前言
孔板是過程流量檢測儀表的一種節(jié)流裝置，由于其具有悠久的應用歷史，在使用中建立了完善的設計、計算、規(guī)格、選型數據庫表并形成了標準規(guī)范。工程設計中孔板作為一種標準的節(jié)流元件得到廣泛的應用，是工程人員進行流量檢測設計的首選方案。
孔板流量計測量原理
孔板用于過程流量檢測，是基于流體力學中的理想流體傳輸特性而制造出來的節(jié)流元件。
理想流體伯努利方程：Z1+P1/ρ1g+V12/2g= Z2+P2/ρ2g+V22/2g+hf
Z1 、Z2 是節(jié)流元件前后取壓點距離基準平臺的垂直高度所產生的壓力水頭；
P1 、P2 是節(jié)流元件前后管線內介質的靜壓力；
V1、V2 是節(jié)流元件前后介質的平均流動速度；
ρ1、ρ2是節(jié)流前后介質的密度，理想流體可看做節(jié)流前后密度不變?yōu)?ρ；
hf 為節(jié)流元件造成的流體水頭損失，在標準節(jié)流元件標準化安裝過程中可忽略不計。
根據以上公式及符號定義整理可得：
?。╒22 —V12）/2g=（ P1 —P2）/ρg + （Z1 — Z2 ）
根據流體的流量守恒定律知節(jié)流元件前后的流體流量相等：
Q1=Q2 ；Q1= V1S1，Q2 = V2S2，
由此可以得出節(jié)流元件的平均流速為：V2= V1 S1/ S2
式中S1、S2分別為管線及節(jié)流元件的流通橫截面積，由管線的通徑和節(jié)流孔板開孔大小可以計算得出。
由此可以得出節(jié)流元件之前流體的平均流速：
V12= [（ P1 —P2）/ρg + （Z1 — Z2 ）]2g S22/(S12- S22 ) ；
實際使用中，節(jié)流元件前后取壓點到基準平臺的垂直距離保持一致，因此
?。╖1 — Z2 ） =0 由此上述公式可以化簡為：
V1 =√（P1 —P2 ）√（2S22/(S12- S22 )ρ
=K√（P1 —P2 ）；
式中K=√（2S22/(S12- S22 )ρ在標準孔板安裝后的使用中保持基本恒定可看做一常數為流量系數，在工程設計計算中計算得出。
由上公式可知流體的流速與節(jié)流元件前后的壓差的開平方成正比，只要我們檢測出節(jié)流元件前后的壓差值，就可以得到介質的平均流速，由此可以計算出流體的體積流量，這就是節(jié)流孔板能夠測量流體流量的原理。
孔板流量計使用中的誤差影響
由以上孔板流量計的測量原理可以看出，是在假設一些條件恒定保持不變的情況下，才能實現孔板前后壓差的開平方與流體的流速成正比。因此在實際工程使用中，這種限制條件能否保持恒定是保證孔板流量計測量是否準確的首要因素。為此我們在設計、安裝以及使用維護中都需進行相應的工作。
K的影響
為保證流量系數K保持恒定，工程設計中對于介質的密度要求準確，因此在孔板選型過程中要提供流體正常使用中的溫度、壓力、密度、組分等參數。如果現實使用中這些參數偏離選型參數過大，則需要對流量系數重新進行數值修正。大多數裝置的生產都會按照工程設計時的參數來進行，且在線流過程檢測對于參數的精度要求不是很苛刻，因此這種對孔板流量系數的修訂實際生產中并不多見。如果孔板流量計用于物料的計量檢測中，則需進行流體流量系數的補償措施，最常見的就是使用溫壓補償措施來進行流量系數數值修訂。
hf 的影響
孔板節(jié)流件的水頭損失大小，決定于安裝過程中孔板以及附屬部件的規(guī)范性，比如孔板及各種部件的安裝與管線是否同心，墊片邊緣是否有毛刺凸出，管線內部是否有焊渣焊口的毛刺，流體是否為均勻流。為保證水頭損失不對測量產生顯著影響，孔板流量計檢測部分一般都采用預先安裝的手段來避免，孔板、墊片與法蘭的連接生產廠家已經組裝完成，孔板前后的直管段在施工過程中采用預先焊接管線的方法來保證。通過以上手段可以把hf 對孔板流量檢測的影響降到最低限度。
?。╖1 — Z2 ）的影響
孔板流量計的計算公式中，我們把（Z1 — Z2 ）位置水頭對測量的影響看做為零，但在實際使用中卻很難保證為零。究其原因是因為，孔板前后取壓口到壓力變送器之間的引壓管即正負引壓管內介質產生的靜壓不一致，而造成了一個附加的靜壓差。這個靜壓差不是一個恒定的能夠進行補償的壓差值，隨著使用時間的不同，壓差值會出現變化，因此給孔板流量計的檢測帶來了一個不確定的誤差附加值。
減少這個附件誤差，在工程實施中盡可能的讓兩引壓管的物理狀態(tài)保持一致。如兩引壓管焊口、走向、彎曲弧度、伴熱線距離兩引壓管之間的距離盡可能的相同；隔離裝置、取壓閥的安裝高度，型號材質保持一致；采用同一保溫措施來保證兩引壓管內介質溫度盡可能的保持一致。以上這些手段可有效地減少，傳壓介質在引壓管內產生的靜壓不同而引入的附加誤差。
位置水頭產生的附加誤差還有一個很重要的原因是兩引壓管內傳壓介質的性質發(fā)生變化或變化不一致，而造成兩引壓管內介質的密度不同或密度分布梯度不同，由此產生的高度靜壓不相同，引起了一個變化的靜壓差附加誤差。
引壓管內介質長期處于靜止過程中沒有物料的動態(tài)交換，受周圍溫度周期變化的影響會產生變質現象，介質對于引壓管的腐蝕會造成金屬材質脫落或溶入介質中，管線流體通過孔板取壓裝置進入引壓管長時間的靜止會析出水分、雜質進入引壓管介質中，由此造成引壓管內介質密度發(fā)生變化，如果這個動態(tài)的密度變化兩引壓管不一致，就會產生一個附加的靜壓差作用于流量測量中，對于流量檢測產生影響。
引壓管內介質特性發(fā)生變化造成密度變化，引發(fā)的正負引壓管靜壓附加誤差，無法進行靜態(tài)補償，只能用人工排污和重新加注引壓介質的方法來定期消除。
各參數對測量的影響
由上可知，對于孔板測量流體流量的誤差影響主要分為三個方面，在工程設計孔板選型中我們可以盡可能的減少流體密度改變對于測量誤差的影響，必要時可以使用溫壓補償措施進行修正。在施工安裝過程中我們可以采用預制管線，提前組裝的方式來減少孔板對于流體的壓損水頭損失。以上兩個參數的影響我們都可以采用提前預防及相應的手段來減少誤差?？墒菍τ谖恢盟^（Z1 — Z2 ）的影響我們卻無法徹底的解決，需要維護人員定期的進行維護來減少附加誤差對于測量的影響，隨機性非常大，而且誤差的消除也不及時。
怎樣消除正負引壓管產生的靜態(tài)附加誤差，成為提高孔板流量計使用精度的最主要手段。
普通孔板流量計結構及缺陷
結構
標準孔板流量系統由標準節(jié)流孔板、取壓裝置、引壓裝置、測量變送儀表及取壓、排污泄壓閥門組成。若被測介質具有高溫、腐蝕、有毒、粘稠易結晶等特點還要在取壓裝置與引壓裝置之間安裝隔離設備。
孔板流量計中的孔板是一個標準的耐腐蝕純金屬喇叭口節(jié)流元件，結構簡單沒有儀表電路等復雜設施，因此安裝中不用設置副線切出裝置。正常使用中取壓閥不用操作，同時為保證孔板前后的管線直管段要求，孔板流量計普遍安裝于懸空的管廊中，為保證維修維護方便，孔板取壓口空間受限的狀況下在變送器附近引壓管上安裝二次取壓切斷閥，日常維修維護變送器只需操作二次取壓閥即可。
缺陷
為保證孔板流量計的維護維修方便性，差壓變送器普遍安裝于操作空間舒適的平臺上。由此使孔板與變送器之間的引壓管垂直高度大，引壓管走向復雜傳輸距離長，引壓管內介質的密度最易發(fā)生變化，引入附加位置高度壓差值，使測量誤差變大，維護工作量大。
若被測流體含水或易凝固結晶流體，引壓管的鋪設中需要增加伴熱線和保溫措施，以防氣溫較低的冬季引壓管內介質凝固凍住造成儀表失靈。危險防爆化工生產中伴熱方式普遍采用防爆性能好的蒸汽伴熱。這種蒸汽伴熱效率低能耗大，使裝置冬季所用蒸汽量大增，生產成本提高。
由此可見，普通型的孔板流量計由于引壓管的距離較長造成測量誤差大，能源消耗大，維護維修工作量大等缺陷，需要對其進行改進。
一體化孔板流量計
一體化孔板流量計通過縮短引壓管長度，把變送器、引壓管、取壓閥、排污閥及各隔離冷凝罐集中在孔板附近，然后用帶有保溫隔熱措施的金屬箱體密封起來。取消蒸汽伴熱線，通過流體管線本身的輻射熱來保證儀表的冬季防凍。在減少蒸汽能源使用的同時也降低了引壓管介質特性的變化而產生的附加測量誤差。
廠里新項目建設過程中，大量采用這種即節(jié)能又提高使用精度的一體化孔板流量計，使用效果明顯，維護工作量大幅減少。
一體化孔板流量使用中的問題
新區(qū)項目建設所用的一體化孔板流量計在使用中碰到一些問題，需要進行改進。
一、操作環(huán)境不友好
一體化孔板流量計由于大幅度縮短了引壓管的長度，把原本安裝在舒適操作平臺的變送器移動到孔板安裝處的管線附近。因此需要把一體化孔板流量計安裝在較舒適的安全的操作環(huán)境中。
項目設計中，設計人員沒有意識到一體化孔板流量計維護維修環(huán)境的改變，仍然采用普通型孔板流量計的設計安裝方法，大部分的一體化孔板流量計安裝在懸空的高空管廊中，給維護維修人員帶來很大不便和不安全性，一體化孔板流量計的投切工作變得比較危險。
下圖為裝置內一
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