根据ASME标准，流量的高精度测量应采用高精度的差压元件。由于标准孔板具有测量精度高、适用范围广、价格低廉等特点，现有的汽轮机凝结水流量测量大部分采用标准孔板流量计。但是，传统的差压式流量计结构分散，对现场的安装要求高，而且节流件偏心（不同轴度）及其附件或环室偏心，以及差压变送器的测量误差等均会影响测量精度。
针对现有孔板流量计存在的问题，文献提高安装质量，消除安装误差等方面提出了一些解决方法，但未从根本上解决孔板流量计测量精度低的问题。文献将节流装置、差压变送器和流量显示设备合为1个整体，不仅保证了节流装置的安装精度，而且缩短了引压管线，减小了故障率，改善了动态特性。本文结合某300MW机组5号低压加热器出口凝结水的参数及其管道条件，设计了一种便携式一体化孔板流量测量装置。为携带方便，该装置前后分别自带长度为3D和2D长的直管段，并通过带颈对焊法兰与管道连接，以减少法兰对孔板前后流场的影响。
一、便携式一体化孔板流量测量装置
图1为根据某300MW机组5号低压加热器出口凝结水的参数及其管道尺寸，采用角接取压方式设计的便携式一体化孔板流量测量装置。
该流量测量装置采用标准节流孔板，孔板的孔径比β为0.640439，标准孔板节流装置前、后至连接法兰之间的直管段长度分别为3D、2D，实际安装中连接法兰的上、下游直管段长度分别为15D和6D。由于在上、下游直管段中增加了法兰连接，因此该一体化孔板流量测量装置属于非标准节流装置，需要对其进行实流标定。
二、标准标定系统
标定采用长春*汽车集团公司的流量标准装置进行（图2）。标准体积管为S-25，量程比为1200∶l,测量流量范围为0.48～567m3/h，重复性为0.01％,测量准确度为士0.05％。标准流量计采用3组测量范围为80～1500m3/h，重复性为0.02％，测量准确度为±0.1％的涡轮流量计K-2D作为流量工作标准。在重叠流量区80～567m3/h时，既可用体积管作流量标准，也可用标准流量计作流量标准。
在标定试验中，一体化孔板流量测量装置与标准流量装置的连接采用标准板式平焊法兰，连接法兰的上、下游直管段长度分别为15D和6D，与300MW机组实际情况基本一致。标定的流量范围取500～1000m3/h，标定结果见表1。
从表1可见，一体化孔板流量测量装置的zui大测量误差为4.09％，不能满足电厂常规热力性能试验的要求。分析认为，引起测量误差较大的主要原因是节流件前后直管段长度为3D和2D处的法兰连接产生了涡流，改变了管内流场，从而影响了节流件前后的压差测量。针对标准节流件前后直管段长度不够的问题，文献采用串联标准喷嘴流量计对孔板流量计进行实流标定，文献采用整体标定的方法，获得流量计的流出系数，但实际应用中往往因为直管段的限制均无法实施。文献提出采用内锥流量计解决直管段长度不足的问题，但这种流量计如果内锥角的大小选择不当，对测量结果影响较大。
三、连接法兰的结构
本文300MW机组凝结水管道的内径为309mm，外径为325mm。连接方式采用DN（公称直径）300mm,PN（公称压力）1.6MPa、内径328mm、厚度32mm的板式平焊法兰，在法兰连接处会形成宽24mm，深9.5mm的凹台（图3）。
由图3可见，法兰连接处的凹台改变了流体在管道内的流场分布，从而影响节流件前后差压的测量。对此，对板式平焊连接法兰进行切割和打磨，使所有焊接坡口均在一个平面上，形成一种新的带颈对焊法兰，在焊接时可使法兰与管道的中心线一致（图4）。
对连接法兰改进后的一体化孔板流量测量装置重新进行标定，其结果见表2。
由表2可见，连接法兰改进后的一体化孔板流量测量装置测量zui大误差为0.85％，满足汽轮机热力性能试验对凝结水流量测量误差的要求（<1％）。这是由于采用带颈对焊法兰后，改善了孔板上下游管道内的流场分布，使测量孔板前后的压差更接近标准直管段长度时的孔板压差。
四、结语
由于新型便携式一体化孔板流量测量装置的标准孔板上、下直管段长度为3D和2D处的法兰连接处产生涡流改变了管道内的流场分布，使得zui大流量测量误差达4.09％。对此，将常规的板式平焊连接法兰改为带颈对焊法兰后，一体化孔板流量测量装置的zui大误差减小至0.85％左右，满足汽轮机热力性能试验对凝结水流量测量误差的要求。
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