一、工作原理
1.1測量原理
在充滿流體的管道中固定放置乙個流通面積小於管道橫截面積的節流件，則管內流束在通過該節流件時（如圖一所示）就會造成區域性收縮。在收縮處，流束集中，流速增加，靜壓力降低，於是在節流裝置的上、下游兩側產生乙個靜壓力差。這個靜壓力差與流量之間呈一定的函式關係，流量愈大，所產生的靜壓力差愈大，因此可以通過測量節流件前後的差壓來測量流量。
1 節流件 2 差壓計
圖1-1 節流裝置原理
1.2流量公式
如果流體流經乙個收縮（節流）件時，流體將被加速。這種流體的加速將使它的動能增加，而同時按照能量守恆定律，在流體被加速處它的靜壓力一定會降低乙個相對應的值。根據能量守恆定律可知：
在乙個封閉的系統中，流體的總能量是乙個常數。
圖1-2 管道內流體流動示意圖
在橫截面1處，流體的平均流速是v1，其密度是ρ1，管道在橫截面1處的橫截面積是a1；當流體流過橫截面2時，相應的平均流速是v2，密度是ρ2，橫截面積是a2，根據流體流動連續性原理有如下關係式：
v1·a1·ρ1=v2·a2·ρ2………………（1）
如果流體是液體，可認為在收縮前、後其密度不變，即：
ρ1=ρ2=ρ
因此流體的體積流量qv=v1·a1= v2·a2………………（2）
根據伯努利方程和連續性方程，在水平管道上z1＝z2，則有如下關係式：
p1+ρ1v12/2=p2+ρ1v22/2……………………（3）
應用伯努利方程和流動連續性原理，在兩個橫截面上則有如下關係式：
⊿p=p1－p2=(ρ1/2)(v22－v12) ………………（4）
由（2）式得出v1＝(a2/ a1) v2………………（5）
將（5）代入（4）式，並整理，則得：
⊿p= (ρ1/2)[1－(a2/a1)2] v22
則⊿p= (ρ1/2)[1－(d/d)4]v22………………（6）
式中：a1= πd2/4；a2=πd2/4
根據直徑比β的定義：β= d/d，由（2）式v2=qv/a2
⊿p= (ρ1/a)[1－β4] (qv2/a22)
這樣可推導出以下的理論流量公式：
qv2= (2a22△ρ)/[(1－β4) ρ1]
qv=πd2(2△ρ)0.5/[4(1－β4)0.5]
又由於流出係數c的定義是：c=實際流量/理論流量，最後可得出節流式差壓流量計普遍適用的實際流量公式：
體積流量qv=cεπd2(2⊿p)0.5/……（7）
質量流量qm=qv·ρ………………（8）
式中：ε——被測介質的可膨脹性係數，對於液體ε=1；對氣體、水蒸汽等可壓縮流體ε＜1；
qv——流體的體積流量，[m3/s]（工況下流體的體積流量）；
qm——流體的質量流量，[㎏/s]；
d——工作狀況下節流件的等效開孔直徑，[m]（對於孔板是孔徑，對於文丘里管是喉徑，對於v錐流量計是等效開孔直徑）；
d——節流件所處位置的內徑，與d單位相同。
⊿p—差壓，⊿p=p1－p2；[pa]；
ρ——工作狀況下，節流件上游處流體的密度，[㎏/m3]
c——流出係數，無量綱；在一定條件下，流出係數c是乙個不隨管徑d、孔徑比β和雷諾數re變化的常數。
β——孔徑比，無量綱。β=d／d
根據工程上的習慣，孔徑的單位用mm，體積流量和質量流量的單位分別用m3/h和kg/h，則公式變為：
流出係數c與流量係數α的關係為
1.3壓力損失
在管道中安裝節流裝置來測量流體流量會造成流體不可恢復的壓力損失。其原因是節流裝置前後渦流的形成以及流體的沿程摩擦，使流體的總機械能的一部分不可逆地變成了熱能，散失在流體內。
二、孔板節流裝置
標準孔板節流裝置是國家標準中規定的用來實現取壓方式的裝置。根據取壓方式有角接取壓裝置和法蘭取壓裝置。
2.1角接取壓裝置
角接取壓裝置採用環室或夾緊環（單獨鑽孔）取得節流件前後的差壓。
環室取壓裝置由節流件前後兩個環室組成，其結構如圖三所示。環室取壓可以取出節流件前後的均衡差壓，提高測量精度，縮短安裝時所需最小直管段長度。
圖2-1 標準環室孔板節流裝置（pg≤25）
1、法蘭 2、導管 3、前環室 4、節流件
5、後環室 6、墊片 7、螺栓 8、螺母
2.2法蘭取壓裝置
法蘭取壓裝置由兩個帶取壓孔的取壓法蘭組成，如圖四所示。它不論管道直徑大小，其上、下游取壓孔中心均位於距孔板兩側端麵各1英吋（25.4mm）處。它在製造和使用上方便，通用性較強。
圖2-2 標準法蘭孔板節流裝置（pg≥64）
1、取壓法蘭2、孔板3、導壓管4、密封墊5、螺6、螺栓
三、噴嘴節流裝置
噴嘴節流裝置有標準噴嘴（isa1932噴嘴）和長徑噴嘴。噴嘴節流裝置具有測量精度高、壓損小、壽命長等特點，廣泛應用於電力、冶金、紡織、輕工等行業各種介質的流量測量、控制和調節。
其設計製造和使用均符合國際標準 iso5167 或 gb/t2624 的規定。由於其入口部分為圓弧形，且還帶有一定長度的圓柱形，其耐磨性和耐蝕較好，常用於高溫高壓的液體和氣體流量的計量 。
結構簡單、牢固、可靠耐用。 壓力損失比標準孔板要小，比較節約能源。 不需要實流標定，精度適中。
3.1標準噴嘴
取壓方式：角接取壓
公稱壓力 ：32mpa （高於 20mpa 可用焊接式）
公稱通徑： 50～500mm
精確度（不確定度）： ± 0.8%～1.2%
開孔直徑比β： 0.3 ≤β≤ 0.8
圖3-1 標準噴嘴（isa噴嘴）
3.2長徑噴嘴
取壓方式： d-d/2( 徑距 ) 取壓
公稱壓力： 50mpa
公稱通徑： 50～630mm
精確度（不確定度）： ± 2%
開孔直徑比β： 0.2 ≤β≤ 0.8
圖3-2 長徑噴嘴
四、經典文丘里管
經典文丘里管又稱古典文丘里管，通常稱為標準文丘里管。其設計製造和使用均符合國際標準 iso5167 或 gb/t2624 的規定，常用於液體和氣體流量的計量。
4.1主要特點
1、結構簡單、牢固、效能穩定。
2、壓力損失小。
3、結構尺寸大，安裝尺寸長。
4、可不需要實流標定，當需精度較高時，可進行實流標定。
4.2主要技術引數
1、取壓方式：上游端用徑距取壓，下游部用喉部取壓。
2、公稱壓力：6.3mpa 。
3、公稱通徑：50～2200mm 。
4、精確度（不確定度）：± 0.7%～1.5%。
5、適用範圍：開孔直徑比β： 0.4≤β≤0.7
雷諾數範圍 red： 2 × 10 6 ≥ red ≥ 2 × 10 5
圖4-1 經典文丘里管
五、均速管流量計
均速管流量計（阿牛巴）是基於皮託管測速原理發展起來的一種新穎儀表。其突出優點是結構簡單、安裝維護方便、重量輕、成本低廉、壓力損失小、儀表配套適應性強等。其適用於圓形、矩形、多面形管道中流體的測量。
在工藝管徑日益增大而又要求安裝維護方便的情況下，均速管流量計（阿牛巴）更是作為大口徑管道流體測量的首選儀表。該儀表廣泛應用於電力、冶金、石化等行業中，常做為對蒸汽、氣體、液體等介質的流量測量及控制的首選儀表。
5.1主要特點
1、結構簡單、裝、拆方便。
2、壓力損失小，節約能源。
3、**較低 。
4、準確性和穩定性較好。
5.2主要技術引數
1、公稱壓力：≤ 12mpa
2、公稱通徑： 25～2600mm
3、精確度（不確定度）： ± 3% ～± 5%
圖5-1 均速管（阿牛巴）
六、v錐流量計
以孔板、噴嘴和文丘里管為代表的差壓式流量計，作為傳統的流量儀表已有近百年的發展應用歷史。其優點是已標準化，結構簡單牢固，易於加工製造，**低廉，通用性強。然而孔板、噴嘴等在測量效能和結構上存在著自身結構上的缺陷，即採用中心收縮式來獲取差壓的方式。
如流出係數不穩定，線性差，重複性不高從而影響到準確度不高。孔板入口銳角這個關鍵部位易磨損，前部易積汙，量程比小，壓力損失大，特別是十分苛刻的直管段要求在實際使用中很難滿足等。v錐流量計的出現打破了沿襲近百年的模式結構，使得節流式差壓流量儀表發生了「質的飛躍」。
v錐流量計源於美國麥克羅公尺特（mccrometer）公司，因其節流部件呈圓錐形，英文名稱為v－cone flowmeter即利用同軸安裝在管道中的錐形體，迫使流體逐漸從中心收縮到管道內邊壁而流過錐形體，通過測量錐形體前後的壓差來得到流體的流量。
v錐流量計的節流件是乙個懸掛在管道中心的錐形體，它具有改善流場的作用。高壓p1取自錐體前流體尚未節流加速的管壁；低壓p2則取自後錐體後部，並通過內錐前方的支管引出管外。配置差壓變送器，其差壓 (p1－p2) 的平方根與流量成正比，據此可推算出流體流量。
該產品廣泛用於鋼鐵、電力、化工等行業液體、氣體或蒸汽的流量計量 。
圖6-1 v錐流量計
孔板、錐型體等節流件在管道中是阻擋物，其後部除了產生靜壓差外還會產生旋渦流。然而旋渦對於節流式差壓流量計來說是有害的干擾。這個干擾在節流件下游會產生「訊號跳動」現象，會嚴重干擾正常訊號的測量。
經過大量的試驗和檢測證明：v錐流量計的訊號雜訊遠遠低於其它型別節流裝置。v錐體尾部所測得的是高頻、低幅值的波動訊號，如圖6-2（a）所示。
對於孔板，所測得的是低頻、高幅值的波動訊號，如圖6-2（b）。
圖6-2（a）v錐流量計訊號圖6-2（b）孔板的訊號
由於其它節流裝置使流體被迫收縮到管道中心軸線附近，令流體突然改變流動方向，使得流量測量準確度不高、重複性不好。而v錐式節流裝置使流體逐漸朝向管內邊壁的收縮（節流），使節流件的下游產生高頻低幅的湍流（小渦流），因而差壓變送器所測量的差壓⊿p訊號是低雜訊訊號。在低壓處可以測得靈敏度（解析度）優於25pa的壓力。
充滿圓管的流體在管道中流動時，由於流體粘性的存在，流體與管壁之間存在摩擦力，使得流體的流速沿管半徑方向形成一定的梯度。在管道中心部位流速最快，越靠近管壁流速越慢，接觸管壁處速度接近零。在紊流狀態下，速度分布梯度還與雷諾數及管壁粗糙度有關，雷諾數越大，速度分布梯度越小。
當流體的流速已經達到充分發展狀態時，它的速度分布也是不均勻的。
應用v錐節流裝置使流體在管道中流速不均的情況得到很好的解決。由於錐型節流件安裝在管道中心，它直接把流體從高速流動的中心部位分開，迫使流體沿著錐體與管壁間由寬逐漸變窄的狹長環隙通道流動，迫使中心流速快的流體就向四周流速慢的流體靠攏，並使快慢速度不同的流體混合在一起流動。管道內原有的速度分布的梯度越來越小，流速快慢的差別消失，當流體到達靠近錐型節流邊緣時（測量的部位），速度分布的梯度消失，流體變成了真正的勻速流動。
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