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BS EN ISO 05167——圆形截面满管管道内差压式流体流量测量标准系列
Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full（即 ISO 5167 系列）
📊 BS EN ISO 05167（即 BS EN ISO 5167）是流体流量测量领域应用最广的国际标准系列，规定了在圆形截面、满管流动的管道中，利用压差装置（节流装置）测量流体（气体、液体及蒸汽）流量的通用原则与各类型节流装置的结构要求、安装条件与流出系数计算方法。该系列由英国标准协会（BSI）等同采用欧洲标准 EN ISO 5167 发布，覆盖孔板、喷嘴、文丘里喷嘴、文丘里管以及近年来纳入的锥形流量计等主流差压式流量计，广泛应用于能源、化工、供水、冶金与电力等工业领域的贸易计量与过程控制。
💡 差压式流量测量是工业计量中成熟度最高、被引用最多的方法之一。BS EN ISO 5167 给出了”无需现场标定即可达到规定不确定度”的设计准则，是流量计选型与计量系统设计的基石。
一、系列概述与适用范围 📌
本系列适用于安装在充满流体的圆形截面管道中的差压式节流装置，所测流体应为单相、稳定或近似稳定流动的牛顿流体。标准给出了节流装置的一般工作原理：流体流经节流件时静压发生变化，通过测量节流件上下游的差压，结合管道内径、节流件开孔直径、流出系数与可膨胀性系数等参数计算质量流量或体积流量。
系列内各分部分别针对不同类型的一次装置规定了结构尺寸、公差、表面要求、取压方式、安装条件以及流出系数与不确定度的确定方法。该系列取代了早期 BS EN ISO 5167-1:1997 等旧版本，并已将 EN 20140 等历史标准逐步整合为统一技术框架。
⚠️ 标准规定的流出系数与不确定度只适用于”符合标准全部几何与安装要求的装置”。任何擅自改动节流件形状、取压位置或直管段长度的做法，都将破坏标准保证的计量精度。
二、系列构成与分部清单 📑
| 分部 | 版本年份 | 主题内容 | 状态说明 |
|---|---|---|---|
| 第1部分 | 2003 | 通用原则与要求（一般原理、符号、计算公式、不确定度基础） | 可读文本 |
| 第2部分 | 2003 | 孔板（Orifice plates） | 可读文本 |
| 第3部分 | 2003 | 喷嘴与文丘里喷嘴（Nozzles and Venturi nozzles） | 可读文本 |
| 第4部分 | 2003 | 文丘里管（Venturi tubes） | 扫描版本，依据公开领域知识撰写 |
| 第5部分 | 2016 | 锥形流量计（Cone meters） | 扫描版本，依据公开领域知识撰写 |
三、通用原则与计算基础 🔧
第1部分确立了整套标准的理论基础。质量流量与差压之间的关系遵循伯努利方程与连续性方程，对不可压缩流体可写作：
qm = C·ε·(π/4)·d²·√(2·Δp·ρ) / √(1−β⁴)
式中：C 为流出系数，ε 为可膨胀性系数（液体为1），d 为节流件开孔直径，β 为直径比（d/D，D 为管道内径），Δp 为差压，ρ 为上游流体密度。标准对雷诺数适用范围、直径比限制、相对粗糙度、直管段长度等给出了明确的表列要求与计算式，并规定了测量结果的不确定度评定方法。
🚨 直径比 β 与雷诺数必须落在标准规定的范围内，否则流出系数公式不再有效。工程上常见错误是在小口径管道上选用过大 β 的孔板，或忽略上游流动畸变，导致计量偏差远超允许值。
四、各类型节流装置的技术要求 🛠️
- 孔板（第2部分）：同心锐缘孔板最为常见，标准规定了孔板厚度、开孔锐度、平面度、表面粗糙度以及角接取压与法兰取压（D 和 D/2 取压）等配置，并给出相应的流出系数迭代公式。
- 喷嘴与文丘里喷嘴（第3部分）：适用于压降和噪声敏感的场合，标准给出了 ISA 1932 喷嘴与长径喷嘴的轮廓尺寸、加工公差和流出系数。
- 文丘里管（第4部分）：压损低、耐磨损，适用于大流量与含尘流体；标准规定了收缩段、喉部与扩散段几何参数以及三种经典结构形式的流出系数。
- 锥形流量计（第5部分）：2016 年补充的分部，采用管内锥体整流原理，对上游直管段要求较低，适用于空间受限的安装条件。
💡 选型提示：压降允许大、直管段充足的场合优先选择孔板；大流量、低压损需求选择文丘里管；振动与噪声敏感场合可选择喷嘴；安装空间受限或改造项目可考虑锥形流量计。
五、安装要求与工程实践 📏
标准对安装提出了严格而明确的要求：节流装置上游应设置足够长度的直管段或采用整流器，管段内径应在其设计公差范围内并保持均匀；取压口应垂直于管壁、无毛刺；差压变送器的引压管应防止气液滞留并保持两测压管对称。此外，标准还给出了一次装置与二次仪表（差压变送器、温度与压力变送器）配套使用的建议，并提示实际流量测量的总不确定度需要综合各分量进行评定。
- 计量设计：先确定工况参数（流量范围、压力、温度、物性），再按标准选择 β 与装置类型，最后核算压损与不确定度。
- 贸易计量：水、天然气、蒸汽的贸易结算普遍引用本系列，需要配套流量计算机完成密度补偿与累积计算。
- 维护管理：孔板易磨损、结垢，应定期检查节流件锐缘与表面状态；文丘里管与喷嘴维护周期可相对延长。
⚠️ 引用本系列时应注明具体分部与版本年份（如 BS EN ISO 5167-2:2003）。标准条文随技术发展会更新，采购与验收时应以 BSI 官方最新发布版本为准。
六、常见问题解答 ❓
❓ 问：BS EN ISO 05167 与 ISO 5167 是什么关系？
答：BS EN ISO 05167 是 BSI 发布的对 EN ISO 5167 系列标准的英国等同采用版本，内容与 ISO 5167（由 ISO/TC 30 制定）一致，文件名中的 05167 即标准编号 5167 的补零表示。在英国及欧盟市场引用时使用 BS EN ISO 编号，国际贸易中则通常直接引用 ISO 5167。
答：BS EN ISO 05167 是 BSI 发布的对 EN ISO 5167 系列标准的英国等同采用版本，内容与 ISO 5167（由 ISO/TC 30 制定）一致，文件名中的 05167 即标准编号 5167 的补零表示。在英国及欧盟市场引用时使用 BS EN ISO 编号，国际贸易中则通常直接引用 ISO 5167。
❓ 问：本系列能用于所有流体吗？
答：不能。标准仅适用于单相、牛顿流体在圆形满管中的流动，不适用于两相流、非牛顿流体、脉动流以及未充满管道。这类工况需要采用其他计量方法或专门研究。
答：不能。标准仅适用于单相、牛顿流体在圆形满管中的流动，不适用于两相流、非牛顿流体、脉动流以及未充满管道。这类工况需要采用其他计量方法或专门研究。
❓ 问：为什么直管段长度如此重要？
答：流出系数公式是在充分发展的湍流速度分布条件下标定得到的。若上游存在弯头、阀门、变径等扰动源且直管段不足，流速分布畸变将使实际流出系数偏离标准值，流量计算产生系统性偏差。
答：流出系数公式是在充分发展的湍流速度分布条件下标定得到的。若上游存在弯头、阀门、变径等扰动源且直管段不足，流速分布畸变将使实际流出系数偏离标准值，流量计算产生系统性偏差。
❓ 问：孔板流量计需要定期标定吗？
答：标准设计的孔板按规范制造与安装时不需要逐台标定（即具有”免标定”特性），但仍需定期检查几何状态（锐缘、结垢、磨损）。若几何偏离超过规定限值，应更换节流件或委托实验室标定。
答：标准设计的孔板按规范制造与安装时不需要逐台标定（即具有”免标定”特性），但仍需定期检查几何状态（锐缘、结垢、磨损）。若几何偏离超过规定限值，应更换节流件或委托实验室标定。
