |
19
（9） |
30
（18） |
6（5） | 18
（9） |
12
（6） |
30
（15） |
5（3） | 6（3） | |
| 0.60 | 42
（13） |
30
（18） |
42
（18） |
44
（18） |
65
（25） |
29
（18） |
30
（18） |
9（5） | 22
（11） |
14
（76） |
30
（15） |
5（3） | 7
（3.5） |
|
| 0.67 | 44
（20） |
44
（18） |
44
（20） |
44
（20） |
60
（10） |
36
（18） |
44
（18） |
12
（6） |
27
（14） |
18
（9） |
30
（15） |
5（3） | 7
（3.5） |
|
| 0.75 | 44
（20） |
44
（18） |
44
（22） |
44
（20） |
75
（18） |
44 | 44
（18） |
22
（11） |
38
（19） |
24
（12） |
30
（15） |
5（3） | 8（4） | |
| 注；1、對(duì)于β＜0.20的值按β=0.20的值；
2、 不帶括號(hào)的值為零附加不確定度的值； 3、帶括號(hào)的值為0.5%附加不確定度的值； 4、表列數(shù)值為位于孔板上游的各種阻流件與孔板之間所需要的最短直管段長(zhǎng)度，R/D=1.5； 5、**表示沒有數(shù)據(jù)，使用β=0.4時(shí)的長(zhǎng)度是足夠的。
|
||||||||||||||
表4 ISO/CD 5167 標(biāo)準(zhǔn)孔板（配管束型整流器）上下游直管段長(zhǎng)度Lf（以管徑D倍數(shù)表示）
| β值 | 單個(gè)90彎頭R/D=1.5 | 在不同平面上的兩個(gè)90彎頭S≤2D，R/D=1.5 | 單個(gè)90三通 | 任何其他形式的管件及管路分布 | ||||
| 18≤Lf≤30 | Lf≥30 | 18≤Lf≤30 | Lf≥30 | 18≤Lf≤30 | Lf≥30 | 18≤Lf≤30 | Lf≥30 | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
| ≤
0.20
|
5-14.5
（1-n*） |
5-25
（1-n*） |
5-14.5
（1-n*） |
5-25
（1-n*） |
5-14.5
（1-n*） |
1-25 | 5-11
（1-n*） |
5-13
（1-n*）
|
| 0.40
|
5-14
（1-n*） |
5-25
（1-n*） |
5-14
（1-n*） |
5-25
（1-n*） |
5-14
（1-n*） |
1-25
（1-n*） |
5-11
（1-n*） |
5-13
（1-n*） |
| 0.50
|
11.5-
14.5 （3-n*） |
11.5-25
（3-n*） |
9.5-14.5
（1-n*） |
9-25
（1-n*） |
11-13
（1-n*） |
9-23
（1-n*） |
0#（3-n*） | 11.5-14.5
（3-n*） |
| 0.60
|
12-13
（5-n*） |
12-25
（5-n*）
|
13.5-14.5
（6-n*） |
9-25
（1-n*） |
0##
（7-n*） |
11-16
（1-n*） |
0
（7-n*） |
12-16
（6-n*） |
| 0.67
|
13（7-n*） | 13-16.5（7-n*）
|
13-14.5
（7-n*） |
10-16
（5-n*） |
0
（8-n*） |
11-13
（6-n*） |
0
（8-10） |
13
（7-n-1.5*） |
| 0.75
|
14（8-n*） | 14-16.5
（8-n*） |
0（9.5-n*） | 12-12.5
（8-n*） |
0
（9-n*） |
12-14
（7-n*） |
0
（9.5） |
0
（8-22） |
| 推薦管束位置 | 13
β≤0.67 |
14-16.5
β≤0.75 |
13.5-
14.5 β≤0.67 |
12-
12.5 β≤0.75 |
13
β≤0.54 |
12-13
β≤0.75 |
9.5
β≤0.46 |
13
β≤0.67 |
| 注；*）n是19管管束整流器上游端面處于最近的阻力件下游曲面或錐面1D處的管徑倍數(shù)。除了不能給出在孔扳至19管管束整流器下游端面的間隔外，19管管束整流器上游端面最近阻力件下游曲面或錐面的長(zhǎng)度至少2.5D；
#）如 β=0.46為9.5； ##）如 β=0.54為13。 |
||||||||
| 注；1.表中給出的直管段長(zhǎng)度是19管管束整流器（如ISO/CD5167中5.3.2.1.2所述）下游端和已給的一個(gè)安裝在19管管束整流器上游距孔板Lf長(zhǎng)的特定阻力件的孔板之間答應(yīng)的長(zhǎng)度 。間隔Lf的丈量是從孔板至最近（或唯一）的T型管下游端曲面或漸縮管或漸擴(kuò)管錐面。表中推薦的管束位置間隔值是適用于特定的β值范圍；
2. 對(duì)于β＜0.20的值按β=0.20的值； 3. 不帶括號(hào)的值為零附加不確定度的值； 4. 帶括號(hào)的值為0.5%附加不確定度的值； 5. 表列數(shù)值為位于孔板上游和下游的各種阻力件與孔板之間所需要的最短直管段長(zhǎng)度。 |
||||||||
在新的試驗(yàn)數(shù)據(jù)眼前，假如要保證標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)丈量自然氣流量的正確度，人們不得不重新審閱現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的修訂和現(xiàn)用標(biāo)準(zhǔn)孔板的上游安裝條件是否滿足要求。同時(shí)，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中只列 由七種典型的阻力件類型，并且所需最短直管段長(zhǎng)度是在阻力件前活動(dòng)為充分發(fā)展管流條件下試驗(yàn)得到的，這樣的條件與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件有很大差異， 現(xiàn)場(chǎng)阻力件遠(yuǎn)多于七種，而且阻力件之間的組合更是普遍存在，節(jié)流件前的阻力件進(jìn)口處并非充分發(fā)展管流，這種復(fù)雜的活動(dòng)狀態(tài)如何規(guī)定其直管段長(zhǎng)度？值得慶幸的是表5和表7中的數(shù)值給人們提出了利用上游直管段長(zhǎng)度和整流器調(diào)整流態(tài)的有效方法，固然目前只有配備管束整流器的安裝要求。對(duì)于其它型式的整流器只列于附錄中，將隨著試驗(yàn)研究數(shù)占有不斷豐富和成熟將陸續(xù)公布。這說明整流器仍有待完善進(jìn)步，只有積累足夠的系統(tǒng)的試驗(yàn)后才能取得可靠的數(shù)據(jù)，也才能列于標(biāo)準(zhǔn)中，這些都需要一定的時(shí)間才能達(dá)到。
另外，在AGA No3（90版）中，為減少安裝對(duì)流量計(jì)量的影響，AGA No3（90版）第二部分推薦了孔板流量計(jì)上游和下游直管段的最小長(zhǎng)度及孔板到整流器之間的最短間隔。按AGA No3（90版）推薦的整流器的位置，標(biāo)準(zhǔn)孔板流量裝置的流出系數(shù)C的誤差大約為1.0%或更多。當(dāng)β值升至0.75時(shí)，按AGA No3（90版）第二部分的設(shè)計(jì)孔板流量計(jì)上游直管段長(zhǎng)度最少應(yīng)為17D，下游應(yīng)為5D，整流器至孔板的間隔最少應(yīng)為7D。
但AGA No3（90版）的規(guī)定能否使安裝對(duì)孔板流量計(jì)的計(jì)量性能的不利影響減少到最小，文獻(xiàn){2}（美國(guó)GRI）最新的研究結(jié)果表明，并不存在理想的對(duì)于所有情況都能提供最佳孔板定位丈量的管束整流器的定位，最佳定位取決于進(jìn)口按裝、β值、孔板取壓位置和管束的設(shè)計(jì) 。不僅不同的安裝能引起流出系數(shù)C的結(jié)果的變化，而且對(duì)相同位置，差異的存在還取決于取壓口的位置，由此可見，原標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于安裝的規(guī)定需要修改。現(xiàn)行ISO 5167標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定整流器應(yīng)安裝在孔板與最接近孔板上游的阻力件之間的直管段長(zhǎng)度中，此阻力件與整流器之間的直管段長(zhǎng)度應(yīng)至少即是20D，而整流器與孔板之間的直管段長(zhǎng)度應(yīng)至少即是22D。GRI試驗(yàn)研究分析表明，就目前而言，定位管束整流器下游端至孔板的間隔為10D～12D將能提供較好的流量丈量，這正是新國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)所改進(jìn)的最大之處。據(jù)最新資料先容，國(guó)外GRI的孔板流量計(jì)研究集中在研究對(duì)管束排列的改進(jìn)方案及替換整流器的設(shè)計(jì)，希看當(dāng)安裝在短丈量管路上時(shí)，在距孔板最短的上游間隔內(nèi)，不管進(jìn)口管路的布置、取壓方向及活動(dòng)狀態(tài)如何，都可以獲得要接受的丈量性能。因此，為進(jìn)步孔板流量丈量的正確度，必須進(jìn)行活動(dòng)狀態(tài)、管束位置的調(diào)整并需現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)。
從以上分析和表中的數(shù)據(jù)可以看出，新的ISO/CD 5167和AGA No3報(bào)告的流出系數(shù)及安裝條件和直管段長(zhǎng)度要求發(fā)生了重大變化，主要有以下幾點(diǎn)：
1. 對(duì)于盡大多數(shù)上游管路安裝條件而言，新的上游直管段長(zhǎng)度不但明顯大于現(xiàn)行AGA No3報(bào)告中的數(shù)值，而且大于現(xiàn)行ISO 5167-1標(biāo)準(zhǔn)上游直管段長(zhǎng)度（見SY/T6143中表2）的數(shù)值，由于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定有很大差異，必將對(duì)孔板計(jì)量產(chǎn)生重大影響，另外也有力說明原來標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的上游直管段長(zhǎng)度偏低；
2. ISO/CD 5167的下游直管段長(zhǎng)度要求基本無(wú)變化，而AGA No3報(bào)告它對(duì)下游直管段長(zhǎng)度要求比ISO/CD 5167的下游直管段長(zhǎng)度小一倍左右；
3. 現(xiàn)行ISO 5167標(biāo)準(zhǔn)中的列有七種典型的阻力件類型，而現(xiàn)場(chǎng)阻力件遠(yuǎn)多于七種，且阻力件之間的組合更是普遍存在；新的標(biāo)準(zhǔn)（表1和表3）規(guī)定了比較多的阻力件（及組合阻力件），因而更 適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際條件；
4. 新的ISO/CD 5167和AGA No3報(bào)告目前只有配備管束整流器的安裝要求，但提供了整流器的性能測(cè)試要求，同時(shí)由于計(jì)量站主要是為了正確計(jì)量，確保計(jì)量正確度，因而改善現(xiàn)場(chǎng)流場(chǎng)條件主要考慮直管段及整流器的作用。
總的來說，不帶整流器的安裝位置比原來的規(guī)定要長(zhǎng)，說明以前的規(guī)定流態(tài)沒達(dá)到充分發(fā)展流，證實(shí)孔板流量計(jì)量偏低；同時(shí)配備管束整流器的推薦安裝位置約13d左右（對(duì)幾乎所有的β比）。由于國(guó)際上新的試驗(yàn)對(duì)應(yīng)產(chǎn)生了新的流出系數(shù)公式和新的安裝要求，同時(shí)考慮到我國(guó)事ISO及OIML的成員國(guó)，一般情況下我國(guó)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)向ISO有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)靠攏或直接采用，因此今后國(guó)內(nèi)自然氣孔板計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)向其靠攏?！?/p>
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