測量不(bú)同的介質選(xuan)擇不同的流(liu)量計
廣州迪(dí)川儀器儀表(biao)有限公司爲(wei)了保證流量(liàng)儀表🔴在生産(chan)現場過程中(zhong)發揮好、精确(que)的使用，流量(liang)計的選擇，必(bi)須⭕要根據生(shēng)産現場需要(yào)計量的介質(zhì)而定。
一、氣體(ti)介質，應選擇(zé)的流量計品(pǐn)種是：1、超聲波(bo)氣體流量計(jì)。2、渦街🌈流量計(ji)。如氣體溫度(dù)超過300℃,可選氣(qi)壓式流量計(ji)。
二、石油、柴油(you)等油品介質(zhi)，應選擇的流(liú)量計品種是(shì)：超聲波流量(liang)計。
三、砂漿、電(diàn)粉漿等大濃(nóng)度、固體顆粒(lì)含量大的介(jie)質，應選擇💁的(de)流量計品種(zhong)是：電磁流量(liàng)計。 四、自來水(shui)大流量的介(jie)質，應選擇🏃的(de)流量計品種(zhong)是：适用選型(xíng)爲智能電磁(cí)流量計、超聲(sheng)❓波流量計。其(qí)他諸如渦街(jiē)流量計、孔闆(pan)💔流量計等也(ye)可以。
五、污水(shuǐ)、紙漿等渾濁(zhuo)液體介質，應(ying)選擇的流量(liang)計品種是：1、超(chāo)聲波流量計(ji)及智能電磁(ci)流量計。但在(zai)選用電磁流(liu)量💃計時⛱️要考(kao)慮液🏒體中不(bu)含較多空氣(qì)或氣泡。 六、帶(dài)有較多氣泡(pào)的液體介質(zhi)，應選擇的流(liú)量計品種是(shì)：超聲波流量(liàng)💰計，使用該類(lei)型的流量計(jì)測量帶有氣(qì)泡的流體，效(xiao)果十♉分好。 七(qī)、純淨😄水、除鹽(yan)水等電導率(lǜ)低的介質，應(ying)選擇的流量(liang)計品種是：超(chao)聲波流量計(ji)非⛱️常适合測(ce)量這類流體(ti)。 八、酸、堿液等(deng)強腐蝕性介(jie)質，應選擇的(de)💛流量計品種(zhǒng)是：1、抗✍️酸堿内(nèi)襯的電磁流(liú)量計。2、外夾式(shi)超🙇♀️聲波流💛量(liang)計。
用以測量(liang)管路中流體(ti)流量(單位時(shí)間内通過的(de)流🈲體體🌂積)的(de)儀表。有轉子(zǐ)流量計、節流(liú)式流量計、細(xì)縫流量計、容(rong)積流量計、電(dian)磁流量計、超(chao)聲波流量計(jì)和💜堰等。
流量(liàng)測量方法和(hé)儀表的種類(lei)繁多,分類方(fang)法也很多。至(zhì)今爲止,可供(gong)工業用的流(liu)量儀表種類(lei)達60種之多。品(pin)種如🌐此之多(duo)的原因就在(zài)于至今還沒(mei)找到一種對(dui)任🆚何流體、任(ren)何量程、任何(he)流動狀态以(yǐ)及任何使用(yong)條件都适用(yong)的流量儀表(biǎo)。
這60多種流量(liang)儀表,每種産(chan)品都有它特(tè)定的适用性(xìng),也都有它的(de)🏃♂️局限性。按測(cè)量對象劃分(fen)就有封閉管(guan)道和明渠兩(liǎng)大類;按測量(liàng)目的又可分(fen)爲總量測量(liàng)和流量測量(liang),其儀表分🌈别(bie)稱作總量表(biǎo)和流量計。
總(zong)量表測量一(yi)段時間内流(liú)過管道的流(liu)量,是以短暫(zan)時🈲間内流過(guò)的總量除以(yǐ)該時間的商(shang)來表示,實際(ji)上流量計通(tōng)常亦備有❌累(lei)積流量裝置(zhi),做總量表㊙️使(shi)用,而總量表(biao)亦備有流量(liàng)發🐆訊裝置。因(yīn)此,以嚴格意(yì)義來分流量(liang)計和😍總量表(biǎo)已無實際意(yì)義。
按測量原(yuan)理分有力學(xue)原理、熱學原(yuan)理、聲學原理(li)、電學原理、光(guāng)學原理、原子(zǐ)物理學原理(lǐ)等。
按照目前(qián)流行、廣泛的(de)分類法,即分(fen)爲:容積式流(liú)量計、差壓🌂式(shi)流量計、浮子(zi)流量計、渦輪(lun)流量計、電磁(cí)流量計、流體(ti)振蕩流量計(ji)中的渦街流(liu)量計、質量流(liú)量計和插入(rù)式流量計、探(tàn)針式流量計(jì)，來分别闡述(shu)各種流量計(jì)的原理、特💃點(dian)、應用概況及(jí)國内外的發(fā)展🔞情況。
差壓(yā)式流量計是(shi)根據安裝于(yú)管道中流量(liang)檢測件産生(sheng)的差壓,已知(zhi)的流體條件(jian)和檢測件與(yǔ)管道的幾何(hé)尺寸來計算(suan)流量的🙇♀️儀表(biǎo)。
差壓式流量(liàng)計由一次裝(zhuāng)置(檢測件)和(hé)二次裝置(差(chà)㊙️壓轉⛹🏻♀️換和流(liu)量顯示儀表(biao))組成。通常以(yǐ)檢測件形式(shì)對差壓式流(liú)量計分類,如(ru)孔闆流量計(jì)、文丘裏流量(liàng)🔞計、均速管流(liú)量計等。
二次(cì)裝置爲各種(zhǒng)機械、電子、機(jī)電一體式差(cha)壓計,差壓❌變(bian)送器及流量(liang)顯示儀表。它(tā)已發展爲三(san)化(系列化、通(tong)用化及标準(zhǔn)化)程度很高(gao)的、種類規格(gé)龐雜的一大(da)類儀表,它既(ji)可測量流量(liang)參數,也可測(cè)量其它參數(shu)(如壓力、物位(wèi)、密❗度等)。
差壓(yā)式流量計的(de)檢測件按其(qí)作用原理可(ke)分爲:節♋流⚽裝(zhuang)置、水力阻力(li)式、離心式、動(dòng)壓頭式、動壓(yā)頭增益式及(ji)💰射流式幾大(da)類😍。
檢測件又(you)可按其标準(zhun)化程度分爲(wei)二大類:标準(zhun)的和非标準(zhun)的♌。
所謂标準(zhun)檢測件是隻(zhī)要按照标準(zhǔn)文件設計、制(zhi)造、安裝和使(shǐ)🏃🏻用,無須經實(shi)流标定即可(ke)确定其流量(liàng)值和估算測(ce)🐇量誤差。
非标(biāo)準檢測件是(shi)成熟程度較(jiào)差的,尚未列(liè)入标準中的(de)檢測件。
差壓(ya)式流量計是(shì)一類應用廣(guǎng)泛的流量計(jì),在各類流量(liàng)儀表㊙️中其使(shi)用量占居*。近(jìn)年來,由于各(ge)種新型流量(liang)計的問世,它(ta)的使用🔞量百(bǎi)分數逐漸下(xià)降,但目✔️前仍(réng)是重要的㊙️一(yī)類流💯量計。
優(you)點:
(1)應用多的(de)孔闆式流量(liàng)計結構牢固(gù),性能穩定可(kě)靠,使用壽命(ming)長;
(2)應用範圍(wéi)廣泛,至今尚(shang)無任何一類(lèi)流量計可與(yu)之相比拟;
(3)檢(jian)測件與變送(sòng)器、顯示儀表(biǎo)分别由不同(tong)廠家生産,便(bian)于規模經🔴濟(ji)生産。
缺點:
(1)測(cè)量精度普遍(biàn)偏低;
(2)範圍度(du)窄,一般僅3:1~4:1;
(3)現(xian)場安裝條件(jiàn)要求高;
(4)壓損(sun)大(指孔闆、噴(pen)嘴等)。
注：一種(zhǒng)新型産品：引(yin)進美國航天(tiān)*而開發的平(píng)衡流量計，這(zhè)🥰種流量計的(de)測量精度是(shi)傳統節流裝(zhuāng)置的5-10倍，永🏃🏻9壓(ya)力損失1/3。壓力(li)恢複🌍快2倍，小(xiao)直管段可以(yi)小至1.5D，安裝和(hé)使用方便，大(da)大減少流體(tǐ)運行的能力(lì)消耗❌。
應用概(gài)況:
差壓式流(liu)量計應用範(fàn)圍特别廣泛(fàn),在封閉管道(dao)的👌流量測量(liang)中各種對象(xiàng)都有應用,如(rú)流體方面:單(dān)相❗、混相🔞、潔淨(jing)、髒污🐕、粘性✊流(liú)等;工作狀态(tài)方面:常壓、高(gao)壓、真空、常📱溫(wēn)、高溫、低溫等(děng)❤️;管徑方面:從(cóng)幾mm到幾m;流動(dòng)條件方面:亞(ya)音速、音速、脈(mò)動流等。它在(zài)各工業部門(mén)的用量約占(zhan)流量計全部(bù)用量的1/4~1/3。
3.2 浮子(zǐ)流量計
浮子(zǐ)流量計,又稱(cheng)轉子流量計(ji),是變面積式(shì)流量計的一(yi)種💔,在一根由(you)下向上擴大(dà)的垂直錐管(guǎn)中,圓形❤️橫截(jié)面的浮子的(de)重力是由液(ye)體動力承受(shou)的,從而使浮(fu)子可以在✍️錐(zhui)管内自由地(di)上升和🏃♀️下降(jiang)。
浮子流量計(jì)是僅次于差(cha)壓式流量計(ji)應用範圍寬(kuān)廣🌈的一類流(liu)量計,特别在(zài)小、微流量方(fang)面有舉足輕(qing)重的❤️作用。
80年(nian)代中期,日本(běn)、西歐、美國的(de)銷售金額占(zhan)流量儀表的(de)15%~20%。中國産📧量❄️1990年(nian)估計在12~14萬台(tái),其中95%以上爲(wèi)玻璃錐管浮(fu)子流量👉計。
特(tè)點:
(1)玻璃錐管(guan)浮子流量計(jì)結構簡單,使(shi)用方便,缺點(diǎn)是耐壓力✏️低(di)🈲,有玻璃管易(yì)碎的較大風(feng)險;
(2)适用于小(xiao)管徑和低流(liu)速;
(3)壓力損失(shī)較低。
3.3容積式(shì)流量計
容積(jī)式流量計,又(you)稱定排量流(liú)量計,簡稱PD流(liú)量計,在流🌈量(liang)🈲儀表中是精(jing)度高的一類(lei)。它利用機械(xiè)測量元件把(ba)流體🍓連續不(bu)斷地分割成(chéng)單個已知的(de)體積部🥰分,根(gēn)據測量室逐(zhu)次重複地充(chong)滿和排放該(gai)體積部分流(liu)體的次數來(lái)測量流體體(tǐ)積總量。
容積(ji)式流量計按(an)其測量元件(jiàn)分類,可分爲(wei)橢圓齒輪流(liu)㊙️量計、刮闆流(liu)量計、雙轉子(zǐ)流量計、旋轉(zhuǎn)活塞流量計(ji)、往複活塞流(liu)量計、圓盤流(liú)量計、液封轉(zhuan)筒式流量計(ji)、濕式氣量計(ji)及膜式氣量(liang)⁉️計等。
優點:
(1)計(jì)量精度高;
(2)安(an)裝管道條件(jian)對計量精度(du)沒有影響;
(3)可(kě)用于高粘度(dù)液體的測量(liàng);
(4)範圍度寬;
(5)直(zhi)讀式儀表無(wu)需外部能源(yuán)可直接獲得(de)累計,總量,清(qīng)晰明了,操作(zuò)簡便。
缺點:
(1)結(jié)果複雜,體積(jī)龐大;
(2)被測介(jiè)質種類、口徑(jing)、介質工作狀(zhuang)态局限性較(jiào)大;
(3)不适用于(yú)高、低溫場合(he);
(4)大部分儀表(biǎo)隻适用于潔(jie)淨單相流體(tǐ);
(5)産生噪聲及(jí)振動。
應用概(gài)況:
容積式流(liú)量計與差壓(ya)式流量計、浮(fú)子流量計并(bing)列♻️爲三類使(shǐ)用量大的流(liú)量計,常應用(yòng)于昂貴介質(zhì)(油品、天然氣(qi)👅等)的總量測(cè)量。
工業發達(dá)國家近年PD流(liu)量計(不包括(kuo)家用煤氣表(biao)和家🔴用🌈水表(biǎo)🔴)的🔴銷售金額(é)占流量儀表(biao)的13%~23%;我國約占(zhàn)20%,1990年産量(不包(bao)括家用煤氣(qì)表)估計爲34萬(wàn)台,其中橢圓(yuan)齒輪式和🈲腰(yao)輪式分别約(yue)占70%和20%。
3.4 渦輪流(liú)量計
渦輪流(liú)量計,是速度(dù)式流量計中(zhong)的主要種類(lei),它采☁️用♌多葉(ye)片的轉子(渦(wo)輪)感受流體(tǐ)平均流速,從(cóng)而且推導出(chū)流量或總量(liàng)的儀表。
一般(bān)它由傳感器(qi)和顯示儀兩(liang)部分組成,也(ye)可做成整體(tǐ)式。
渦輪流量(liang)計和容積式(shi)流量計、科裏(lǐ)奧利質量流(liú)量計稱爲流(liú)量計中三類(lei)重複性、精度(dù)佳的産品,作(zuo)爲類型流量(liang)計之💞一,其🛀🏻産(chan)品已發展爲(wèi)多品種、多系(xi)列批量生産(chǎn)的規模。
優點(diǎn):
(1)高精度,在所(suǒ)有流量計中(zhong),屬于精确的(de)流量計;
(2)重複(fu)性好;
(3)元零點(dian)漂移,抗幹擾(rǎo)能力好;
(4)範圍(wei)度寬;
(5)結構緊(jin)湊。
缺點:
(1)不能(neng)長期保持校(xiao)準特性;
(2)流體(tǐ)物性對流量(liàng)特性有較大(da)影響。
應用概(gai)況:
渦輪流量(liang)計在以下一(yi)些測量對象(xiàng)獲得廣泛應(yīng)用:石油、有機(jī)液體、無機液(ye)、液化氣、天然(ran)氣和低溫流(liu)體統在🔴歐洲(zhōu)和美👣國,渦輪(lun)流量計在用(yòng)量上是僅次(ci)于孔闆流💛量(liàng)計的天然計(ji)量儀表,僅荷(hé)蘭在天然氣(qi)管💁線上就采(cǎi)用了2600多台各(gè)種尺寸,壓力(li)從0.8~6.5MPa的氣體渦(wo)輪流量計,它(ta)們已成爲優(you)良的天然氣(qì)計量儀表。
3.5電(dian)磁流量計
電(diàn)磁流量計是(shì)根據法拉弟(dì)電磁感應定(ding)律制成的一(yi)種測量導電(diàn)性液體的儀(yí)表。
電磁流量(liang)計有一系列(lie)優良特性,可(ke)以解決其它(tā)流量計🐅不易(yì)應用的問題(ti),如髒污流、腐(fu)蝕流的測量(liàng)。
70、80年代電磁流(liú)量在技術上(shàng)有重大突破(po),使它成爲應(yīng)用廣泛的一(yi)類流量計,在(zai)流量儀表中(zhong)其使用量百(bǎi)🌍分數不斷上(shàng)升。
優點:
(1)測量(liang)通道是段光(guāng)滑直管,不會(hui)阻塞,适用于(yú)測量含🐇固體(tǐ)顆粒的液固(gù)二相流體,如(ru)紙漿、泥漿、污(wū)水等;
(2)不産生(shēng)流量檢測所(suo)造成的壓力(li)損失,節能效(xiao)果好;
(3)所測得(dé)體積流量實(shi)際上不受流(liú)體密度、粘度(du)、溫度🔴、壓🚶♀️力和(hé)電導率變化(huà)的明顯影響(xiǎng);
(4)流量範圍大(dà),口徑範圍寬(kuan);
(5)可應用腐蝕(shi)性流體。
缺點(dian):
(1)不能測量電(diàn)導率很低的(de)液體,如石油(yóu)制品;
(2)不能測(cè)量氣體、蒸汽(qi)和含有較大(da)氣泡的液體(tǐ);
(3)不能用于較(jiào)高溫度。
應用(yòng)概況:
電磁流(liú)量計應用領(ling)域廣泛,大口(kou)徑儀表較多(duo)應用于給❄️排(pai)水工程;中小(xiao)口徑常用于(yu)高要求或難(nán)測場合,如鋼(gāng)鐵工業高爐(lú)風口冷卻水(shui)控制,造紙工(gong)業測量紙漿(jiang)液和黑液,化(huà)學🔞工業的強(qiáng)腐蝕液,有色(sè)冶金♈工業的(de)礦漿;小口徑(jing)、微小口徑常(cháng)用于醫藥工(gōng)業、食品工業(ye)、生物化學等(děng)有衛生要求(qiú)的場所。
3.6 渦街(jiē)流量計
渦街(jiē)流量計是在(zai)流體中安放(fang)一根非流線(xiàn)型遊渦發生(sheng)體,流體在發(fā)生體兩側交(jiao)替地分離釋(shì)放出兩串規(guī)則地交錯排(pai)列的遊渦的(de)儀表。
渦街流(liu)量計按頻率(lü)檢出方式可(ke)分爲:應力式(shì)、應變式、電容(róng)式、熱敏式、振(zhèn)動體式、光電(diàn)式及超聲式(shì)等。
渦街流量(liàng)計是屬于年(nián)輕的一類流(liú)量計,但其發(fa)展迅速,目前(qian)❓已成爲通用(yong)的一類流量(liang)計。
優點:
(1)結構(gòu)簡單牢固;
(2)适(shi)用流體種類(lèi)多;
(3)精度較高(gāo);
(4)範圍度寬;
(5)壓(yā)損小。
缺點:
(1)不(bu)适用于低雷(léi)諾數測量;
(2)需(xu)較長直管段(duàn);
(3)儀表系數較(jiao)低(與渦輪流(liú)量計相比);
(4)儀(yí)表在脈動流(liú)、多相流中尚(shang)缺乏應用經(jīng)驗。
3.7 超聲波流(liu)量計
超聲波(bo)流量計是通(tōng)過檢測流體(tǐ)流動對超聲(shēng)束(或超聲脈(mo)沖)的作用以(yi)測量流量的(de)儀表。
根據對(duì)信号檢測的(de)原理超聲流(liú)量計可分爲(wèi)傳播速♍度差(cha)法🔱(直接時差(cha)法、時差法、相(xiàng)位差法和頻(pín)差法🙇🏻)、波束偏(piān)移🏃♂️法、多🏃🏻普勒(lè)法、互相關法(fa)、空間濾法及(jí)噪聲💚法等。
超(chāo)聲流量計和(he)電磁流量計(ji)一樣,因儀表(biao)流通通道未(wèi)設🏃🏻♂️置任何阻(zǔ)礙件,均屬*流(liu)量計,是适于(yú)解決流量測(ce)量困難問題(tí)的一類流量(liang)計,特别在大(dà)口徑流量測(cè)量方面有較(jiào)突出的優點(dian),近年來它是(shì)發展迅速的(de)一類流量計(jì)之一。
優點:
(1)可(ke)做非接觸式(shi)測量;
(2)爲無流(liu)動阻撓測量(liang),無壓力損失(shī);
(3)可測量非導(dǎo)電性液體,對(duì)無阻撓測量(liàng)的電磁流量(liang)計是💛一種補(bu)充。
缺點:
(1)傳播(bō)時間法隻能(néng)用于清潔液(ye)體和氣體;而(er)多普勒法隻(zhī)能用于測量(liang)含有一定量(liàng)懸浮顆粒和(hé)氣泡的液體(tǐ);
(2)多普勒法測(cè)量精度不高(gao)。
應用概況:
(1)傳(chuán)播時間法應(yīng)用于清潔、單(dān)相液體和氣(qì)體。典型應用(yòng)有工廠排放(fang)液、:怪液、液化(hua)天然氣等;
(2)氣(qì)體應用方面(miàn)在高壓天然(rán)氣領域已有(yǒu)使用良好🔞的(de)經驗;
(3)多普勒(le)法适用于異(yi)相含量不太(tai)高的雙相流(liú)體,例如:未處(chu)理污水、工廠(chang)排放液、髒流(liú)程液;通常不(bú)适用于非常(cháng)清潔的液體(ti)。
[編輯本段]3.8 科(kē)裏奧利質量(liang)流量計
科裏(li)奧利質量流(liu)量計(以下簡(jiǎn)稱CMF)是利用流(liu)體在振動管(guǎn)中流動時,産(chǎn)生與質量流(liú)量成正比的(de)科裏奧利力(li)原理制成的(de)一種直接式(shì)質量流量儀(yi)表。
我國CMF的應(yīng)用起步較晚(wan),近年已有幾(ji)家制造廠(如(ru)太行儀表廠(chang)🐉)自行開發供(gong)應市場;還有(yǒu)幾家制造廠(chang)組建合資企(qi)業或引用生(sheng)産🏃🏻系列儀表(biǎo)。
熱式氣體質(zhi)量流量計
熱(re)式流量計傳(chuan)感器包含兩(liǎng)個傳感元件(jian)，一個速度傳(chuan)感🐪器⭐和一個(ge)溫度傳感器(qi)。它們自動地(di)補償和校正(zheng)氣體溫度變(biàn)化。儀表的電(diàn)加熱部分将(jiāng)速度傳感器(qì)加熱到高于(yu)工況溫度的(de)某🤟一個定🐅值(zhí)，使速度傳💋感(gǎn)器和測量工(gōng)況溫度的傳(chuan)感器之間形(xíng)成恒定溫💃差(chà)。當保持溫差(chà)不變時，電加(jia)熱消耗的能(neng)量，也可以🌈說(shuo)熱消散值，與(yu)流過氣體的(de)質量流量成(cheng)正比。
熱式氣(qì)體質量流量(liàng)計即Mass Flow Meter(縮寫爲(wèi)MFM)，它是氣體流(liu)量計量中新(xin)型儀表，區别(bié)于其它氣體(tǐ)流量計不需(xū)要進行壓力(lì)和溫度修正(zhèng)，直接測量氣(qì)體的質量流(liú)量，一❗支傳感(gan)器可以做到(dao)量程從極低(di)到高☀️量程。它(ta)适合👈單一氣(qì)體和固定比(bǐ)例多組份氣(qì)體的測量。
熱(rè)式氣體質量(liàng)流量計是用(yòng)于測量和控(kòng)制氣體質量(liang)流🌐量🛀的新型(xing)儀表。可用于(yu)石油、化工、鋼(gang)鐵、冶金、電力(li)、輕工、醫藥、環(huan)保等工業部(bu)門的空氣、烴(tīng)類氣體、可燃(ran)性氣體、煙道(dào)氣體的監測(ce)。
特 點
可靠性(xing)高 重複性好(hǎo) 測量精度高(gāo) 壓損小
無活(huo)動部件 量程(chéng)比寬 響應速(sù)度快 無須溫(wēn)壓補償
應 用(yong)
•工業管道中(zhong)氣體質量流(liu)量測量 •煙囪(cong)排出的煙氣(qi)🍓流速🍓測量
•煅(duàn)燒爐煙道氣(qi)流量測量 •燃(rán)氣過程中空(kong)氣流量測🚩量(liang)
•壓縮空氣流(liú)量測量 •半道(dào)體芯片制造(zào)過程中氣體(tǐ)✔️流量測量🌈
•污(wū)水處理中氣(qì)體流量測量(liang) •加熱通風和(hé)空調系統中(zhong)🤩的氣體流量(liang)測量
•熔劑回(huí)收系統氣體(ti)流量測量 •燃(ran)燒鍋爐中燃(ran)燒氣體流量(liang)測量
•天然氣(qi)、火炬氣、氫氣(qì)等氣體流量(liang)測量
•啤酒生(sheng)産過程中二(er)氧化碳氣體(tǐ)流量測量
•水(shuǐ)泥、卷煙、玻璃(li)廠生産過程(chéng)中氣體質量(liàng)流量測量
如(ru)：美國SIERRA
中國DSN
3.9 明(ming)渠流量計
與(yu)前述幾種不(bú)同,它是在非(fēi)滿管狀敞開(kai)渠道測量自(zi)📱由表面自然(rán)流的流量儀(yí)表。
非滿管态(tài)流動的水路(lù)稱作明渠,測(cè)量明渠中水(shuǐ)流流量🈲的稱(cheng)作明渠流量(liàng)計(open channel flowmeter)。
明渠流量(liàng)計除圓形外(wài),還有U字形、梯(tī)形、矩形等多(duo)種形狀。
明渠(qu)流量計應用(yòng)場所有城市(shi)供水引水渠(qú);火電廠引水(shui)和排水渠、污(wū)水治理流入(rù)和排放渠;工(gōng)礦企業水排(pai)放以及水利(li)工程和農業(yè)灌溉用渠道(dào)。有人估🌍計1995台(tai),約占流量儀(yí)表整體的1.6%,但(dàn)是國内應用(yòng)尚無估⭐計數(shu)據。
4, 新工作原(yuan)理流量儀表(biǎo)的研究和開(kai)發
4.1 靜電流量(liang)計
(electrostatic flowmeter)
日本東京(jing)技術學院研(yán)制适用于石(shí)油輸送管線(xian)低導電㊙️液體(ti)流量測量的(de)靜電流量計(jì)。
靜電流量計(ji)的金屬測量(liang)管絕緣地與(yu)管系連接,測(ce)量💔電容器上(shàng)靜電荷便可(kě)知道測量管(guan)内的電荷。他(ta)們分别作了(le)内💞徑4~8mm銅、不鏽(xiù)鋼等金屬和(hé)塑料測量管(guǎn)儀表的實流(liú)試驗,試驗表(biao)明流🚶♀️量與電(diàn)荷之間接近(jin)于線性。
4.2 複合(he)效應流量儀(yi)表
(combined effects meter)
該儀表的(de)工作原理是(shì)基于流體的(de)動量和壓力(li)作用♻️于儀表(biao)腔體産生的(de)變形,測量複(fú)合效應的變(bian)形求取流量(liang)。本儀表由美(měi)國🌈GMI工程和管(guan)理學院開發(fā),已申請兩項(xiang)專力。
4.3 轉速表(biao)式流量傳感(gǎn)器
(tachmetric flowrate sensor)
它是由俄(e)羅斯科學工(gong)程中心工業(yè)儀表公司開(kai)發，是基于懸(xuán)浮效應理論(lùn)研制的。該儀(yí)表已在若幹(gàn)現場成功的(de)應用💚(例如在(zài)核電站安裝(zhuang)2000餘台測量熱(re)水流量，連續(xu)使用㊙️8年),且還(hai)在改進以擴(kuo)大應用領域(yù)。
5, 幾種流量儀(yí)表應用和發(fa)展動向
5.1 科裏(lǐ)奧利質量流(liú)量計(CMF)
5.2 電磁流量(liàng)計(EMF)
EMF從50年代初(chū)進入工業應(yīng)用以來,使用(yòng)領域日益擴(kuo)展🌍,80年代🌈後期(qī)起在各國流(liú)量儀表銷售(shòu)金額中已占(zhàn)16%~20%。
我國近年發(fa)展迅速,1994年銷(xiāo)售估計爲6500~7500台(tái)。國内已生産(chan)大口徑爲2~6m的(de)ENF,并有實流校(xiào)驗口徑3m的設(she)備能力。
5.3 渦街(jiē)流量計(USF)
USF在60年(nian)代後期進入(ru)工業應用,80年(nian)代後期起在(zài)各國流量🏃儀(yi)表銷售⚽金額(e)中已占4%~6%。1992年世(shi)界範圍估計(ji)銷售量爲3.54.8萬(wan)台,同期國内(nèi)産品估👌計在(zài)8000~9000台。
5.4威力巴流(liu)量計
威立巴(ba)流量計計采(cǎi)用了*符合空(kong)氣動力學原(yuan)理的工程結(jié)構設計，是一(yī)種在精度、功(gong)效及可靠方(fang)面達到了無(wú)比卓yue程度的(de)⛷️傳感🔅元件。
6, 結(jie)論
由上述可(kě)知,流量計發(fa)展到今天雖(sui)然已日趨成(chéng)熟,但✉️其種類(lei)仍然極其繁(fán)多,至今尚無(wu)一種對于任(ren)何場合都适(shi)用的❓流量計(ji)。
每種流量計(jì)都有其适用(yòng)範圍,也都有(you)局限性。這就(jiu)要求我們:
(1)在(zai)選擇儀表時(shí),一定要熟悉(xī)儀表和被測(ce)對象兩方面(miàn)的情況,并要(yao)兼顧考慮其(qí)它因素,這樣(yàng)測量才會準(zhǔn)确;
(2)努力研制(zhì)新型儀表,使(shi)其在現有的(de)基礎上更加(jiā)完善。
差壓式(shì)流量計
差壓(ya)式流量計(以(yi)下簡稱DPF或流(liu)量計)是根據(jù)安裝于管道(dao)☀️中流量檢測(cè)件産生的差(chà)壓、已知的流(liú)體條件和檢(jian)♈測件與管道(dao)的幾何尺寸(cun)來測量流量(liang)的儀表。DPF由一(yi)次裝置(檢測(ce)件)和二次裝(zhuāng)置(差壓轉換(huan)和流量🔞顯示(shì)儀表)組成。通(tōng)常以檢測件(jian)的型式對DPF分(fen)類，如孔扳流(liú)量計、文丘裏(lǐ)管流量計及(ji)均速管流量(liàng)計等。二🆚次裝(zhuang)置爲各種機(jī)械、電子、機電(diàn)一體式差壓(yā)計，差壓變送(sòng)器和流量顯(xian)示及計算儀(yi)表，它已發展(zhǎn)爲三化(系📞列(liè)化、通用化及(ji)标準化)程度(dù)很高的種類(lèi)規格龐雜的(de)一大類儀表(biao)。差壓💔計既可(ke)👅用于測量流(liú)量參數，也可(ke)測量其他參(cān)🌈數(如壓力、物(wu)位、密度等)。
DPF按(àn)其檢測件的(de)作用原理可(kě)分爲節流式(shì)、動壓頭式、水(shui)🆚力阻力💃式、離(li)心式、動壓增(zēng)益式和射流(liu)式等幾大類(lei)，其㊙️中以節流(liú)式和⛷️動壓頭(tou)式應用爲廣(guang)泛。
節流式DPF的(de)檢測件按其(qi)标準化程度(du)分爲标準型(xíng)和非标準型(xíng)兩大類。所謂(wèi)标準節流裝(zhuang)置是指按照(zhào)标準文件設(she)計、制造、安裝(zhuāng)和使用，無須(xū)經實流校準(zhǔn)即可确定💃🏻其(qi)流量值并估(gu)算流量測量(liang)誤差，非标準(zhǔn)節流裝置是(shi)成熟程度較(jiao)差，尚未列入(rù)标準文件中(zhong)的檢測件。
标(biao)準型節流式(shi)DPF的發展經過(guò)漫長的過程(cheng)，早在20世紀20年(nian)♍代，美國和歐(ou)洲即開始進(jin)行大規模的(de)節流裝置試(shì)驗研究。用得(de)普遍的節流(liú)裝置--孔闆和(he)噴嘴開始标(biao)準化。現在标(biāo)準噴嘴的一(yi)種🔴型式ISA l932噴嘴(zui)，其幾何形狀(zhuang)就是30年代标(biao)準化✉️的，而标(biāo)準💃🏻孔闆亦曾(céng)🎯稱爲ISA l932孔闆。節(jie)流裝置結🐕構(gou)形式的标準(zhǔn)化有很深🔱遠(yuan)的意義，因爲(wèi)隻有節流裝(zhuāng)置結構形式(shi)标準化了，才(cai)有可能把上(shang)衆多研究成(chéng)果彙集到🌏一(yi)起，它促進檢(jiǎn)測件的理論(lùn)和實踐向深(shen)度和🌈廣度拓(tuò)展，這是其他(tā)流量計所不(bú)及的。1980年ISO(标準(zhun)化組織)正式(shi)通過标準ISO 5167，至(zhì)此流量測量(liàng)節流裝置*個(gè)标準誕生了(le)。ISO 5167總結了幾十(shi)年來上對💯爲(wèi)數有限的幾(ji)種節流裝置(zhì)(孔闆、噴嘴和(he)文丘裏管)的(de)理🈲論與試驗(yàn)的研究成果(guo)，反映了此類(lèi)檢測件的當(dāng)代科學與生(sheng)産的技術水(shuǐ)平。但是從ISO 5167正(zheng)式頒布之🛀🏻日(rì)起，它就暴露(lu)出許🈲多亟待(dài)解決的問題(ti)，這些問題主(zhǔ)要有以下幾(jǐ)個方🏃面。
1)ISO 5167試驗(yàn)數據的陳舊(jiu)性 ISO 5167中采用的(de)數據大多是(shi)30年代的試驗(yan)結果，今天無(wu)論節流裝置(zhi)制造技術，流(liú)量試驗設備(bei)及實驗技術(shu)都有巨🤟大的(de)進步，重新進(jìn)行系統地試(shi)驗以獲得更(geng)高精确度及(jí)🧡更可靠的數(shù)據是必要的(de)。進入80年代美(měi)國和歐洲都(dou)💔進行大規模(mó)的試驗🈲，爲修(xiū)訂ISO 5167打下基礎(chǔ)。
2) ISO 5167中關于直管(guǎn)段長度規定(ding)的問題 在ISO投(tóu)票通過ISO 5167時，美(měi)國投😄了反對(dui)❄️票，其主要原(yuan)因是對直管(guan)段長度的規(guī)定有不同意(yì)見，這個問題(tí)應是ISO 5167修訂的(de)主要問題之(zhī)一。
3) ISO 5167中各項規(guī)定的科學性(xing)問題 影響節(jiē)流裝置流出(chū)系數的因素(su)🌂特㊙️别多，主要(yao)有孔徑與管(guan)徑的比值β、取(qǔ)壓裝置、雷諾(nuo)數、節流件安(an)裝偏心度、前(qian)後阻流件類(lei)型及直管段(duàn)長度、孔闆入(ru)口邊緣尖銳(ruì)度、管壁粗糙(cao)度、流體流動(dòng)湍流度等，衆(zhong)多因素影響(xiang)錯綜💔複雜，有(yǒu)的參數難以(yi)直接測量，因(yin)此标準中有(yǒu)些規定并非(fēi)科學地确定(dìng)，而是爲了取(qu)得一緻，不得(dé)不人爲地确(que)定。*流量專家(jiā)斯賓塞(E.A.Spencer)提出(chū)一系列應重(zhong)🍓新檢讨的問(wen)題，如孔闆平(ping)直度、同心度(dù)、直角邊緣尖(jian)銳🥰度、管道粗(cu)糙💋度、上遊流(liú)速分布及流(liú)動調整器的(de)作用等。
4)關于(yu)節流式DPF測量(liang)精确度提高(gāo)的問題 鑒于(yú)節流式DPF在流(liu)量計中占有(yǒu)重要地位，提(ti)高其測量精(jing)确度意義重(zhong)大。曆次學術(shu)會議認🏃🏻♂️爲必(bì)須使流量測(ce)量工作者、流(liú)體力學與計(jì)算機技術工(gong)👈作者緊密合(he)作共同攻關(guan)才能解決此(cǐ)問題。
20世紀80年(nián)代美國和歐(ou)洲開始進行(háng)大規模的孔(kǒng)闆流⚽量⭕計試(shi)驗研究，歐洲(zhōu)爲歐共體實(shí)驗計劃(EEC Experimental Program)，美國(guó)爲API實驗計劃(hua)(API Experimental Program)。試驗的📞目的(de)是用現代新(xīn)測試設備及(jí)試驗數據的(de)統計處理技(jì)術進行新一(yī)輪的範圍廣(guǎng)泛的試驗研(yan)究，爲修訂ISO 5167打(dǎ)下技術基礎(chǔ)。1999年ISO發出ISO 5167的修(xiu)訂稿🏃(ISO/CD 5167-1-4)，該文件(jiàn)爲委員會草(cao)案，它在技術(shu)内容與編輯(ji)上都有很大(dà)改動，是一份(fèn)全新的标準(zhun)。本來預定于(yú)2025年12月在美國(guó)丹佛舉行的(de)ISO/TC30/SC2會議上審查(cha)通過爲DIS(标準(zhun)草案)，但是會(hui)議認爲尚有(you)細節問題應(ying)再商🏃榷而未(wèi)能通過。新的(de)ISO 5167标準何時正(zheng)式🛀頒布尚不(bú)得而知。ISO 5167新标(biao)準在标準的(de)兩個核心📱内(nei)容皆有實質(zhì)性變化，一是(shì)孔闆的流出(chu)系數公式，用(yòng)Reader-Harris/Gallagher計算🚶♀️式(R-G式)代(dai)替Stolz計算式，另(lìng)一爲🍉節流💃裝(zhuang)置上遊側直(zhi)管段長度的(de)規定以及流(liu)動調整器的(de)使♻️用等。
我們(men)通常稱ISO 5167(GB/T2624)中所(suo)列節流裝置(zhi)爲标準節流(liú)裝置，其他✔️的(de)都稱爲非标(biao)準節流裝置(zhi)，應該指出，非(fei)标準節流裝(zhuāng)置不🔴僅是💚指(zhi)那些節流裝(zhuāng)置結構與标(biao)難節流裝置(zhi)相🚶異的，如果(guǒ)标準節流裝(zhuāng)❗置在偏離标(biao)準條件🏃🏻下工(gōng)作亦應稱爲(wei)非标準節流(liú)裝置，例如，标(biāo)準孔闆在混(hun)相流或标準(zhun)文丘裏噴嘴(zuǐ)在臨界流下(xia)工作的都是(shì)。
目前非标準(zhǔn)節流裝置大(dà)緻有以下一(yī)些種類：
1)低雷(léi)諾數用 1/4圓孔(kong)闆，錐形入口(kou)孔闆，雙重孔(kong)闆，雙斜孔闆(pǎn)，半圓孔闆等(deng)；
2)髒污介質用(yong) 圓缺孔闆，偏(piān)心孔闆，環狀(zhuàng)孔闆，楔形孔(kǒng)🈲闆❤️，彎😘管節流(liu)件等；
3)低壓損(sun)用 羅洛斯管(guan)，道爾管，道爾(ěr)孔闆，雙重文(wen)丘裏⭐噴嘴，通(tōng)用文🔴丘裏管(guan)，Vasy管等；
4)小管徑(jing)用 整體(内藏(cáng))孔闆；
5)端頭節(jiē)流裝置 端頭(tou)孔闆，端頭噴(pēn)嘴，Borda管等；
6)寬範(fan)圍度節流裝(zhuāng)置 彈性加載(zai)可變面積可(kě)變壓頭流🚩量(liàng)計(線⛹🏻♀️性孔闆(pǎn))；
7)毛細管節流(liú)件 層流流量(liàng)計；
8)脈動流節(jie)流裝置；
9)臨界(jiè)流節流裝置(zhi) 音速文丘裏(lǐ)噴嘴；
10)混相流(liú)節流裝置。
節(jiē)流式DPF現場應(yīng)用的不斷拓(tuo)展必然提出(chū)發展非标💃準(zhǔn)節🌈流裝置的(de)要求，十餘年(nián)來ISO亦在不斷(duàn)制訂有關非(fēi)标準節🤞流裝(zhuāng)置的技術文(wen)件，在它們不(bu)能成爲正式(shi)标準之前作(zuò)🔞爲技術♋報告(gào)發🤩表。可以♻️預(yù)見，今後有可(kě)能若幹🔆較爲(wèi)成熟的非标(biāo)準👄節流裝置(zhi)會晉升爲🌈标(biāo)準型的。
20世紀(ji)90年代中後期(qi)世界範圍内(nei)各式DPF銷售量(liang)在流量儀表(biǎo)總量中台數(shu)占50%-60%(每年約百(bai)萬台)，金額占(zhan)30%左右。我國銷(xiāo)✂️售台數約占(zhan)流量儀表總(zong)量(不包括*表(biao)和家用水表(biao)及玻璃管浮(fu)子流量計)的(de)㊙️35%-42%(每年6萬-7萬台(tái))。
2 工作原理
2.1 基(jī)本原理
充滿(man)管道的流體(tǐ)，當它流經管(guǎn)道内的節流(liú)件時，如圖4.1所(suo)示，流速将在(zài)節流件處形(xing)成局部收縮(suo)，因而流速增(zeng)加，靜壓力降(jiang)低，于是在節(jiē)流件前後便(biàn)産生了壓差(cha)。流體流量愈(yù)大，産生的壓(yā)差愈大㊙️，這樣(yang)可依據🧑🏾🤝🧑🏼壓差(chà)來衡量流量(liang)的大小。這種(zhǒng)測量方法是(shi)以流動連續(xu)性方程(質量(liàng)守恒定律)和(hé)伯努利方程(chéng)(能量守恒定(ding)律)爲基礎的(de)。壓差的大小(xiǎo)不僅與流量(liang)還與其他許(xǔ)多因🚩素有關(guān)，例如當節流(liu)裝置形式或(huo)管道内㊙️流體(ti)的物理性質(zhì)(密度、粘度)不(bú)同時，在同🈲樣(yang)大小的流量(liang)下産✔️生的壓(yā)差也🏃🏻♂️是不同(tong)的。
圖4.1 孔闆附(fu)近的流速和(he)壓力分布
2.2 流(liu)量方程
式中(zhōng) qm--質量流量，kg/s;
qv--體(ti)積流量，m3/s;
C--流出(chū)系數；
ε--可膨脹(zhang)性系數；
β--直徑(jìng)比，β=d/D;
d--工作條件(jian)下節流件的(de)孔徑，m；
D--工作條(tiao)件下上遊管(guan)道内徑，m；
P--差壓(yā)，Pa；
ρl--上遊流體密(mi)度，kg/m3。
由上式可(ke)見，流量爲C、ε、d、ρ、P、β(D)6個(gè)參數的函數(shu)，此6個參數可(ke)分👈爲實測量(liang)⁉️[d，ρ，P，β(D)]和統計量(C、ε)兩(liang)類。
(1)實測量
1)d、D 式(shì)(4.1)中d與流量爲(wèi)平方關系，其(qi)精确度對流(liu)量總精度影(yǐng)✊響較大，誤差(cha)值一般應控(kong)制在±0.05%左右，還(hái)應計及工作(zuò)溫✊度對材料(liào)熱膨脹的影(yǐng)響。标準規定(ding)管道内徑D必(bi)須實🌈測，需在(zai)上遊管段的(de)幾個截面上(shang)進行多次測(cè)量求其平均(jun1)值，誤差不應(ying)大于±0.3%。除對數(shù)值測量精度(du)要求較高外(wai)，還應考慮🛀🏻内(nèi)徑偏差會對(dui)節流件上❗遊(you)通道造成不(bu)正常節流現(xiàn)象所帶來的(de)嚴重影響。因(yin)此，當不🏃♂️是成(cheng)套供應節流(liú)裝置時🍉，在現(xian)場配管應🙇♀️充(chōng)分注意這個(gè)問題🔴。
2)ρ ρ在流量(liang)方程中與P是(shì)處于同等位(wei)置，亦就是說(shuo)，當追求差壓(yā)變送器高精(jing)度等級時，絕(jue)不要忘記ρ的(de)測量精度亦(yi)應與之相匹(pǐ)配。否則P的提(ti)高将會被ρ的(de)降低所抵消(xiāo)💔。
3)P 差壓P的精确(què)測量不應隻(zhi)限于選用一(yī)台高精度差(cha)㊙️壓變送器。實(shi)際上差壓變(bian)送器能否接(jie)受到真實的(de)🚶♀️差壓值還決(jue)定于一🔱系列(liè)因素，其中正(zheng)确的取壓孔(kong)及引壓管線(xian)的制造、安裝(zhuāng)及使用是保(bǎo)證獲得真實(shí)差壓值的關(guan)鍵，這些💁影響(xiǎng)因素很多是(shi)難以定量或(huo)❄️定性确定的(de)🌈，隻有加強制(zhi)造及安裝的(de)❌規範化工作(zuo)✂️才能達到目(mù)的🥵。
(2)統計量
1)C 統(tong)計量C是無法(fǎ)實測的量(指(zhǐ)按标準設計(ji)制造安裝，不(bú)🧡經校準使用(yòng))，在現場使用(yong)時複雜的情(qing)況出現在實(shí)際的C值😄與标(biao)準确定的C值(zhi)不相符合。它(tā)們的偏離🏃♂️是(shì)由設計、制造(zào)、安裝及🔴使用(yòng)一系列因素(sù)造成的。應該(gāi)明确，上述各(ge)環節全部嚴(yan)格遵循标準(zhǔn)💞的規定，其實(shi)際值才會與(yǔ)标準确定♋的(de)值相符合💚，現(xian)場是難以*這(zhè)種要求的。
應(ying)該指出，與标(biāo)準條件的偏(pian)離，有的可定(dìng)量估算(可進(jìn)行修正💋)，有的(de)隻能定性估(gu)計(不确定度(du)的幅值與方(fāng)向)。但是在現(xian)實中，有時不(bú)僅是一個條(tiao)件偏離，這就(jiù)帶來非常複(fú)雜的情況，因(yīn)爲⁉️一般資料(liao)中隻介紹某(mǒu)一條件偏離(li)引起的誤差(chà)。如果許多條(tiao)件同時偏‼️離(lí)，則缺少相關(guan)的資料可查(chá)。
2)ε 可膨脹性系(xì)數ε是對流體(tǐ)通過節流件(jian)時密度發生(sheng)變化而引起(qi)的流出系數(shù)變化的修正(zhèng)，它的誤差由(yóu)兩部分組成(chéng)：其一爲常用(yong)🛀流量下ε的誤(wu)差，即标準确(què)定值的誤差(cha)；其🈲二爲由于(yu)流量變化ε值(zhi)将随之波動(dong)帶來的誤差(chà)。一般在低靜(jìng)壓高差壓情(qíng)況，ε值有不可(kě)忽略的誤差(cha)🌈。當P/P≤0.04時，ε的誤差(cha)可忽略不計(jì)。
3 分 類
差壓式(shi)流量計分類(lèi)如表4.1所示。
表(biao)4.1 差壓式流量(liàng)計分類表
分(fen)類原則 分 類(lei) 類 型
按産生(sheng)差壓的作用(yong)原理分類 1)節(jie)流式；2)動壓頭(tóu)式；3)水🌐力阻力(li)🏃🏻♂️式；4)離心式；5)動(dòng)壓增益式；6)射(she)流式
按結構(gou)形式分類 1)标(biāo)準孔闆；2)标準(zhun)噴嘴；3)經典文(wén)丘裏管；4)文丘(qiu)🧑🏽🤝🧑🏻裏噴嘴；5)錐形(xíng)入口孔闆；6)1/4圓(yuan)孔闆；7)圓缺孔(kong)闆；8)偏心孔闆(pan)；9)楔形孔闆；10)整(zhěng)體(内藏)孔闆(pan)；11)線性孔闆；12)環(huán)形孔闆；13)道爾(er)管；14)羅洛斯管(guǎn)；15)彎✔️管；16)可換孔(kǒng)闆節流裝置(zhì)；17)臨界流節流(liu)裝置
按用途(tu)分類 1)标準節(jie)流裝置；2)低雷(lei)諾數節流裝(zhuāng)置；3)髒污流節(jiē)流裝🛀置；4)低壓(yā)損節流裝置(zhi)；5)小管徑節流(liu)裝置🌂；6)寬範圍(wéi)度節流裝置(zhi)；7)臨界流節流(liú)裝置；
3.1 按産生(shēng)差壓的作用(yong)原理分類
1)節(jie)流式 依據流(liu)體通過節流(liu)件使部分壓(yā)力能轉變爲(wei)動能以🐅産生(sheng)差壓的原理(li)工作，其檢測(ce)件稱
之爲節(jie)流裝置，是DPF的(de)主要品種。
2)動(dòng)壓頭式 依據(ju)動壓轉變爲(wei)靜壓的原理(li)工作，如均速(su)管流量計。
3)水(shuǐ)力阻力式 依(yi)據流體阻力(li)産生的壓差(cha)原理工作，檢(jiǎn)測件爲毛細(xì)管束，又稱層(ceng)流流量計，一(yī)
般用于微小(xiǎo)流量測量。
4)離(lí)心式 依據彎(wan)曲管或環狀(zhuàng)管産生離心(xin)力原理形😍成(cheng)的壓差工作(zuo)，如彎管流量(liang)計，環形管流(liú)量
計等。
5)動壓(ya)增益式 依據(ju)動壓放大原(yuán)理工作，如皮(pí)托-文丘裏管(guǎn)。
6)射流式 依據(jù)流體射流撞(zhuàng)擊産生原理(li)工作，如射流(liu)式差壓流😍量(liàng)計。
3.2 按結構形(xíng)式分類
1) 标準(zhun)孔闆 又稱同(tóng)心直角邊緣(yuan)孔闆，其軸向(xiàng)截面如圖4.2所(suo)示☎️。孔闆🌏是一(yi)塊加工成圓(yuán)形同心的具(ju)有銳利直角(jiǎo)邊緣的薄🤟闆(pan)。孔闆開孔的(de)上遊側邊緣(yuan)應是銳利的(de)直角。标準❗孔(kong)闆有三種取(qu)壓方式🚶♀️：角接(jiē)、法蘭及D-D/2取壓(ya)；如圖4.3所示。爲(wei)從♋兩個方向(xiang)的任一個方(fāng)向測量⛱️流量(liang)，可采用對稱(cheng)孔闆，節流孔(kǒng)的兩個邊緣(yuan)均符合直角(jiao)邊緣孔闆✍️上(shang)遊邊緣的特(tè)性，且孔闆全(quán)部🐆厚度♌不超(chāo)過節流孔的(de)厚度。
圖4.2 标準(zhǔn)孔闆
圖4.3 孔闆(pan)的三種取壓(yā)方式
2) 标準噴(pēn)嘴 有兩種結(jie)構形式：ISA 1932噴嘴(zuǐ)和長徑噴嘴(zuǐ)。
a. ISA 1932噴嘴(圖4.4) 上遊(yóu)面由垂直于(yú)軸的平面、廓(kuo)形爲圓周的(de)兩段弧線所(suo)确定的收縮(suō)段、圓筒形喉(hou)部和凹槽組(zu)🧡成的噴嘴。ISA 1932噴(pen)嘴的取壓方(fāng)式僅角接取(qu)壓一種。
圖4.4 ISA 1932噴(pēn)嘴
b. 長徑噴嘴(zuǐ)(圖4.5) 上遊面由(you)垂直于軸的(de)平面、廓形爲(wèi)1/4橢圓✏️的㊙️收📐縮(suō)段、圓筒形喉(hou)部和可能有(you)的凹槽或斜(xié)角🈚組成的噴(pēn)嘴。長徑噴🌈嘴(zui)的取壓方式(shì)僅D-D/2取壓一種(zhong)。
3) 經典文丘裏(li)管 由入口圓(yuán)筒段A、圓錐收(shōu)縮段B、圓筒形(xíng)喉部C和圓錐(zhui)擴散段E組成(chéng)，如圖4.6 所示。根(gen)據不同的加(jiā)工方法，有以(yi)下結構形式(shi)：①具有粗鑄收(shōu)縮段的；②具有(you)📞機械加工收(shou)縮段的；③具有(you)鐵闆焊接收(shou)縮段的。不同(tong)結構形式的(de)L1、L2、R1、R2與D、d的關系如(rú)表4.2所示。
4)文丘(qiū)裏噴嘴 由進(jìn)口噴嘴、圓筒(tǒng)形喉部及擴(kuò)散段組成，如(rú)圖4.7所示。
5)錐形(xing)入口孔闆 錐(zhuī)形入口孔闆(pan)與标準孔闆(pǎn)相似，相當👅于(yu)♊一🏃🏻塊倒裝的(de)标準孔闆，其(qí)結構如圖4 . 8所(suǒ)示，取壓方式(shì)爲角接取壓(ya)。表4.2 L1、L2、R1、R2與D、d關系
注(zhu) 粗 鑄 入 口 機(jī)械加工的入(rù)口 粗焊的鐵(tiě)闆入口
1 ±0.25D(100mm
L1=0.5D±0.05D L1=0.5D±0.05D
2 L2=1D或0.25D+250mm兩(liang)個量中的小(xiao)者 L2≥D(入口直徑(jing)) L2≥D(入口直徑)
3 R1=1.375D+20% R1<0.25D R1=0,焊(hàn)縫除外
4 R2=3.625d至3.8d R2<0.25D R2=0,焊(han)縫除外
圖4.6 經(jing)典文丘裏管(guan)
圖4.7 文丘裏噴(pen)嘴
圖4.8 錐形入(ru)口孔闆
1一環(huán)隙；2-夾持環；3一(yī)上遊端面A；4-下(xià)遊端面B；
5-軸線(xian)；6-流向；7-取壓口(kou)；8-孔闆；
X-帶環隙(xi)的夾持環；Y-單(dan)獨取壓口
超(chao)聲波流量計(jì)的基本原理(lǐ)及類型
超聲(shēng)波在流動的(de)流體中傳播(bō)時就載上流(liú)體流速的⭐信(xin)息。因👣此通過(guò)接收到的超(chāo)聲波就可以(yǐ)檢測出流體(ti)的流🐪速，從而(er)換算成流量(liang)。根據檢測的(de)方式，可🏃♀️分爲(wèi)傳播速度差(cha)法、多普勒法(fa)、波束偏😄移法(fǎ)、噪聲法及相(xiang)關法等不同(tong)類型的超聲(sheng)波流量計🧑🏾🤝🧑🏼。起(qi)聲波流量計(jì)是近十幾年(nian)來随着集成(cheng)電路技術迅(xùn)速發展才開(kāi)始應用的一(yi)種
非接觸式(shi)儀表，适于測(cè)量不易接觸(chu)和觀察的流(liú)體以及💜大管(guǎn)徑流量。它與(yu)水位計聯動(dòng)可進行敞開(kai)水流的流量(liang)測量。使用超(chāo)聲波流量比(bi)不用在流體(tǐ)中安裝測量(liàng)元件🎯故不會(hui)改變流體的(de)流動狀态，不(bu)産生附加阻(zǔ)力，儀表的安(an)裝及檢🏃修均(jun)可不影響生(shēng)産管線運行(hang)因而是一種(zhǒng)理想的節能(neng)型流量計。
*，目(mu)前的工業流(liú)量測量普遍(bian)存在着大管(guan)徑、大流量測(cè)量困難的問(wen)題，這是因爲(wei)一般流量計(jì)随着測量管(guǎn)徑的增大會(hui)帶來制造💋和(he)運輸上的困(kun)難，造價提高(gao)、能損加大、安(an)裝不僅這些(xiē)缺點，超聲🚶♀️波(bō)流量計均可(ke)避免。因爲各(gè)類超聲波流(liú)量計均可管(guan)外安裝、非接(jiē)觸測流，儀表(biao)造價基本上(shang)與被測管道(dào)口徑大小🎯無(wu)關，而其它🔞類(lèi)型的流量計(jì)随🏃🏻着口徑增(zēng)加，造㊙️價大幅(fú)度增加，故口(kǒu)徑越大超聲(sheng)波流量計比(bi)相同功能其(qi)它類型流量(liang)計的🏃♀️功能價(jià)格比越*。被認(ren)爲是較好的(de)大管徑📧流量(liàng)測量儀表，多(duo)普勒法超聲(sheng)波流量計可(kě)測雙相介質(zhi)的流量，故可(kě)用于下水道(dào)及排污水🌈等(děng)髒污流的測(ce)量。在發電廠(chǎng)中，用便攜式(shi)超聲波流量(liàng)計測量水輪(lun)機進水量、汽(qi)輪機循環水(shuǐ)量等大管徑(jing)流量，比🏃♀️過去(qù)的皮脫管流(liu)速計👨❤️👨方便得(de)多。超聲被流(liú)量汁也可用(yong)于氣體測量(liang)。管徑的适用(yong)範圍從🌈2cm到5m，從(cong)幾米寬的明(ming)渠、暗渠到500m寬(kuān)的河流都可(kě)适用。
另外，超(chao)聲測量儀表(biao)的流量測量(liang)準确度幾乎(hu)不受被測流(liu)體溫度、壓力(lì)、粘度、密度等(děng)參數的影響(xiang)，又可制成非(fei)接觸及便攜(xie)式測量儀表(biǎo)，故可解決其(qí)它類型儀表(biao)所難以測量(liàng)的強腐蝕性(xìng)、非導電性、放(fàng)射性📱及易燃(rán)易爆介質的(de)流量測量問(wen)題。另外✂️，鑒于(yú)非接觸測量(liàng)特點，再配以(yi)合理的電子(zi)線路，一台儀(yi)表可适應多(duō)種管徑♍測量(liàng)和多種流量(liang)範圍測量。超(chāo)聲波流量計(jì)的适應能力(lì)也是🤞其它儀(yí)表不可比拟(nǐ)的。超聲✨波流(liu)量計具有上(shàng)👄述一些優點(diǎn)因此🔴它越來(lai)越受到重視(shi)并且向産品(pin)系📧列化、通用(yong)化發展，現已(yǐ)制成😄不同聲(shēng)道的标準型(xíng)、高溫型、防爆(bào)型、濕式型儀(yi)表以适應不(bu)同介質，不同(tóng)場合和🔱不同(tong)管道條件的(de)流量測量。
超(chāo)聲波流量計(jì)目前所存在(zai)的缺點主要(yao)是可測流體(tǐ)的💞溫度範🌈圍(wei)受超聲波換(huan)能鋁及換能(neng)器與管道之(zhi)間🐪的耦合材(cai)料耐🔞溫程度(du)的限制，以及(jí)高溫下被測(ce)流體傳聲速(sù)度的原始數(shu)據不全。目🔞前(qian)我國隻能✂️用(yong)于測量200℃以下(xià)的流體。另外(wài)，超聲波流量(liang)計的測量線(xiàn)路比一般流(liú)量計複雜。這(zhe)是因爲，一般(ban)工業計量中(zhōng)液體的流速(sù)常常是每秒(miǎo)幾米，而聲波(bō)在液體中的(de)傳播速度約(yuē)爲1500m/s左右，被測(cè)流體流速(流(liu)量)變化帶給(gěi)聲速的變化(hua)量大💁也是10-3數(shù)量級.若要求(qiú)測量流速的(de)準确度爲1%，則(zé)對聲速的測(cè)量準确度需(xū)爲10-5～10-6數量級，因(yīn)此必須有完(wán)善的測量⚽線(xiàn)路才能實現(xian)，這也正是超(chao)聲波流量計(ji)隻有在集✉️成(chéng)電路技術迅(xùn)速發展的前(qian)題㊙️下才能得(dé)到實際應用(yòng)的原因。
超聲(sheng)波流量計由(yóu)超聲波換能(néng)器、電子線路(lu)及流量顯示(shi)和累💰積系統(tong)三部分組成(chéng)。超聲波發射(she)換能器将電(dian)能轉換爲超(chāo)聲🆚波能量，并(bìng)将其發射到(dao)被測流體中(zhong)，接收器接收(shōu)到的⁉️超聲波(bō)信号，經電子(zǐ)線路放大并(bing)轉換爲代表(biao)流量的電信(xin)号供給顯示(shi)和積算😄儀表(biǎo)進行顯示和(hé)積算。這樣就(jiu)實現了流量(liang)的檢測📐和顯(xian)示。
超聲波流(liu)量計常用壓(yā)電換能器。它(tā)利用壓電材(cai)料的壓電✔️效(xiao)應，采用适出(chū)的發射電路(lù)把電能加到(dao)發射換能器(qì)的壓電元🍓件(jian)上，使其産生(shēng)超聲波振勸(quàn)。超聲波以某(mou)一角🐕度射入(rù)流體中傳播(bō)，然後由接收(shōu)換能器接收(shōu)🏃🏻♂️，并經壓電元(yuán)件變爲電能(néng)，以便檢測。發(fa)射換能器利(li)用🈲壓電元件(jiàn)的逆壓電效(xiào)應✂️，而接收換(huan)能器則是利(li)用壓電效應(yīng)。
超聲波流量(liang)計換能器的(de)壓電元件常(cháng)做成圓形薄(bao)片🐇，沿厚✏️度振(zhèn)動。薄片直徑(jing)超過厚度的(de)10倍，以保證振(zhèn)動的方向性(xìng)。壓電元❄️件材(cai)料多采用锆(gao)钛酸鉛。爲固(gù)定壓電🙇🏻元件(jiàn)，使超聲波以(yi)合适的角度(dù)🈲射入到流體(ti)中，需把元🛀🏻件(jiàn)故人聲楔中(zhōng)，構成換能器(qì)整體(又稱探(tan)🌐頭)。聲楔的材(cai)料不僅要求(qiú)強度高、耐老(lao)化，而且要求(qiú)超聲波經聲(shēng)💞楔後能量損(sun)失小即透射(shè)系數接近1。常(cháng)用的聲楔材(cái)料是有機玻(bo)璃，因爲它透(tòu)明，可以觀察(cha)到聲楔中壓(yā)電元件的組(zu)裝情況。另外(wai)🆚，某⛷️些橡膠、塑(su)料及膠木也(ye)可作聲楔材(cai)料。
超聲波流(liu)量計的電子(zǐ)線路包括發(fa)射、接收、信号(hào)處理和顯示(shi)電路。測得的(de)瞬時流量和(hé)累積流量值(zhi)用數字🔴量或(huò)模拟量顯示(shi)。
根據對信号(hao)檢測的原理(lǐ)，目前超聲波(bo)流量計大緻(zhi)可分傳😄播速(sù)度差法(包括(kuò)：直接時差法(fǎ)、時差法、相位(wèi)❌差法、頻差法(fǎ))波束偏移法(fa)🔆、多普勒法、相(xiàng)關法、空間濾(lǜ)波法及噪聲(sheng)法等類型，如(ru)圖所示。其中(zhōng)以噪聲法原(yuán)理及結構簡(jiǎn)單，便于測量(liàng)和攜帶，價格(gé)便宜但準确(què)度較低，适于(yú)在流量測量(liàng)準确度要求(qiú)不高的場合(hé)使用。由于直(zhí)🍓接時差法、時(shí)差法、頻差法(fa)和相位差法(fǎ)的基本原理(lǐ)都是🤟通過測(cè)💯量超聲波脈(mo)沖順流和逆(nì)🧑🏾🤝🧑🏼流💰傳報時速(su)度之差來反(fan)映流體的流(liu)速的，故又統(tong)稱爲傳播速(sù)度差法。其㊙️中(zhōng)頻差法和時(shí)差法克服了(le)🍉聲速随流體(tǐ)溫度變化帶(dài)來的誤差，準(zhǔn)确度較高，所(suǒ)🥵以被廣泛采(cǎi)用。按照換能(néng)器的配置方(fāng)法不同，傳播(bo)速度💃🏻差撥又(you)分爲：Z法(透過(guò)法)、V法(反射法(fǎ))、X法(交叉法)等(deng)。波束偏移✔️法(fa)是利用超聲(shēng)波束在流體(tǐ)中的傳播方(fang)向随流體流(liú)速⛷️變化而産(chan)生偏移來反(fan)映流體流速(su)🏒的，低流速時(shí)，靈敏度很低(dī)适用性不大(da).多普勒法是(shì)利用🤟聲學多(duō)普勒原理，通(tong)過測量不均(jun)勻流體中散(san)射體散射的(de)超聲波多普(pǔ)🥰
勒頻移來确(què)定流體流量(liang)的，适用于含(hán)懸浮顆粒、氣(qì)泡等流體流(liu)量測量。相關(guan)法是利用相(xiàng)關技術測量(liang)流量，原理上(shàng)，此🛀🏻法的測量(liang)準确度與流(liu)體中的聲速(sù)無關，因而與(yu)流體溫度，濃(nong)度等㊙️無關，因(yin)而測量準确(què)度高，适用💰範(fan)圍廣。但❤️相關(guān)器價格貴，線(xian)路比較複雜(za)👉。在微處理機(jī)普及應用後(hòu)，這個缺點可(ke)以克服。噪聲(sheng)法(聽音法)是(shi)利用管道内(nei)流體流動時(shi)産生的噪聲(shēng)與流體的流(liu)速有關的原(yuan)理，通過檢🥵測(ce)噪聲表示流(liú)速或流量值(zhí)。其方法㊙️簡單(dān)，設備價格便(biàn)宜，但準确度(du)低。
以上幾種(zhǒng)方法各有特(tè)點，應根據被(bei)測流體性質(zhì).流速分布情(qíng)況、管路安裝(zhuang)地點以及對(duì)測量準确度(dù)的要求等因(yin)❌素進行選擇(zé)。一般說來由(you)于工業生産(chǎn)中工質的溫(wen)度常☔不能保(bao)持恒定，故多(duō)采用頻差法(fa)及時差法。隻(zhī)有在管徑很(hěn)大時才采用(yong)直接時差法(fa)。對🌈換能器安(ān)裝方法的選(xuǎn)擇原則一般(ban)是：當流體沿(yán)管軸平行流(liú)動㊙️時，選用Z法(fǎ)；當流動方向(xiàng)與管鈾不平(ping)行🏃♂️或管路安(ān)裝地點使換(huàn)能器安裝間(jian)隔受到限制(zhì)時，采用V法或(huò)X法。當流場分(fen)布不均勻而(er)表前🛀直管段(duàn)又較短時，也(yě)可采用多聲(sheng)道(例如雙聲(shēng)道或四聲道(dào))來㊙️克服流速(sù)擾動帶來的(de)流量測量誤(wu)差。多普勒法(fa)适🌈于測量兩(liang)相流，可避免(miǎn)常規儀表由(yóu)懸浮粒或氣(qi)泡造成的堵(du)塞、磨損、附着(zhe)而不能運行(hang)的弊病，因而(ér)得🔆以迅速發(fā)展。随着工業(yè)的發展及節(jiē)能工作的開(kai)展，煤油混合(hé)(COM)、煤水泥合(CWM)燃(ran)料的輸送和(hé)㊙️應用以及燃(ran)料油加水助(zhù)燃等節能⁉️方(fang)法的發展，都(dou)爲多普勒超(chāo)聲波流量計(ji)應用開辟廣(guang)闊前景。
流量(liang)計的種類很(hen)多，一般市場(chang)上用得比較(jiào)廣泛的🏃有：電(diàn)磁流量計、渦(wo)街流量計、渦(wo)輪流量計、孔(kǒng)闆流量計、V錐(zhui)流量⭐計、金屬(shǔ)轉子流量計(jì)、玻璃轉子流(liu)量計、旋進旋(xuán)渦流量計💋、橢(tuo)圓齒🤞輪流量(liàng)計、均速管流(liu)量計、超聲波(bō)流量🈲計等。它(ta)們的安裝條(tiáo)件對直管段(duàn)的要求🐪V錐流(liu)量計是㊙️低，而(er)電磁、渦街、孔(kong)闆等對直管(guan)段要求👨❤️👨就較(jiao)高，一般是前(qian)5D後3D,對于流量(liàng)計前端有彎(wan)頭✉️、閥門電磁(ci)流量計等的(de)⭕直管段要求(qiu)就更🔆高，高要(yào)求直管段🌐是(shì)前50D後5D,因此在(zài)選購流量計(jì)時一定要考(kǎo)慮流量計現(xiàn)場安裝的環(huan)境、位置等因(yin)素，從而選擇(zé)更加适🍉合現(xiàn)場工礦的流(liu)❓量計。
現在流(liú)量計所需要(yào)的參數：
1、被測(cè)量的介質
2、被(bèi)測量介質的(de)溫度
3、被測量(liang)介質的壓力(lì)
4、被測量介質(zhì)的流量
5、要求(qiú)的測量精度(dù)
6、現場工礦情(qíng)況
