測量不(bú)同的介質選(xuan)擇不同的流(liu)量計
廣州迪(di)川儀器儀表(biǎo)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(què)的使用，流量(liàng)計的選擇，必(bi)須要根據生(sheng)産現場需要(yào)計量的介質(zhì)而定。
一、氣體(tǐ)介質，應選擇(ze)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(qì)壓式流量㊙️計(jì)。
二、石油、柴油(yóu)等油品介質(zhi)，應選擇的流(liu)量計品種是(shi)：超聲波流量(liàng)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(liang)計。 四、自來水(shuǐ)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(shēng)波流量計。其(qi)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(chao)聲👅波流量計(jì)及智能電磁(ci)流量計。但在(zài)選用✂️電磁流(liu)量計時要考(kǎo)🔴慮液🐕體中不(bu)含較多空氣(qi)或氣泡。 六、帶(dai)有較多氣泡(pao)的液體介質(zhi)，應選擇的流(liú)量計✔️品種是(shi)：超聲波流量(liang)計，使用該⛹🏻♀️類(lei)型的流量計(jì)測量帶有氣(qì)泡的流體，效(xiào)果十分好。 七(qi)、純淨🔴水、除鹽(yán)水等電導率(lü)低的介質，應(yīng)選擇的流㊙️量(liàng)計品種是：超(chāo)🥵聲波流量計(ji)非常适合測(ce)量這🏃♀️類流體(tǐ)。 八、酸、堿液等(děng)強腐蝕性介(jiè)質，應選擇的(de)流量計品種(zhong)是：1、抗💘酸堿内(nei)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(liu)式流量計、細(xì)縫流量計、容(róng)積流🥰量計🌈、電(diàn)磁流量計、超(chāo)聲波流量計(ji)和❗堰等。
流量(liang)測量方法和(he)儀表的種類(lèi)繁多,分類方(fāng)法也很多㊙️。至(zhì)今爲止,可供(gong)工業用的流(liu)量儀表種類(lèi)達60種之🙇♀️多。品(pin)種如此之多(duo)的原因就在(zai)于至今還沒(méi)找到一種對(duì)任何流體、任(rèn)何量程、任何(hé)流動狀态以(yǐ)及任何使用(yong)條件都适用(yòng)的流量儀表(biǎo)。
這60多種流量(liang)儀表,每種産(chǎn)品都有它特(tè)定的适用性(xing)🐅,也都有它的(de)局限性。按測(cè)量對象劃分(fèn)就有封閉管(guǎn)道和明渠兩(liǎng)大類;按測量(liàng)目的又可分(fèn)爲總量測量(liang)和流量測量(liang),其儀表分别(bie)稱作總量表(biao)🤩和流量計。
總(zǒng)量表測量一(yī)段時間内流(liu)過管道的流(liu)量,是以短暫(zan)時間内流過(guo)的總量除以(yi)該時間的商(shang)來表示,實際(jì)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(biǎo)🚶亦備有流量(liang)發🔴訊裝置。因(yin)此,以嚴格意(yi)義來分🐅流量(liàng)計和總量表(biao)已無實際意(yì)義。
按測量原(yuan)理分有力學(xué)原理、熱學原(yuán)理、聲學原理(lǐ)、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(fèn)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(ci)流量計、流體(tǐ)振蕩流量計(jì)中的渦街流(liú)量計、質量流(liu)量計和插入(rù)式流量計、探(tàn)針式流量計(jì)，來分别闡述(shù)各種流量計(ji)的原理、特點(dian)、應用概況及(jí)國内外的發(fā)展情況。
差壓(ya)式流量計是(shì)根據安裝于(yú)管道中流量(liàng)檢測件産生(shēng)的差壓,已知(zhī)的流體條件(jiàn)和檢測件與(yu)管道的幾何(hé)尺寸來計算(suàn)流量的儀表(biao)。
差壓式流量(liang)計由一次裝(zhuang)置(檢測件)和(hé)二次裝置(差(chà)🎯壓轉換和流(liú)🌈量顯示儀表(biao))組成。通常以(yi)檢測件形式(shi)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(liu)量計等。
二次(ci)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(gāo)的、種類規格(ge)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(wei)、密🈲度等)。
差壓(ya)式流量計的(de)檢測件按其(qi)作用原理可(ke)分爲:節流裝(zhuang)置、水力阻力(lì)式、離心式、動(dòng)壓頭式、動壓(yā)頭增益式及(ji)射流💯式幾大(dà)類。
檢測件又(yòu)可按其标準(zhun)化程度分爲(wèi)二大類:标準(zhǔn)的和💞非♋标準(zhun)的。
所謂标準(zhǔn)檢測件是隻(zhi)要按照标準(zhun)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(shì)成熟程度較(jiao)差的,尚未列(lie)入标準中✨的(de)檢❄️測件。
差壓(ya)式流量計是(shi)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(jin)年來,由于各(gè)種新型流量(liàng)計的問世,它(tā)的使用量百(bai)分數逐漸下(xià)降,但目前仍(reng)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(wei)廣泛,至今尚(shang)無任何一類(lèi)流量計可與(yǔ)之相比拟;
(3)檢(jiǎn)測件與變送(song)器、顯示儀表(biǎo)分别由不同(tong)廠家生産,便(biàn)于規模經濟(ji)生産。
缺點:
(1)測(cè)量精度普遍(bian)偏低;
(2)範圍度(dù)窄,一般僅3:1~4:1;
(3)現(xian)場安裝條件(jian)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(tian)*而開發的平(píng)衡流量計⛷️，這(zhe)種流量計的(de)測量精度是(shì)傳統節流裝(zhuang)置的5-10倍，永9壓(ya)力損失🐪1/3。壓力(lì)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(dà)大❄️減少流🏒體(ti)運行的能力(lì)消耗。
應用概(gai)況:
差壓式流(liú)量計應用範(fan)圍特别廣泛(fàn),在封閉管道(dao)的流💋量✊測量(liàng)中各種對象(xiang)都有應用,如(rú)流體方面:單(dān)相、混相、潔淨(jing)、髒污✔️、粘性流(liu)等;工作狀态(tài)方面:常壓、高(gao)壓、真空、常✨溫(wen)、高溫、低溫等(deng)🐕;管徑方面:從(cóng)幾mm到幾m;流動(dong)條💞件方面:亞(yà)音速、音速、脈(mò)動流等。它在(zai)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(jì),是變面積式(shì)流量計的一(yi)種,在一根由(yóu)下向上擴大(dà)的垂直錐管(guan)中,圓形橫截(jié)面的㊙️浮子的(de)重力是由液(yè)體動力承受(shou)的,從而🌏使浮(fú)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(chà)壓式流量計(jì)應用範圍寬(kuan)廣的一類流(liú)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(zhàn)流量儀表的(de)15%~20%。中國産🐇量1990年(nián)估計在12~14萬台(tái),其中95%以上爲(wèi)玻璃錐管🤞浮(fú)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(dī),有玻璃管易(yì)碎的較大風(feng)險;
(2)适用于小(xiǎo)管徑和低流(liu)速;
(3)壓力損失(shi)較低。
3.3容積式(shì)流量計
容積(ji)式流量計,又(yòu)稱定排量流(liu)量計,簡稱PD流(liú)量計,在流量(liàng)👉儀表中是精(jing)度高的一類(lei)。它利用機械(xie)測量元件把(bǎ)💛流體連續不(bú)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(chōng)滿和排放該(gai)體積部分流(liu)體的次數來(lai)測量流體體(ti)積總量。
容積(jī)式流量計按(an)其測量元件(jian)分類,可分爲(wei)橢圓齒輪流(liú)量計、刮闆流(liú)量計、雙轉子(zǐ)流量計、旋轉(zhuan)活塞流量計(jì)、往複活塞流(liú)量計、圓☂️盤流(liú)量計、液封轉(zhuǎn)筒式流量計(ji)、濕❌式氣量計(jì)及膜式氣量(liang)計等。
優點:
(1)計(jì)量精度高;
(2)安(ān)裝管道條件(jiàn)對計量精度(dù)沒有影響;
(3)可(kě)用于高粘度(du)液體的測量(liàng);
(4)範圍度寬;
(5)直(zhi)讀式儀表無(wú)需外部能源(yuán)可直接獲得(dé)累計,總量,清(qing)晰☁️明了,操🍉作(zuo)簡便。
缺點:
(1)結(jié)果複雜,體積(ji)龐大;
(2)被測介(jie)質種類、口徑(jing)、介質工作狀(zhuàng)态局限性較(jiao)大;
(3)不适用于(yú)高、低溫場合(hé);
(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(ji)振動。
應用概(gài)況:
容積式流(liu)量計與差壓(yā)式流量計、浮(fu)子流量計并(bìng)列爲三類使(shǐ)🔞用量大的流(liu)量計,常應用(yong)于昂貴介質(zhi)(油品、天💃然氣(qi)等)的總量測(cè)量。
工業發達(da)國家近年PD流(liu)量計(不包括(kuo)家用煤氣表(biao)和家用⛱️水表(biao))的銷售金額(é)占流量儀表(biǎo)的13%~23%;我國約占(zhan)20%,1990年産量(不包(bāo)括家用煤氣(qì)表)估計爲34萬(wan)台,其中橢圓(yuán)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(liu)量計,是速度(du)式流量計中(zhōng)的主要種類(lei),它采用多葉(ye)片的🐅轉子(渦(wo)輪)感受流體(ti)平均流速,從(cóng)而且推導出(chu)流量或總量(liàng)的儀表。
一般(ban)它由傳感器(qì)和顯示儀兩(liang)部分組成,也(ye)可做成整體(tǐ)式。
渦輪流量(liàng)計和容積式(shi)流量計、科裏(li)奧利質量流(liu)量計稱爲流(liú)量⛹🏻♀️計中三類(lei)重複性、精度(dù)佳的産品,作(zuò)爲類型流量(liàng)🥵計之✍️一,其産(chan)品已發展爲(wei)多品種、多系(xì)列批量生産(chǎn)的規模。
優點(dian):
(1)高精度,在所(suo)有流量計中(zhōng),屬于精确的(de)流量計;
(2)重複(fu)性好;
(3)元零點(diǎn)漂移,抗幹擾(rǎo)能力好;
(4)範圍(wéi)度寬;
(5)結構緊(jin)湊。
缺點:
(1)不能(néng)長期保持校(xiào)準特性;
(2)流體(ti)物性對流量(liang)特性有較大(da)影響。
應用概(gài)況:
渦輪流量(liang)計在以下一(yī)些測量對象(xiang)獲得廣泛應(yīng)用👈:石油👅、有機(jī)液😘體、無機液(yè)、液化氣、天然(rán)氣和低溫流(liú)體😍統在歐洲(zhou)和美💔國,渦輪(lún)流量計在用(yong)量上是僅次(cì)于🚶孔闆流量(liàng)計的🈲天然計(jì)量儀表,僅荷(he)蘭在天然氣(qì)管線上就采(cǎi)用了2600多台各(gè)種尺寸,壓力(lì)從0.8~6.5MPa的氣體渦(wō)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(dian)磁流量計是(shì)根據法拉弟(di)電磁感應定(ding)律制成的✂️一(yi)💯種🔴測量✉️導電(dian)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(yi)應用的問題(tí),如髒污流、腐(fu)蝕流的測量(liàng)。
70、80年代電磁流(liu)量在技術上(shàng)有重大突破(pò),使它成爲應(ying)用廣🛀泛的🔞一(yi)類流量計,在(zài)流量儀表中(zhōng)其使用量百(bai)分數不斷上(shang)升♈。
優點:
(1)測量(liàng)通道是段光(guāng)滑直管,不會(hui)阻塞,适用于(yú)測量含固體(ti)顆粒的液固(gù)二相流體,如(ru)紙漿、泥漿、污(wu)水等;
(2)不産生(sheng)流量檢測所(suo)造成的壓力(lì)損失,節能效(xiào)果好;
(3)所測得(de)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(hua)的明顯影響(xiang);
(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(you)制品;
(2)不能測(cè)量氣體、蒸汽(qì)和含有較大(dà)氣泡的液體(ti);
(3)不能用于較(jiào)高溫度。
應用(yòng)概況:
電磁流(liu)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(nan)測場合,如鋼(gāng)鐵工業高爐(lu)風口💋冷卻水(shuǐ)控制,造紙工(gong)業測量紙漿(jiāng)⚽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(chang)用于醫藥工(gōng)業、食📐品工業(ye)、生物化學等(deng)有衛生要求(qiu)的場所。
3.6 渦街(jiē)流量計
渦街(jie)流量計是在(zài)流體中安放(fang)一根非流線(xian)型遊渦發生(sheng)⛷️體,流體在發(fā)生體兩側交(jiao)替地分離釋(shi)放出兩串規(guī)則地👈交錯排(pái)列的遊🆚渦的(de)儀表。
渦街流(liu)量計按頻率(lǜ)檢出方式可(kě)分爲:應力式(shì)、應變式、電👌容(rong)式、熱敏式、振(zhèn)動體式、光電(diàn)式及超聲式(shì)等。
渦街流量(liang)計是屬于年(nián)輕的一類流(liú)量計,但其發(fā)展迅速,目前(qián)已成爲通用(yòng)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(gao);
(4)範圍度寬;
(5)壓(yā)損小。
缺點:
(1)不(bu)适用于低雷(lei)諾數測量;
(2)需(xu)較長直管段(duan);
(3)儀表系數較(jiào)低(與渦輪流(liu)量計相比);
(4)儀(yí)表在脈動流(liú)、多相流中尚(shang)缺乏應用經(jing)驗。
3.7 超聲波流(liu)量計
超聲波(bō)流量計是通(tōng)過檢測流體(ti)流動對超聲(sheng)束(或超聲脈(mò)沖)的作用以(yi)測量流量的(de)儀表。
根據對(dui)信号檢測的(de)原理超聲流(liu)量計可分爲(wei)傳播🥰速度差(chà)法🌏(直接時差(chà)法、時差法、相(xiang)位差法和頻(pín)差法)、波束偏(pian)移法、多普勒(lè)法、互♉相關法(fǎ)、空間濾法及(jí)噪聲法等。
超(chao)聲流量計和(hé)電磁流量計(jì)一樣,因儀表(biǎo)流通通道未(wei)設置任🙇🏻何阻(zu)礙件,均屬*流(liu)量計,是适于(yu)解決流量測(cè)量困難問題(tí)的一類流量(liang)計,特别在大(da)口徑流量測(cè)量方面有較(jiào)突出的優點(diǎn),近年來它是(shi)發展迅速💰的(de)一類流量計(jì)之一。
優點:
(1)可(kě)做非接觸式(shi)測量;
(2)爲無流(liú)動阻撓測量(liàng),無壓力損失(shī);
(3)可測量非導(dao)電性液體,對(dui)無阻撓測量(liàng)的電磁流量(liang)🔴計是一種🤩補(bǔ)充。
缺點:
(1)傳播(bo)時間法隻能(neng)用于清潔液(yè)體和氣體;而(er)多普勒法隻(zhi)能用于測量(liàng)含有一定量(liàng)懸浮顆粒和(hé)氣泡的液體(ti);
(2)多普勒法測(ce)量精度不高(gāo)。
應用概況:
(1)傳(chuán)播時間法應(ying)用于清潔、單(dān)相液體和氣(qì)體。典型應用(yong)有工廠排放(fàng)液、:怪液、液化(huà)天然氣等;
(2)氣(qì)體應用方面(mian)在高壓天然(rán)氣領域已有(you)使用良好的(de)經驗;
(3)多普勒(le)法适用于異(yi)相含量不太(tài)高的雙相流(liu)體,例如:未處(chù)理污水、工廠(chǎng)排放液、髒流(liú)程液;通常不(bu)适用♊于非常(chang)清潔的液體(tǐ)。
[編輯本段]3.8 科(kē)裏奧利質量(liang)流量計
科裏(lǐ)奧利質量流(liú)量計(以下簡(jian)稱CMF)是利用流(liu)體在振動管(guǎn)♉中流動⚽時,産(chan)生與質量流(liu)量成正比的(de)科裏奧利力(lì)原理制成的(de)一種直接式(shì)質量流量儀(yi)表。
我國CMF的應(ying)用起步較晚(wan),近年已有幾(jǐ)家制造廠(如(rú)太行儀表廠(chǎng))自行開發供(gong)應市場;還有(you)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(zhì)量流量計
熱(re)式流量計傳(chuán)感器包含兩(liang)個傳感元件(jiàn)，一個速度♈傳(chuán)感器和一㊙️個(gè)溫度傳感器(qì)。它們自動地(di)補償和校正(zhèng)氣體溫度變(bian)化。儀🈚表的電(dian)加熱部分将(jiang)速度傳感器(qi)加熱到高于(yu)🈚工況溫度的(de)某一個定值(zhí)，使速度傳感(gan)器和測量工(gong)況溫度的傳(chuan)感器之間形(xíng)成恒定溫💃差(cha)。當保持溫差(cha)不變時，電加(jia)熱消耗的能(néng)量，也可以🐉說(shuo)熱消散值，與(yǔ)流過氣體的(de)質⛷️量流量成(chéng)正比。
熱式氣(qi)體質量流量(liàng)計即Mass Flow Meter(縮寫爲(wei)MFM)，它是氣體流(liu)量計✂️量中新(xīn)♉型儀表，區别(bie)于其它氣體(tǐ)流量計不需(xū)要進行壓🌈力(li)和溫度修正(zhèng)，直接測量氣(qì)體的質量流(liu)量，一支傳感(gǎn)器可以做到(dao)量程從極低(di)到高量程。它(tā)适合單一氣(qì)體和固定比(bi)例多組份氣(qi)體的測量。
熱(rè)式氣體質量(liang)流量計是用(yòng)于測量和控(kòng)制氣體質量(liang)流量的新型(xíng)儀表。可用于(yu)石油、化工、鋼(gang)鐵、冶金、電力(lì)、輕工、醫藥、環(huán)🐉保等工業部(bù)門的空氣、烴(tīng)類氣體、可燃(rán)性氣⛹🏻♀️體、煙道(dao)氣體的監測(cè)。
特 點
可靠性(xing)高 重複性好(hǎo) 測量精度高(gao) 壓損小
無活(huó)動部件 量程(chéng)比寬 響應速(sù)度快 無須溫(wen)壓補償
應 用(yong)
•工業管道中(zhong)氣體質量流(liu)量測量 •煙囪(cōng)排出的煙氣(qì)🈲流速測🛀量
•煅(duàn)燒爐煙道氣(qi)流量測量 •燃(ran)氣過程中空(kong)氣流量測量(liang)
•壓縮空氣流(liu)量測量 •半道(dào)體芯片制造(zao)過程中氣體(tǐ)⭐流量🏃🏻♂️測量
•污(wū)水處理中氣(qì)體流量測量(liàng) •加熱通風和(hé)空調系統中(zhong)🔞的氣🧑🏾🤝🧑🏼體流量(liàng)測量
•熔劑回(huí)收系統氣體(ti)流量測量 •燃(ran)燒鍋爐中燃(rán)燒氣體⭕流😘量(liàng)測量
•天然氣(qì)、火炬氣、氫氣(qì)等氣體流量(liang)測量
•啤酒生(shēng)産過程中二(er)氧化碳氣體(ti)流量測量
•水(shuǐ)泥、卷煙、玻璃(lí)廠生産過程(cheng)中氣體質量(liàng)流量測量
如(rú)：美國SIERRA
中國DSN
3.9 明(ming)渠流量計
與(yu)前述幾種不(bu)同,它是在非(fēi)滿管狀敞開(kāi)渠道測量自(zì)由表面自然(ran)流的流量儀(yi)表。
非滿管态(tài)流動的水路(lu)稱作明渠,測(cè)量明渠中水(shui)流💚流量的稱(cheng)作明渠流量(liang)計(open channel flowmeter)。
明渠流量(liang)計除圓形外(wài),還有U字形、梯(tī)形、矩形等多(duo)種形狀。
明渠(qú)流量計應用(yong)場所有城市(shi)供水引水渠(qú);火電廠引水(shuǐ)和排💃水渠、污(wu)水治理流入(ru)和排放渠;工(gong)礦企業水排(pai)放以及水利(lì)工程和農業(ye)灌溉用渠道(dào)。有人估計1995台(tai),約占流量🔞儀(yi)表整🚶♀️體的1.6%,但(dàn)是國内應用(yong)尚無估計數(shu)據。
4, 新工作原(yuan)理流量儀表(biao)的研究和開(kāi)發
4.1 靜電流量(liang)計
(electrostatic flowmeter)
日本東京(jīng)技術學院研(yan)制适用于石(shi)油輸送管線(xiàn)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(yǔ)管系連接,測(ce)量電容器上(shang)靜電荷便可(kě)知道測量管(guǎn)内的電荷。他(ta)們分别作了(le)内😄徑4~8mm銅、不鏽(xiu)⭐鋼等金屬和(hé)塑料測量管(guǎn)儀表的實流(liu)試驗,試驗表(biǎo)明流量與電(dian)荷之間接近(jin)于線性。
4.2 複合(hé)效應流量儀(yi)表
(combined effects meter)
該儀表的(de)工作原理是(shi)基于流體的(de)動量和壓力(li)作用于儀表(biǎo)腔體産生的(de)變形,測量複(fú)合效應的變(bian)形求取流量(liàng)。本儀表由美(mei)國GMI工程和管(guǎn)理學院開發(fa),已申請兩項(xiàng)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(gōng)程中心工業(yè)儀表公司開(kai)發，是基♊于懸(xuan)浮效應理論(lùn)研制的。該儀(yi)表已在若幹(gan)現場成功的(de)應用🏃(例如在(zài)核電站安裝(zhuang)2000餘台測量熱(rè)水㊙️流量，連續(xu)使用8年),且還(hái)在改進以擴(kuo)大應用領域(yù)。
5, 幾種流量儀(yí)表應用和發(fā)展動向
5.1 科裏(li)奧利質量流(liu)量計(CMF)
5.2 電磁流量(liang)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(qi)起在各國流(liu)量儀表銷售(shòu)金額中已占(zhan)16%~20%。
我國近年發(fa)展迅速,1994年銷(xiāo)售估計爲6500~7500台(tai)。國内已生産(chan)大口徑✍️爲2~6m的(de)ENF,并有實流校(xiao)驗口徑3m的設(shè)備能力。
5.3 渦街(jie)流量計(USF)
USF在60年(nián)代後期進入(rù)工業應用,80年(nián)代後期起在(zài)各國流量💚儀(yi)表銷售金額(é)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(nei)産品估計在(zài)8000~9000台。
5.4威力巴流(liú)量計
威立巴(ba)流量計計采(cǎi)用了*符合空(kong)氣動力學原(yuán)理的工👄程結(jie)構🈲設計，是一(yi)種在精度、功(gōng)效及可靠方(fāng)面達到了📞無(wú)比卓yue程度的(de)傳感元件。
6, 結(jié)論
由上述可(ke)知,流量計發(fa)展到今天雖(sui)然已日趨成(chéng)熟⁉️,但其種類(lèi)仍然極其繁(fán)多,至今尚無(wu)一種對于任(rèn)何場合都适(shì)用的流量計(jì)。
每種流量計(ji)都有其适用(yong)範圍,也都有(yǒu)局限性。這就(jiu)要求👣我們:
(1)在(zài)選擇儀表時(shi),一定要熟悉(xi)儀表和被測(cè)對象兩方🔞面(mian)的情🐕況,并要(yào)兼顧考慮其(qi)它因素,這樣(yàng)測量才會準(zhun)确♈;
(2)努力研制(zhi)新型儀表,使(shi)其在現有的(de)基礎上更加(jia)完善。
差壓式(shi)流量計
差壓(yā)式流量計(以(yi)下簡稱DPF或流(liú)量計)是根據(ju)安裝于管道(dào)中流量🌈檢測(cè)件産生的差(chà)壓、已知的流(liú)體條件‼️和檢(jiǎn)💰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(huàn)和流量顯示(shi)儀表)組成。通(tong)常以檢測件(jiàn)的型式對DPF分(fèn)類，如孔扳流(liú)量計、文丘裏(lǐ)管流量計及(jí)均速管流量(liang)計等。二🛀次裝(zhuāng)置爲各種機(ji)械、電子、機電(dian)一體式差壓(ya)計，差壓變送(sòng)器和✨流量顯(xian)示及計算儀(yi)表，它已發展(zhan)爲三化(系列(liè)化、通用化及(jí)标準化)程度(dù)很高的種類(lei)規格龐雜的(de)一大🧡類儀表(biǎo)。差壓計既可(ke)用于測量流(liú)量參數，也可(kě)測量其他參(can)數(如壓力、物(wù)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(shuǐ)力阻力式、離(lí)心式、動壓增(zeng)益式和射流(liu)式等幾大🌍類(lèi)，其中以🎯節流(liu)式和動壓頭(tou)式應用爲廣(guang)泛。
節流式DPF的(de)檢測件按其(qí)标準化程度(du)分爲标準型(xing)和🤞非🔞标準㊙️型(xing)兩🈲大類。所謂(wèi)标準節流裝(zhuāng)置是指按照(zhào)标準文件設(shè)計、制造、安裝(zhuāng)和使用，無須(xu)經實流校準(zhun)即㊙️可确定其(qí)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(zhōng)的檢測件。
标(biao)準型節流式(shi)DPF的發展經過(guo)漫長的過程(chéng)，早在20世紀20年(nian)代🤞，美🌂國和歐(ōu)洲即開始進(jin)行大規模的(de)節流裝置試(shì)驗☂️研究。用得(dé)普遍的節🤟流(liú)裝置--孔闆和(he)噴嘴開始🈲标(biao)準化。現在标(biao)✨準噴嘴的一(yī)種型式ISA l932噴嘴(zuǐ)，其幾何形狀(zhuàng)就是30年代标(biao)準化的，而标(biao)準孔闆亦曾(ceng)稱爲ISA l932孔闆。節(jiē)流裝置結🏃🏻♂️構(gou)形式的标準(zhǔn)化有很深遠(yuan)的意義，因爲(wei)隻有節流🚶裝(zhuang)置結構形式(shi)标準化了，才(cai)有可能把上(shàng)衆多研究成(chéng)果彙集到一(yī)起，它促進檢(jiǎn)測件的理論(lùn)和實踐向深(shen)度和廣度拓(tuo)展，這是其他(tā)流量計所不(bu)及的。1980年ISO(标準(zhǔn)化組織🔴)正式(shì)通過标準ISO 5167，至(zhi)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(shí)年來上對爲(wei)數有限的幾(ji)種節流裝置(zhì)(孔闆、噴嘴和(hé)文丘裏管)的(de)理🤩論與試驗(yàn)的研究成果(guǒ)，反🔞映了此類(lèi)檢測件的當(dāng)代科學與生(shēng)産的技術水(shui)平。但是從ISO 5167正(zheng)式頒布之日(ri)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(ji)個方面。
1)ISO 5167試驗(yan)數據的陳舊(jiù)性 ISO 5167中采用的(de)數據大多是(shì)30年代的試驗(yan)結果，今天無(wu)論節流裝置(zhi)制造技術，流(liu)量試驗設備(bei)及實驗技術(shù)都有巨大的(de)進步，重新進(jìn)行系統地試(shì)驗以獲得更(geng)高精确度及(ji)更可靠的數(shù)據是必要的(de)。進入🚩80年代美(mei)國和歐洲都(dōu)進行大規模(mo)的試驗，爲修(xiu)訂ISO 5167打下基礎(chǔ)。
2) ISO 5167中關于直管(guan)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(yuán)因是對直管(guan)段長度的規(gui)定有♊不同意(yi)見，這個問題(ti)應是ISO 5167修訂的(de)主要問題之(zhi)一。
3) ISO 5167中各項規(gui)定的科學性(xìng)問題 影響節(jiē)流裝置流出(chū)系數的因🔱素(sù)特别多，主要(yào)有孔徑與管(guǎn)徑的比值β、取(qǔ)壓裝置♋、雷諾(nuò)數、節流件安(an)裝❌偏心度、前(qián)後阻流件類(lèi)型及直管段(duan)長度、孔闆入(ru)口邊緣尖銳(rui)度、管壁粗糙(cāo)度、流體流動(dong)🌈湍流度等，衆(zhōng)多因素影響(xiǎng)錯綜♋複雜，有(you)的👨❤️👨參數難以(yǐ)直接測量，因(yin)此标準中有(yǒu)些規定并非(fei)科❤️學地确定(ding)，而是爲了取(qǔ)得一緻，不得(de)不人爲地🍉确(què)定。*流量專家(jia)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(du)、直角邊緣尖(jian)銳度、管道粗(cū)糙度、上遊流(liu)✨速分布及流(liu)🔆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(gao)的問題 鑒于(yú)節流式👉DPF在流(liú)量計中占有(you)重要地位，提(tí)高其測量精(jīng)确度意義重(zhong)💃大。曆次學♊術(shù)會議認爲必(bi)須使流量測(cè)量工作✂️者、流(liú)體力學與💯計(jì)算機✔️技術工(gōng)🆚作者緊密合(hé)作共同攻關(guān)才能解決此(ci)問題。
20世紀80年(nián)代美國和歐(ou)洲開始進行(hang)大規模的孔(kǒng)闆流🌐量計試(shì)驗研究，歐洲(zhou)爲歐共體實(shi)驗計劃(EEC Experimental Program)，美國(guo)爲API實驗計劃(huà)(API Experimental Program)。試驗的🤟目的(de)是用現代新(xin)測試設備及(jí)試驗數據的(de)✏️統計處理技(jì)術🐅進行新一(yi)輪的範圍廣(guang)泛的試驗研(yán)究，爲修訂ISO 5167打(dǎ)💘下技術基礎(chu)。1999年ISO發出ISO 5167的修(xiū)訂稿💁(ISO/CD 5167-1-4)，該文件(jian)爲委員會草(cǎo)案，它在技術(shù)内容與編輯(ji)上都🔞有很大(da)改動，是一份(fèn)全新的标準(zhǔn)。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(zhǔn)草案)，但是會(huì)議認爲尚有(yǒu)🥰細節問題應(yīng)再商榷而未(wèi)能通😘過。新的(de)ISO 5167标準何時正(zhèng)式頒布尚不(bu)得而知。ISO 5167新标(biāo)準在标準的(de)兩個核心内(nèi)容皆㊙️有實質(zhì)性變化，一是(shì)孔闆🍓的流出(chū)系數公式，用(yòng)Reader-Harris/Gallagher計算式(R-G式)代(dai)替Stolz計算式，另(ling)一爲節流裝(zhuāng)置上遊側直(zhí)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(liu)裝置，其❄️他的(de)🥵都稱🤩爲非标(biāo)準節流裝置(zhì)，應該指出，非(fēi)标準節流裝(zhuāng)置不僅是指(zhi)那些節流裝(zhuang)置結構與标(biao)難節流裝置(zhi)相異的，如果(guo)标準節流裝(zhuang)🐇置在偏離标(biāo)準條件下工(gōng)作亦應稱爲(wei)非标準節流(liú)裝置，例如，标(biao)準孔闆在混(hùn)相流或标準(zhun)文丘裏🍓噴嘴(zui)在臨界流下(xià)工作的👅都是(shì)。
目前非标準(zhun)節流裝置大(da)緻有以下一(yi)些種類：
1)低雷(lei)諾數用 1/4圓孔(kong)闆，錐形入口(kǒu)孔闆，雙重孔(kǒng)闆，雙斜孔闆(pǎn)🌏，半圓㊙️孔💰闆等(děng)；
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(tong)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(pen)嘴，Borda管等；
6)寬範(fan)圍度節流裝(zhuang)置 彈性加載(zǎi)可變面積可(ke)變壓頭流量(liàng)計(線性孔闆(pan))；
7)毛細管節流(liú)件 層流流量(liàng)計；
8)脈動流節(jiē)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(ying)用的不斷拓(tuo)展必然提出(chu)發展非标準(zhun)節流💃裝置的(de)要求，十餘年(nián)來ISO亦在不斷(duàn)制訂有關非(fei)标準節😄流裝(zhuāng)置的技術文(wen)件，在它們不(bu)能成爲正式(shì)标準之前作(zuo)爲技術報告(gao)發表。可以預(yu)見，今後有可(ke)能若幹較爲(wei)成熟的非标(biāo)準💃節流裝置(zhì)會晉升爲标(biao)準型的。
20世紀(ji)90年代中後期(qi)世界範圍内(nèi)各式DPF銷售量(liàng)在流量😍儀表(biǎo)總🛀🏻量中🔴台數(shu)占50%-60%(每年約百(bǎi)萬台)，金額占(zhan)30%左右。我💰國銷(xiāo)售台數約✨占(zhàn)流量儀❗表總(zǒng)量(不包括*表(biao)和家用水表(biao)及玻璃管👅浮(fú)子流量計)的(de)35%-42%(每年6萬-7萬台(tai))。
2 工作原理
2.1 基(jī)本原理
充滿(mǎn)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(suǒ)示，流❤️速💞将在(zai)節流件處形(xíng)成局部收縮(suō)，因而流速增(zēng)加，靜壓力降(jiàng)低，于是在節(jie)流件前後便(bian)産生了壓差(chà)。流體流量愈(yù)大，産生的壓(yā)差愈大，這樣(yang)可依據壓差(cha)來衡🈲量流量(liang)的♍大小。這種(zhǒng)測量方法是(shi)以流動連續(xù)性方程(質量(liang)守恒定律)和(hé)伯努利方程(cheng)(能量守恒定(dìng)律)爲基礎㊙️的(de)。壓差的大小(xiǎo)🏃不僅與流量(liàng)還與其他許(xu)多因素有關(guān)，例如當節流(liú)裝置💁形式或(huo)管道内流體(tǐ)的物理性質(zhi)(密度、粘度)不(bú)同時，在同樣(yàng)大小的流量(liàng)下産生的壓(ya)差也是不同(tong)的。
圖4.1 孔闆附(fu)近的流速和(hé)壓力分布
2.2 流(liu)量方程
式中(zhōng) qm--質量流量，kg/s;
qv--體(tǐ)積流量，m3/s;
C--流出(chū)系數；
ε--可膨脹(zhang)性系數；
β--直徑(jing)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(ya)，Pa；
ρl--上遊流體密(mì)度，kg/m3。
由上式可(kě)見，流量爲C、ε、d、ρ、P、β(D)6個(ge)參數的函數(shu)，此6個參數可(ke)分爲✏️實測量(liàng)[d，ρ，P，β(D)]和🐆統計量(C、ε)兩(liǎng)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(liú)量總精度🏃🏻♂️影(ying)響☀️較大，誤差(cha)值一般應控(kong)制在±0.05%左右，還(hai)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(bì)須實測，需在(zai)上遊管段的(de)幾個截面上(shang)進行多次測(ce)量求其平均(jun1)值，誤差不應(ying)大于±0.3%。除對數(shu)值測量精度(dù)要求較高✊外(wai)，還應考慮内(nei)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(yīn)此，當不是成(chéng)套👨❤️👨供應節流(liú)裝置時，在現(xiàn)場配管應⚽充(chōng)♊分注意這個(ge)問題。
2)ρ ρ在流量(liàng)方程中與P是(shì)處于同等位(wèi)置，亦就是說(shuō)，當追求差壓(yā)♊變送器高精(jīng)度等級時，絕(jué)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(xiao)。
3)P 差壓P的精确(que)測量不應隻(zhi)限于選用一(yi)台高精度差(chà)壓變送器♋。實(shí)際上差壓變(bian)送器能否接(jie)受到真實的(de)🤞差壓值還決(jué)定于一系列(lie)因素，其中正(zhèng)确的取壓孔(kǒng)及引壓管線(xiàn)的制造、安裝(zhuāng)及使用是保(bao)證獲得真實(shi)差壓值的關(guān)鍵，這些影響(xiang)因素很多是(shì)難以定量或(huò)⁉️定性确定的(de)，隻有加強制(zhi)造及安裝的(de)規範化工作(zuò)🔴才能達到目(mù)的。
(2)統計量
1)C 統(tong)計量C是無法(fa)實測的量(指(zhǐ)按标準設計(jì)制造安裝，不(bu)經校準使用(yòng))，在現場使用(yong)時複雜的情(qíng)況出現在實(shi)際的C值與标(biāo)準确定的C值(zhi)不相符合。它(tā)們的偏離是(shì)由設計、制造(zao)、安裝及使用(yong)一系列因素(su)造成的。應該(gāi)明确，上述各(ge)環節全部嚴(yan)格遵循标準(zhun)🏃♂️的規定，其❄️實(shi)際值才會與(yǔ)标準确定的(de)值相符合，現(xiàn)場是難以*這(zhe)種要求的。
應(yīng)該指出，與标(biāo)準條件的偏(pian)離，有的可定(dìng)量估算(可進(jin)行修正)，有🚶♀️的(de)隻能定性估(gū)計(不确定度(dù)的幅值與方(fāng)向)。但是在現(xian)實中👈，有時不(bú)僅是一個條(tiáo)件偏離，這就(jiu)帶來非常複(fu)雜的情況，因(yin)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(cha)。
2)ε 可膨脹性系(xì)數ε是對流體(ti)通過節流件(jian)時密度發生(sheng)🏃♂️變化☔而引💰起(qǐ)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(yòng)✊流量下ε的誤(wu)差，即标準确(què)定值的誤差(cha)；其二爲由于(yú)流量變化ε值(zhí)将随之波動(dòng)帶來的誤差(chà)。一般在低靜(jing)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(chà)可忽略不計(jì)。
3 分 類
差壓式(shì)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(lèi) 類 型
按産生(sheng)差壓的作用(yong)原理分類 1)節(jiē)流式；2)動壓頭(tóu)式；3)水力阻力(lì)式；4)離心式；5)動(dòng)壓增益式；6)射(shè)流式
按結構(gou)形式分類 1)标(biao)準孔闆；2)标準(zhun)噴嘴；3)經典文(wen)丘裏管；4)文丘(qiū)裏噴嘴；5)錐形(xing)入口孔闆；6)1/4圓(yuan)孔闆；7)圓缺孔(kǒng)闆；8)偏心孔闆(pan)；9)楔形孔闆；10)整(zheng)⭕體(内藏)孔闆(pǎn)；11)線性孔闆；12)環(huán)形孔闆；13)道爾(ěr)管；14)羅洛斯管(guǎn)；15)彎管；16)可換孔(kǒng)闆節流裝置(zhi)；17)臨界🤞流節流(liú)裝置
按用途(tu)分類 1)标準節(jie)流裝置；2)低雷(léi)諾數節流裝(zhuang)置；3)髒污流節(jie)👈流裝置；4)低壓(yā)損節流裝置(zhi)；5)小管徑節流(liú)裝置；6)寬範㊙️圍(wei)度節流裝置(zhi)；7)臨界流節流(liu)裝置；
3.1 按産生(sheng)差壓的作用(yòng)原理分類
1)節(jie)流式 依據流(liu)體通過節流(liu)件使部分壓(ya)力能轉變爲(wei)動💃🏻能✂️以産生(shēng)差壓的原理(lǐ)工作，其檢測(ce)件稱
之爲節(jiē)流裝置，是DPF的(de)主要品種。
2)動(dòng)壓頭式 依據(jù)動壓轉變爲(wei)靜壓的原理(lǐ)工作，如均速(su)管流☔量計🌈。
3)水(shuǐ)力阻力式 依(yī)據流體阻力(li)産生的壓差(cha)原理工作，檢(jiǎn)測件爲毛細(xi)管束，又稱層(céng)流流量計，一(yi)
般用于微小(xiao)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(zuò)，如彎管流量(liàng)計，環形管流(liu)量
計等。
5)動壓(yā)增益式 依據(jù)動壓放大原(yuán)理工作，如皮(pí)托-文丘裏管(guǎn)。
6)射流式 依據(ju)流體射流撞(zhuang)擊産生原理(lǐ)工作，如射流(liú)式差🤞壓流量(liàng)計。
3.2 按結構形(xing)式分類
1) 标準(zhǔn)孔闆 又稱同(tong)心直角邊緣(yuán)孔闆，其軸向(xiàng)截面如圖4.2所(suo)示。孔闆是一(yī)塊加工成圓(yuan)形同心的具(ju)有銳利直角(jiǎo)邊緣的薄闆(pǎn)。孔闆開孔的(de)上遊側邊緣(yuan)應是銳利的(de)直角。标準孔(kǒng)闆有三種取(qǔ)壓方式：角接(jiē)、法蘭及☔D-D/2取壓(yā)；如圖4.3所示。爲(wèi)從兩個方向(xiàng)的任一個方(fang)向測量流量(liàng)，可采用對稱(chēng)孔闆，節流孔(kong)的兩個邊緣(yuan)均符合直角(jiǎo)邊緣孔闆上(shàng)遊邊緣的特(te)性，且孔闆全(quan)部厚度不超(chao)過節🙇♀️流孔的(de)厚度。
圖4.2 标準(zhun)孔闆
圖4.3 孔闆(pan)的三種取壓(ya)方式
2) 标準噴(pēn)嘴 有兩種結(jié)構形式：ISA 1932噴嘴(zui)和長徑噴嘴(zui)。
a. ISA 1932噴嘴(圖4.4) 上遊(you)面由垂直于(yú)軸的平面、廓(kuò)形爲圓周的(de)兩段弧線所(suǒ)确定的收縮(suo)段、圓筒形喉(hou)部和凹槽組(zu)成的✌️噴嘴。ISA 1932噴(pēn)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(zui)(圖4.5) 上遊面由(yóu)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(yǒu)的凹槽或斜(xié)角組成的噴(pen)👄嘴。長徑噴嘴(zui)的🔆取壓方式(shì)僅D-D/2取壓一種(zhǒng)。
3) 經典文丘裏(lǐ)管 由入口圓(yuán)筒段A、圓錐收(shou)縮段B、圓筒形(xíng)喉部C和圓錐(zhuī)擴散段E組成(chéng)，如圖4.6 所示。根(gen)據不同的加(jia)工方法，有以(yi)下結構形式(shì)：①具有粗鑄收(shōu)縮段的；②具有(yǒu)機械加工收(shou)縮段的；③具有(yǒu)鐵闆焊接收(shou)縮段的。不同(tóng)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(qiu)裏噴嘴 由進(jìn)口噴嘴、圓筒(tong)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(pǎn)與标準孔闆(pan)相似，相✨當于(yu)一🤩塊倒裝的(de)标準孔闆，其(qi)結構如圖4 . 8所(suǒ)示，取壓方式(shi)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(ru)口 粗焊的鐵(tie)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(liǎng)個量中的小(xiǎo)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(hàn)縫除外
圖4.6 經(jing)典文丘裏管(guan)
圖4.7 文丘裏噴(pēn)嘴
圖4.8 錐形入(ru)口孔闆
1一環(huan)隙；2-夾持環；3一(yī)上遊端面A；4-下(xia)遊端面B；
5-軸線(xiàn)；6-流向；7-取壓口(kǒu)；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(xìn)🏃🏻息。因⁉️此通過(guò)接收到的超(chāo)聲波就可以(yi)檢測出流體(ti)的流速，從而(ér)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(fǎ)、波束偏移法(fa)、噪聲法💋及相(xiang)關法✂️等不同(tong)類型的超聲(shēng)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(kai)始應用的一(yī)種
非接觸式(shi)儀表，适于測(cè)量不易接觸(chù)和觀察的流(liu)體以及📧大❤️管(guan)🍓徑流量。它與(yu)水位計聯動(dong)可進行敞開(kāi)水流的流量(liàng)測量。使用🤞超(chāo)聲波流量比(bi)不用在流體(tǐ)中安裝測量(liang)元件故不會(hui)改變流🌍體的(de)流動狀态，不(bu)産生附加阻(zu)力，儀表的安(ān)裝及檢修均(jun)可不影響生(shēng)産管線運行(háng)因而是一種(zhong)理✏️想的節能(néng)型流量計。
*，目(mù)前的工業流(liu)量測量普遍(bian)存在着大管(guǎn)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(guan)徑的增大會(hui)帶來😘制造🔞和(hé)運輸上的困(kùn)難，造價提高(gāo)、能損加大、安(ān)🙇🏻裝不僅這些(xiē)缺點，超聲波(bo)流量計均🏃🏻可(kě)避免。因😍爲各(ge)類超聲波流(liú)量計均可管(guan)外安裝、非接(jie)觸測流，儀表(biao)造價基本上(shang)與被測管道(dào)口徑大小🔞無(wú)關，而其它類(lei)型的流量計(ji)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(bǐ)相同功能其(qí)🈲它類型流量(liàng)計的㊙️功能價(jia)格比越*。被認(ren)🍓爲是較好的(de)大管徑流量(liang)測量儀表，多(duo)普勒法超聲(sheng)波流量計📧可(ke)測雙相介質(zhi)的流量，故可(ke)用于下水道(dào)及排污水等(deng)髒污流的測(ce)量。在發電廠(chǎng)中，用便攜式(shi)超聲波流量(liang)計測量水輪(lun)機進水量⭐、汽(qì)輪機循環水(shui)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(ke)适用。
另外，超(chāo)聲測量儀表(biǎo)的流量測量(liang)準确度幾乎(hū)不受被🔆測流(liu)體溫度、壓力(lì)、粘度、密度等(deng)參數的影響(xiang)，又可制成非(fēi)接觸及便攜(xié)式測量儀表(biao)，故可解決其(qi)它類型儀表(biǎo)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(zǐ)線路，一台儀(yí)表可适應多(duo)種管徑測量(liang)和多種流量(liàng)範圍測量。超(chāo)聲波流量計(ji)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(shang)🌈述一些優點(diǎn)因此它越來(lai)越受✨到重視(shi)并且向産品(pǐn)系列化、通⛹🏻♀️用(yong)化發展，現已(yǐ)✂️制成⭐不同聲(sheng)道的标準型(xing)、高溫型、防爆(bao)型、濕式型儀(yi)表以适應不(bu)同介質，不同(tóng)場合和不同(tóng)管道條件的(de)流量👅測量。
超(chāo)聲波流量計(ji)目前所存在(zai)的缺點主要(yao)是可測流體(tǐ)🈲的溫度♻️範♊圍(wéi)受超聲波換(huan)能鋁及換能(neng)器與管道之(zhi)間的耦✌️合材(cái)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(shù)據不全。目♋前(qian)我國隻能用(yong)于測量200℃以下(xià)的流🐅體。另外(wai)，超聲波流量(liang)計的測量線(xiàn)路比一般流(liu)量計複雜。這(zhè)是因爲，一般(ban)工業計量中(zhōng)液體的流速(su)常常是每秒(miao)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(gei)聲速的變化(huà)量大也是10-3數(shù)量級.若要求(qiu)測量流速的(de)準确度☁️爲1%，則(ze)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(wan)善的測量線(xian)路才能實現(xiàn)，這也正是🐆超(chao)聲波流量🙇♀️計(jì)隻有在集成(chéng)電路技術迅(xùn)速發展的㊙️前(qian)題下才能得(de)到實際應用(yong)的原因。
超聲(sheng)波流量計由(yóu)超聲波換能(néng)器、電子線路(lù)及流量顯示(shì)和累積系統(tong)三部分組成(chéng)。超聲波發射(shè)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(zhōng)，接收器接收(shōu)到的🔞超聲波(bo)🔆信号，經電子(zi)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(he)積算。這樣就(jiu)實現了流量(liàng)的檢測🔴和顯(xian)示。
超聲波流(liu)量計常用壓(ya)電換能器。它(ta)利用壓電材(cái)料的壓🌐電效(xiào)應，采用适出(chu)的發射電路(lù)把電能加到(dào)發射換能器(qi)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(ru)👨❤️👨流體中傳播(bō)，然後由接收(shou)換能器接收(shou)，并經壓電元(yuan)件變爲電能(néng)，以便檢測。發(fā)射換能器利(lì)用壓電元件(jian)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(liàng)計換能器的(de)壓電元件常(cháng)做成圓形薄(báo)片，沿厚度🔴振(zhen)✏️動。薄片直徑(jìng)超過厚度的(de)10倍，以保證振(zhen)⚽動的方向🏒性(xing)。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(yǐ)合适✔️的角度(dù)射入到流體(tǐ)🎯中，需把元🐉件(jiàn)故人聲楔中(zhong)，構成🍉換能器(qi)整✉️體(又稱探(tan)頭)。聲楔的材(cái)料不僅要求(qiú)強度高、耐老(lǎo)🈲化，而且要求(qiu)超聲波經聲(shēng)楔💚後能量損(sǔn)失小即透射(she)系數接近1。常(cháng)用的聲楔材(cai)料是有機玻(bō)璃，因爲它透(tou)明，可以觀察(chá)到聲楔中壓(ya)電元件的組(zu)裝情況。另外(wai)💜，某🥵些橡膠、塑(su)料及膠木也(yě)可作聲楔材(cai)料。
超聲波流(liú)量計的電子(zi)線路包括發(fā)射、接收、信号(hao)處理和顯💯示(shi)電⛱️路。測得的(de)瞬時流量和(he)累積流量值(zhí)用數字量或(huo)模拟量顯示(shi)。
根據對信号(hao)檢測的原理(li)，目前超聲波(bo)流量計大緻(zhi)✂️可分傳播速(sù)度差法(包括(kuo)：直接時差法(fa)、時差法、相位(wei)差法、頻差法(fa))波束偏📐移法(fǎ)🌈、多普勒法、相(xiang)關法、空間濾(lü)波法及噪聲(sheng)法等類型，如(rú)圖所示。其中(zhōng)以噪聲法原(yuán)理及結構簡(jian)單，便于測量(liang)和攜帶，價格(ge)便宜但準确(què)度較低，适于(yu)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(fǎ)和相位✍️差法(fǎ)🈲的基本原理(lǐ)都是通過測(cè)量超聲波脈(mò)沖順流和逆(ni)流傳報時速(su)度之差✔️來反(fǎn)映流體的流(liú)速㊙️的，故又統(tong)稱爲傳播⛹🏻♀️速(sù)度差法。其中(zhōng)頻差法和時(shi)差法克❤️服了(le)🐆聲速随流體(ti)溫度💋變化帶(dai)來的誤差，準(zhǔn)确🙇♀️度較高，所(suo)💜以被廣泛采(cai)用。按照換能(neng)器的配置方(fang)法不同，傳播(bō)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(fǎ)是利用超聲(shēng)波束在流體(ti)中的傳播方(fang)向随流體流(liu)速變化而産(chǎn)生偏移來反(fǎn)映流體流速(su)的，低流速時(shí)，靈敏度🌈很低(di)适用性不大(da).多普勒法是(shi)利用🍓聲學多(duo)普勒原理，通(tōng)過測量不均(jun1)勻🔴流體中散(san)🈚射體散射的(de)㊙️超聲波多普(pǔ)✊
勒頻移來确(que)定流體流量(liang)的，适用于含(han)懸浮顆粒、氣(qì)泡🍉等流體流(liu)量測量。相關(guān)法是利用相(xiàng)關技術測量(liàng)💁流量，原理🈲上(shàng)，此法的🤟測量(liang)準确度與流(liú)體中的聲速(su)無關，因而與(yǔ)流體溫度，濃(nong)度等無關，因(yīn)而測量準确(què)🌈度高，适用範(fàn)圍廣。但相關(guan)器價格貴，線(xiàn)路比較複雜(za)。在微處理機(jī)普及應用後(hou)，這個缺點可(kě)💞以克服。噪聲(shēng)法(聽音法)是(shi)㊙️利🔞用管道内(nèi)流體流動時(shi)産生的噪聲(shēng)🔞與流體的流(liu)速有關的原(yuán)理，通過檢測(ce)噪聲表示流(liu)速或流量值(zhí)。其方法簡單(dān)，設備價格便(bian)宜，但準确度(dù)低。
以上幾種(zhong)方法各有特(te)點，應根據被(bei)測流體性質(zhì).流速分布情(qing)況、管路安裝(zhuāng)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(yóu)于工業生産(chan)中🆚工質的溫(wēn)度常不能保(bǎo)持恒定，故多(duō)采用頻差法(fǎ)及時差法。隻(zhī)☎️有在管徑很(hen)大時才🔴采用(yòng)直接時差法(fǎ)。對✂️換能器安(an)裝方法的選(xuǎn)擇原則一般(bān)是：當流體沿(yan)管🐇軸平行流(liu)動時，選用Z法(fǎ)；當流動方向(xiàng)與管鈾不平(ping)行或管路安(an)裝地點使換(huan)能器安裝間(jiān)隔受到限制(zhì)時，采用V法或(huò)X法。當流場分(fèn)布不均勻而(ér)表前直管段(duan)又較短時，也(ye)可采用多聲(shēng)道(例如⛷️雙聲(sheng)道或四聲道(dào))來克服流速(su)擾動帶來的(de)流量測量誤(wù)差。多普勒法(fǎ)适⭐于測量兩(liǎng)相流，可避免(mian)常規儀表由(you)懸浮粒或氣(qì)泡造成👣的堵(du)塞、磨損、附着(zhe)而不能✌️運行(háng)的弊病，因而(er)得以迅速發(fa)🌈展。随着工業(yè)的發展及節(jie)能工🌈作的開(kāi)展，煤油混合(he)(COM)、煤水泥合(CWM)燃(ran)料的輸送和(he)應用以及燃(ran)料⁉️油加水助(zhù)燃等節能方(fāng)法的發展，都(dou)爲多普勒超(chao)聲波流量計(ji)應用開辟廣(guǎng)闊前景。
流量(liang)計的種類很(hěn)多，一般市場(chang)上用得比較(jiào)廣泛的有：電(diàn)👣磁流✔️量計、渦(wō)街流量計、渦(wō)輪流量計、孔(kǒng)闆流量計、V錐(zhui)流量計、金屬(shu)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(bo)流量計等。它(tā)們的安裝條(tiáo)件對直管🏃♂️段(duan)的要求V錐流(liu)量計是💜低，而(er)電磁、渦街、孔(kǒng)闆等對🐪直管(guan)段要求🔅就較(jiao)高，一般是🔴前(qián)5D後3D,對于流量(liàng)💃🏻計前端有彎(wan)頭、閥門電磁(cí)流量🐪計等的(de)直管段要求(qiú)就更高，高要(yào)求直管段是(shi)前50D後5D,因此在(zai)選購流量計(jì)時一定要考(kǎo)慮流量❄️計現(xian)場安裝的環(huán)境、位置等因(yīn)素，從而選擇(zé)更加适💋合現(xiàn)場工礦的流(liu)量計。
現在流(liu)量計所需要(yao)的參數：
1、被測(cè)量的介質
2、被(bei)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(du)
6、現場工礦情(qing)況
