測量不(bu)同的介質選(xuan)擇不同的流(liú)量計
廣州迪(di)川儀器儀表(biao)有限公司爲(wei)了保證流量(liàng)儀表在生産(chǎn)👄現場過程中(zhōng)發揮好、精确(què)的使用，流量(liàng)計的選擇，必(bi)須要根據生(shēng)産現場需要(yao)計量的介質(zhì)而定。
一、氣體(tǐ)介質，應選擇(zé)的流量計品(pin)種是：1、超聲波(bo)氣體流量計(jì)。2、渦街流量計(jì)。如氣體溫度(dù)超過300℃,可選氣(qì)壓式流量計(ji)。
二、石油、柴油(yóu)等油品介質(zhì)，應選擇的流(liu)量計品種是(shì)：超聲波流量(liang)計。
三、砂漿、電(dian)粉漿等大濃(nong)度、固體顆粒(li)含量大的介(jiè)質，應選擇🈲的(de)流量計品種(zhong)是：電磁流量(liàng)計。 四、自來水(shuǐ)大❗流量的介(jie)質，應選擇的(de)流量計品種(zhǒng)是：适用選型(xing)爲💔智能電磁(ci)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(yě)可以。
五、污水(shui)、紙漿等渾濁(zhuó)液體介質，應(ying)選擇的流量(liàng)計品種是：1、超(chao)聲⛹🏻♀️波流量計(jì)及智能電磁(cí)流量計。但在(zai)選用電磁流(liú)量🚶計時要考(kǎo)慮液體中不(bú)含較多空氣(qì)或氣泡。 六、帶(dài)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(liàng)計，使用該🐇類(lei)型的流量計(ji)測量帶有氣(qi)泡的流體，效(xiao)果十♋分好。 七(qi)、純淨🤩水、除鹽(yán)水等電導率(lǜ)低的⛱️介質，應(yīng)選擇的流量(liang)計品種是：超(chāo)聲波流量計(ji)非常适合測(cè)量這類流體(tǐ)。 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(liàng)計。
用以測量(liàng)管路中流體(tǐ)流量(單位時(shí)間内通過的(de)流體體積)的(de)儀表。有轉子(zi)流量計、節流(liú)式流量計、細(xì)縫流量計、容(róng)積流量計、電(diàn)磁流量計、超(chao)聲波流量計(ji)和堰等。
流量(liàng)測量方法和(he)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(liú)量儀表種類(lei)達60種之多。品(pǐn)種如此之多(duō)的原因就在(zai)于至今還沒(mei)找到一種對(duì)任何流體📞、任(rèn)何量程、任何(he)流動狀☁️态以(yǐ)及任何使用(yòng)條件都适用(yong)的流量儀表(biao)。
這60多種流量(liàng)儀表,每種産(chan)品都有它特(te)定的适用性(xìng),也💯都有它的(de)局限性。按測(ce)量對象劃分(fèn)就有封閉管(guan)道和明渠兩(liang)大類;按測量(liang)目的又可分(fèn)爲總量測量(liàng)和流量🈲測量(liàng),其儀表分别(bié)稱作總量表(biǎo)和流量計。
總(zǒng)量表測量一(yi)段時間内流(liu)過管道的流(liú)量,是以短暫(zan)時🔞間内流過(guò)的總量除以(yǐ)該時間的商(shāng)來表示,實際(ji)上✔️流量計通(tōng)常亦備有累(lèi)積流量裝置(zhi),做總量表使(shǐ)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(yi)義。
按測量原(yuán)理分有力學(xué)原理、熱學原(yuan)理、聲學原理(lǐ)、電🔞學原理❓、光(guāng)學原理、原子(zǐ)物理學原理(li)等。
按照目前(qian)流行、廣泛的(de)分類法,即分(fèn)爲:容積式流(liu)量計、差壓式(shi)流✍️量計、浮子(zǐ)流量計、渦輪(lún)流量計、電磁(ci)流量計、流體(ti)振蕩✍️流量⭐計(jì)中的渦街流(liú)量計、質量流(liu)量計和插🚩入(ru)式流🐆量計、探(tan)🐕針式流量計(ji)，來分别闡述(shu)各🔅種流量計(ji)的原理、特點(diǎn)、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(liàng)檢測件産生(shēng)的♌差壓,已知(zhi)的流體條件(jian)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(liàng)計由一次裝(zhuang)置(檢測件)和(hé)二次裝置(差(chà)壓💛轉換和流(liu)量顯示儀表(biǎo))組成。通常以(yǐ)檢測件形式(shi)對差🌈壓式流(liú)量😘計分類,如(rú)孔闆流量計(ji)、文丘裏流量(liàng)✊計、均速管流(liú)量計等。
二次(ci)裝置爲各種(zhong)機械、電子、機(jī)電一體式差(chà)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(tōng)用化及标準(zhun)化)程度很高(gao)的、種類規格(ge)龐雜的一大(da)類儀表,它既(ji)可測量流量(liàng)參數,也可測(cè)量其它參數(shù)(如壓力、物位(wèi)、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(zhuāng)置、水力阻力(li)式、離心式、動(dòng)壓頭式、動壓(yā)頭增益式及(jí)射流☁️式幾大(da)類。
檢測件又(you)可按其标準(zhǔn)化程度分爲(wèi)二大類:标準(zhǔn)的和非标準(zhǔn)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(shi)用,無須經實(shi)流标定即可(kě)确定其流量(liang)值✍️和估算測(ce)量誤差。
非标(biao)準檢測件是(shi)成熟程度較(jiào)差的,尚未列(lie)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(shǐ)用量占居*。近(jìn)年來,由于各(gè)種新型流量(liang)計的問世,它(tā)的使用量百(bǎi)分數逐漸下(xià)降,但目前仍(réng)是重要的✊一(yi)類流量計。
優(you)點:
(1)應用多的(de)孔闆式流量(liàng)計結構牢固(gu),性能穩定可(kě)靠✌️,使🔱用壽命(ming)長;
(2)應用範圍(wei)廣泛,至今尚(shàng)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(tóng)廠家生産,便(biàn)于規模經濟(ji)生産。
缺點:
(1)測(ce)量精度普遍(bian)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(pēn)嘴等)。
注：一種(zhǒng)新型産品：引(yin)進美國航天(tiān)*而開發的平(ping)衡流量計，這(zhè)種流量計的(de)測量精度是(shi)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(he)🙇♀️使用方便，大(dà)大✉️減少流🌈體(ti)運行的能力(li)消耗。
應用概(gai)況:
差壓式流(liú)量計應用範(fan)圍特别廣泛(fan),在封閉管道(dào)的流量測量(liàng)💃🏻中各種對象(xiàng)都有應用,如(rú)流體方面:單(dan)相、混相、潔淨(jing)、髒污、粘性🌏流(liú)等;工作狀态(tai)方面:常壓、高(gāo)壓、真空、常溫(wēn)、高溫、低溫等(děng);管徑方面:從(cong)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(zài)各工業部門(mén)的用量約占(zhàn)流量計全部(bù)用量的1/4~1/3。
3.2 浮子(zǐ)流量計
浮子(zi)流量計,又稱(chēng)轉子流量計(ji),是變面積式(shi)流量計的一(yi)種,在一根由(you)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(shòu)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(ji)是僅次于差(cha)壓式流量計(ji)應用範圍寬(kuan)廣的一類流(liu)量計,特别在(zài)小、微流量方(fang)面有舉足輕(qīng)🏃🏻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(nián)估計在12~14萬台(tái),其中95%以上爲(wei)玻璃錐管浮(fu)子流量計。
特(tè)點:
(1)玻璃錐管(guan)浮子流量計(ji)結構簡單,使(shǐ)用方便,缺點(dian)是🔅耐♊壓力低(dī),有🌈玻璃管易(yì)碎的較大風(fēng)險;
(2)适用于小(xiao)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(jī)式流量計,又(you)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(lèi)。它利用機械(xiè)測量元件把(bǎ)流體連續🧑🏽🤝🧑🏻不(bu)斷地分割成(chéng)單個已知的(de)體積部分,根(gen)據測量室逐(zhú)次重複地充(chōng)🛀滿和排💞放該(gai)體積部分流(liú)體的次數來(lái)測量流體體(ti)積總量。
容積(jī)式流量計按(àn)其測量元件(jian)分類,可分爲(wei)橢圓齒輪流(liu)量計、刮闆流(liu)量計、雙轉子(zi)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(zhuǎn)筒式流量計(jì)、濕式氣量計(jì)及膜式氣量(liàng)🐇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(dù)沒有影響;
(3)可(ke)用于高粘度(dù)液體的測量(liàng);
(4)範圍度寬;
(5)直(zhí)讀式儀表無(wú)需外部能源(yuan)可直接獲得(dé)累計,總量🈲,清(qīng)晰🐇明了,操作(zuò)簡便。
缺點:
(1)結(jie)果複雜,體積(jī)龐大;
(2)被測介(jiè)質種類、口徑(jing)、介質工作狀(zhuàng)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(jié)淨單相流體(ti);
(5)産生噪聲及(jí)振動。
應用概(gài)況:
容積式流(liú)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(liú)量計,常應用(yòng)于昂貴介質(zhi)(油☀️品、天然氣(qi)等)的總量測(ce)量。
工業發達(da)國家近年PD流(liu)量計(不包括(kuò)家用煤氣表(biao)和家用水表(biǎo))的銷售金額(e)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(qi)表)估計爲34萬(wàn)台,其中橢圓(yuán)齒輪式和💃🏻腰(yāo)輪式分别約(yuē)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(zhong)的主要種類(lèi),它采用多葉(ye)片的轉子(渦(wo)輪)感受流體(tǐ)平均流速,從(cong)而且☂️推導🈲出(chū)流量或總量(liàng)的儀表。
一般(ban)它由傳感器(qì)和顯示儀兩(liǎng)部分組成,也(yě)可做成整體(ti)式。
渦輪流量(liang)計和容積式(shi)流量計、科裏(li)奧利質量流(liu)量計稱爲🏃🏻流(liu)量計中三類(lèi)重複性、精度(dù)佳的産品,作(zuò)爲類型流量(liang)計之一,其産(chan)品已發展爲(wei)多品種、多系(xì)列批量生産(chan)的規模。
優點(diǎn):
(1)高精度,在所(suo)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(diǎn)漂移,抗幹擾(rao)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(xiao)準特性;
(2)流體(tǐ)物性對流量(liàng)特性有較大(dà)影響。
應用概(gài)況:
渦輪流量(liàng)計在以下一(yi)些測量對象(xiàng)獲得廣泛應(ying)用:石油、有🥰機(jī)液體、無機液(yè)、液化氣、天然(ran)氣和低溫流(liú)體📧統在歐洲(zhōu)和美國,渦輪(lún)流💜量計在用(yòng)量上是僅次(ci)于👣孔闆流量(liàng)計的天然計(jì)量儀表🌐,僅荷(hé)蘭✉️在天然氣(qì)管線上就采(cai)用了2600多台各(ge)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(yōu)良的天然氣(qi)計量儀表。
3.5電(dian)磁流量計
電(diàn)磁流量計是(shi)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(tí),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(ying)用廣泛的一(yī)類流量計,在(zài)流量儀表中(zhōng)其使用量百(bǎi)分數不斷上(shang)升。
優點:
(1)測量(liang)通道是段光(guang)滑直管,不會(huì)阻塞,适用于(yú)測量含㊙️固體(tǐ)顆粒的液固(gu)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(shí)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(xiǎng);
(4)流量範圍大(dà),口徑範圍寬(kuān);
(5)可應用腐蝕(shí)性流體。
缺點(dian):
(1)不能測量電(dian)導率很低的(de)液體,如石油(you)制品;
(2)不能測(ce)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(kǒu)徑儀表較多(duo)應用于給排(pai)🔞水工程;中小(xiǎo)口徑常用于(yú)高要求或難(nán)測場合,如鋼(gāng)鐵工業高爐(lu)⁉️風口冷卻水(shuǐ)控制,造紙工(gōng)業測量紙漿(jiang)液和黑液,化(hua)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(děng)有衛📧生要求(qiu)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(fa)生體兩側交(jiāo)替地分離釋(shi)放出兩串規(guī)則地交錯排(pai)列的遊渦的(de)儀表。
渦街流(liú)量計按頻率(lǜ)檢出方式可(kě)分爲:應力式(shi)、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(yong)的一類流量(liang)計。
優點:
(1)結構(gou)簡單牢固;
(2)适(shì)用流體種類(lei)多;
(3)精度較高(gao);
(4)範圍度寬;
(5)壓(ya)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(duàn);
(3)儀表系數較(jiao)低(與渦輪流(liu)量計相比);
(4)儀(yi)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(liú)量計
超聲波(bō)流量計是通(tōng)過檢測流體(ti)流動對超聲(shēng)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(liú)量計可分爲(wèi)傳播速度差(chà)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(le)🔴法、互相關法(fa)、空間濾法及(jí)噪聲法等。
超(chāo)聲流量計和(hé)電磁流量計(jì)一樣,因儀表(biao)流通通道未(wèi)設置任何阻(zu)礙件,均屬*流(liú)量計,是适于(yu)解決流量🏃♀️測(ce)量困難問題(tí)的一類流量(liàng)計,特别在大(da)口徑流量測(ce)量方面有較(jiao)突出的優點(dian),近年來它是(shì)發展迅速💛的(de)一類流量計(ji)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(liàng),無壓力損失(shī);
(3)可測量非導(dǎo)電性液體,對(dui)無阻撓測量(liàng)的電磁流量(liàng)計是🧡一種補(bu)充。
缺點:
(1)傳播(bo)時間法隻能(néng)用于清潔液(ye)體和氣體;而(ér)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(ti);
(2)多普勒法測(ce)量精度不高(gao)。
應用概況:
(1)傳(chuán)播時間法應(yīng)用于清潔、單(dan)相液體和氣(qi)體。典型應用(yòng)有工廠排放(fang)液、:怪液、液化(huà)天然氣等;
(2)氣(qi)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(tai)高的雙相流(liu)體,例如:未處(chu)理污🤞水、工廠(chang)排放液、髒流(liu)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(ke)裏奧利質量(liàng)流量計
科裏(lǐ)奧利質量流(liú)量計(以下簡(jiǎn)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(li)原理制成🈲的(de)一種直接式(shì)質量流量儀(yí)表。
我國CMF的應(yīng)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(chǎng)組建合資企(qǐ)業或引用生(shēng)産系列儀表(biao)。
熱式氣體質(zhi)量流量計
熱(re)式流量計傳(chuan)感器包含兩(liang)個傳感元件(jiàn)，一個速度🈲傳(chuan)感器💯和一個(ge)溫度傳感器(qi)。它們自動地(dì)補償和校正(zheng)氣體溫度變(biàn)化。儀表的電(dian)加熱部分将(jiāng)速度傳感器(qi)加熱到高于(yu)工況溫度的(de)某🌐一個定❓值(zhi)，使速度傳感(gǎn)器和測量工(gong)況溫🔞度的傳(chuan)感💔器之間形(xing)成恒定溫差(chà)。當保持溫差(chà)不變時，電加(jiā)熱消耗的能(néng)量，也可以說(shuō)熱消散值，與(yǔ)流過氣體的(de)質量流量成(cheng)正比。
熱式氣(qì)體質量流量(liang)計即Mass Flow Meter(縮寫爲(wei)MFM)，它是氣體流(liú)量計量中🏃新(xīn)🏃♂️型儀表，區别(bie)于其它氣體(ti)流量計不需(xū)要進行壓力(lì)和溫度修正(zheng)，直接測量氣(qi)體的質量流(liú)量，一♋支傳感(gǎn)器可以🤟做到(dào)量程從極低(dī)到高量程。它(ta)适合單一氣(qi)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(yong)于測量和控(kong)制氣體質量(liang)流量✍️的新型(xíng)儀表。可用于(yu)石油、化工、鋼(gāng)鐵、冶金、電力(lì)、輕工、醫藥、環(huan)保等工業🏃🏻部(bu)門的空氣、烴(ting)類氣體、可燃(rán)性氣💋體、煙道(dào)氣體的監測(cè)。
特 點
可靠性(xing)高 重複性好(hǎo) 測量精度高(gāo) 壓損小
無活(huó)動部件 量程(chéng)比寬 響應速(sù)度快 無須溫(wēn)壓補償
應 用(yòng)
•工業管道中(zhōng)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(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(he)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(rán)燒鍋爐中燃(ran)燒氣體流🔅量(liàng)測量
•天然氣(qi)、火炬氣、氫氣(qi)等氣體流量(liàng)測量
•啤酒生(sheng)産過程中二(èr)氧化碳氣體(tǐ)流量測量
•水(shuǐ)泥、卷煙、玻璃(li)廠生産過程(cheng)中氣體質量(liang)流量測量
如(ru)：美國SIERRA
中國DSN
3.9 明(míng)渠流量計
與(yǔ)前述幾種不(bú)同,它是在非(fei)滿管狀敞開(kai)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(lù)稱作明渠,測(cè)量明渠中水(shuǐ)流流量的♻️稱(chēng)作明渠流量(liang)計(open channel flowmeter)。
明渠流量(liang)計除圓形外(wai),還有U字形、梯(tī)形、矩形等多(duō)種形狀。
明渠(qu)流量計應用(yong)場所有城市(shì)供水引水渠(qú);火電廠引🌐水(shui)和✌️排水渠、污(wu)水治理流入(rù)和排放渠;工(gōng)礦企業水排(pái)放以🌏及水利(li)工程和農業(yè)灌溉用渠道(dao)。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(yong)尚無估計數(shù)據。
4, 新工作原(yuan)理流量儀表(biǎo)的研究和開(kāi)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(shi)油輸送管線(xian)低導電液體(tǐ)流量測量的(de)靜電流量計(jì)。
靜電流量計(jì)的金屬測量(liàng)管絕緣地與(yǔ)管系連接,測(ce)量🔞電容器上(shàng)🙇♀️靜電荷便可(ke)知道測量管(guan)内的電荷。他(tā)⚽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(guan)👅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(hé)效應流量儀(yí)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(biàn)形求取流量(liàng)。本儀表由美(mei)國GMI工程和管(guǎn)理學院開發(fā),已申請兩㊙️項(xiang)專力㊙️。
4.3 轉速表(biǎo)式流量傳感(gǎn)器
(tachmetric flowrate sensor)
它是由俄(é)羅斯科學工(gōng)程中心工業(ye)儀表公司開(kai)發，是基于懸(xuan)浮效應理論(lun)研制的。該儀(yí)表已在若幹(gan)現場成功的(de)應用(例如💜在(zài)核電站安裝(zhuāng)2000餘台測量熱(re)水流量，連續(xù)使用8年),且還(hai)在改進以擴(kuò)大應用領域(yu)。
5, 幾種流量儀(yi)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(ying)用以來,使用(yòng)領域日益擴(kuò)展,80年代後🧑🏾🤝🧑🏼期(qi)起在各國流(liu)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(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(zai)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(jì)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(bā)流量計計采(cai)用了*符合空(kōng)氣動力學原(yuan)理的工程結(jié)構設計，是一(yī)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(kě)知,流量計發(fā)展到今天雖(suī)然已日趨成(chéng)熟,但其種類(lei)仍然極其繁(fán)多,至今尚無(wú)一種對于任(ren)何場合💘都适(shì)用的流量計(jì)。
每種流量計(jì)都有其适用(yòng)範圍,也都有(yǒu)局限性。這就(jiù)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(miàn)的情況,并要(yao)兼顧考慮其(qí)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(jiā)完善。
差壓式(shì)流量計
差壓(yā)式流量計(以(yi)下簡稱DPF或流(liu)量計)是根據(jù)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(jian)測件💯與管道(dao)的幾何尺寸(cùn)來測量流量(liàng)的儀表。DPF由一(yi)次裝置(檢❄️測(ce)件)和二次裝(zhuang)置(差壓轉換(huàn)和流量🈚顯示(shì)儀表)組成。通(tong)常㊙️以檢測件(jiàn)🌐的型式對DPF分(fen)類，如孔🔴扳流(liú)量計、文丘裏(li)管流量計及(ji)均速管♌流量(liàng)計等。二🌏次裝(zhuāng)置爲各種機(ji)械、電子、機電(diàn)一體式差壓(yā)計🏃♀️，差壓變送(sòng)器和流量顯(xiǎn)示及計🔴算儀(yi)表，它已發展(zhǎn)爲三化(系列(liè)化、通用化及(jí)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(kě)用于測量流(liu)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(ke)分爲節流式(shi)、動壓頭式、水(shuǐ)力阻力式♉、離(li)心式、動壓增(zeng)益式和射流(liú)式等幾大類(lèi)，其中以節流(liu)式和動壓頭(tóu)式應用爲廣(guang)泛。
節流式DPF的(de)檢測件按其(qí)标準化程度(dù)分爲标準型(xíng)和非标準型(xíng)兩大類。所謂(wei)标準節流裝(zhuāng)置是指按照(zhao)标準文🛀件設(shè)計、制造、安裝(zhuāng)和使用，無須(xū)經實流校準(zhun)即可确定其(qí)流量值并估(gu)算流量🏃♀️測量(liàng)誤差，非标準(zhǔn)節流裝置是(shì)成熟程度較(jiao)差，尚未列入(ru)标準文件中(zhong)的檢測件。
标(biāo)準型節流式(shì)DPF的發展經過(guò)漫長的過程(chéng)，早在20世紀💰20年(nián)代，美國和歐(ōu)洲即開始進(jin)行大規模的(de)節流裝置試(shi)驗研究。用得(dé)普遍的節🚩流(liú)裝置--孔闆和(he)噴嘴開始标(biāo)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(biāo)準孔闆亦曾(ceng)🐅稱爲ISA l932孔闆。節(jie)流裝置結構(gou)形式的标🔆準(zhun)化有很深🔞遠(yuan)的意義，因爲(wèi)隻有節流裝(zhuāng)置結構形式(shì)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(shēn)度和廣度拓(tuo)展，這是其他(ta)流量計所不(bu)及的。1980年ISO(标準(zhun)化組織)正式(shi)通過标準ISO 5167，至(zhi)此流量測量(liàng)節流裝置*個(ge)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(zhi)💔(孔闆、噴嘴和(he)文丘裏管🎯)的(de)理論與試驗(yan)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(zhèng)式頒布之日(ri)起，它就暴露(lu)出許多亟待(dài)解決的問題(tí)，這些問題📱主(zhu)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(gèng)高精确度及(ji)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(chu)。
2) ISO 5167中關于直管(guǎn)段長度規定(ding)的問題 在ISO投(tou)票通過ISO 5167時，美(mei)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(zhi)一。
3) ISO 5167中各項規(gui)定的科學性(xìng)問題 影響節(jie)流裝置流出(chū)系數的因素(su)特别多，主要(yao)有孔徑與管(guǎn)徑的比值β、取(qu)壓🔱裝置、雷諾(nuò)數、節流件🙇🏻安(an)裝🆚偏心度、前(qián)後阻流件類(lei)型及直管段(duan)長度、孔闆入(rù)口邊緣🍉尖銳(rui)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(you)的🔆參數難以(yǐ)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(de)不人爲地确(què)定。*流量專家(jia)斯賓塞⛱️(E.A.Spencer)提出(chu)一系列應重(zhong)新檢讨的問(wèn)題，如孔闆平(píng)直度、同心度(dù)、直角邊緣尖(jiān)銳度、管道粗(cu)糙度、上遊流(liu)速分布及流(liú)動調整🙇🏻器的(de)作用等。
4)關于(yú)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(yǒu)重要地位，提(tí)高其測量精(jīng)确度意🙇♀️義重(zhong)🔴大。曆次學⚽術(shu)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(he)作共同攻關(guān)才能解決此(ci)問題。
20世紀80年(nian)代美國和歐(ōu)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(shí)驗計劃(EEC Experimental Program)，美國(guó)爲API實💛驗計劃(huà)(API Experimental Program)。試驗的目的(de)是用🏃♀️現代新(xīn)測試設備及(ji)試驗數據的(de)統計處理技(ji)術❄️進行新一(yī)輪的範圍廣(guǎng)泛的試驗研(yán)究，爲修訂ISO 5167打(da)下技術基礎(chǔ)。1999年ISO發出🔞ISO 5167的修(xiū)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(fen)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(ying)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(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(zhi)性變化，一是(shi)孔闆的流出(chu)系數公式，用(yòng)Reader-Harris/Gallagher計算式(R-G式)代(dài)替Stolz計算式，另(lìng)一爲節流裝(zhuang)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(zhì)爲标準節流(liu)裝置，其🧑🏽🤝🧑🏻他的(de)都稱爲非标(biāo)準節流裝置(zhi)，應該指出，非(fēi)标準節流裝(zhuang)置不僅是指(zhǐ)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(wèi)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(zui)在臨界流下(xia)工作的都是(shi)。
目前非标準(zhǔn)節流裝置大(da)緻有以下一(yi)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(děng)；
2)髒污介質用(yòng) 圓缺孔闆，偏(pian)心孔闆，環狀(zhuang)孔闆，楔形孔(kong)闆，彎💛管節流(liú)件等；
3)低壓損(sǔn)用 羅洛斯管(guan)，道爾管，道爾(er)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(jìng)用 整體(内藏(cáng))孔闆；
5)端頭節(jie)流裝置 端頭(tou)孔闆，端頭噴(pēn)嘴，Borda管等；
6)寬範(fàn)圍度節流裝(zhuang)置 彈性加載(zǎi)可變面積可(ke)變壓頭✌️流量(liang)計💔(線性孔闆(pan))；
7)毛細管節流(liu)件 層流流量(liang)計；
8)脈動流節(jiē)流裝置；
9)臨界(jiè)流節流裝置(zhì) 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(nian)來ISO亦在不斷(duan)制訂有關💚非(fēi)标準節✂️流裝(zhuāng)置的技術文(wén)件，在它們不(bú)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(ke)能若幹較爲(wei)成熟的非标(biāo)準節流裝置(zhi)會晉升爲标(biao)準型的。
20世紀(jì)90年代中後期(qi)世界範圍内(nèi)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(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(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(tai))。
2 工作原理
2.1 基(jī)本原理
充滿(man)管道的流體(ti)，當它流經管(guǎn)道内的節流(liu)件時，如🆚圖4.1所(suǒ)示，流🐉速将在(zài)節流件處形(xíng)成局部收縮(suō)，因而流速增(zēng)加，靜壓力降(jiang)低🧑🏽🤝🧑🏻，于是在節(jie)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(cha)來衡量流量(liang)的💛大小。這種(zhong)測量方法是(shi)以流動連續(xù)性方程(質量(liàng)守恒定律)和(hé)伯努利🛀方程(chéng)(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(guan)，例如當節流(liú)裝置形式或(huo)管道内流體(tǐ)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(tóng)的。
圖4.1 孔闆附(fù)近的流速和(he)壓力分布
2.2 流(liu)量方程
式中(zhong) qm--質量流量，kg/s;
qv--體(ti)積流量，m3/s;
C--流出(chu)系數；
ε--可膨脹(zhàng)性系數；
β--直徑(jing)比，β=d/D;
d--工作條件(jiàn)下節流件的(de)孔徑，m；
D--工作條(tiao)件下上遊管(guǎn)道内徑，m；
P--差壓(ya)，Pa；
ρl--上遊流體密(mì)度，kg/m3。
由上式可(ke)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(kě)分爲實測量(liàng)[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(qí)精确度對流(liu)量總精度影(ying)🐕響較大，誤差(chà)值一般應控(kòng)制在±0.05%左右，還(hái)應計及工作(zuò)溫度對材料(liao)🌈熱膨脹的影(ying)響。标準規定(dìng)管道内徑✂️D必(bì)須實👅測，需在(zài)上遊管段的(de)幾個截面上(shàng)進行多次測(cè)量求其平均(jun1)值，誤差不應(yīng)大于±0.3%。除對數(shù)值測量精💔度(du)要求較高外(wài)，還應考慮⛹🏻♀️内(nei)徑偏差會對(dui)節流件上遊(yóu)通道造成不(bú)正常節流現(xian)象所帶來的(de)嚴重🔞影響。因(yīn)此，當不是成(cheng)套供應節流(liú)裝置時，在現(xiàn)場配管應充(chong)分注意這個(ge)問題♊。
2)ρ ρ在流量(liang)方程中與P是(shi)處于同等位(wei)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(yì)應與之相匹(pǐ)配。否則P的提(tí)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(zhī)限于選用一(yī)台高精度差(cha)㊙️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(liè)因素，其中正(zhèng)确的取壓孔(kong)♊及引壓管線(xiàn)的制造、安裝(zhuang)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(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(zuò)才能達到目(mu)的。
(2)統計量
1)C 統(tǒng)計量C是無法(fǎ)實測的量(指(zhǐ)按标準設計(ji)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(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(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(zhǔn)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(zhè)種要求的。
應(yīng)該指出，與标(biāo)準條件的偏(piān)離，有的可定(ding)量估算(可進(jin)行修正)，有的(de)隻能定性估(gū)計(不确定度(du)的幅值與方(fāng)向)。但是☎️在現(xian)實中，有時不(bu)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(cha)。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(ti)通過節流件(jian)時密度發生(shēng)變化而引起(qi)的流出系數(shu)變化的修正(zheng)，它的誤差由(yóu)兩部分組成(chéng)：其一爲常用(yong)流量下ε的誤(wù)差，即标準确(que)定值的誤差(chà)；其二爲由于(yu)流量變化ε值(zhí)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(ke)忽略的誤差(chà)。當P/P≤0.04時，ε的誤差(chà)可忽略不計(ji)。
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(liang)計分類表
分(fèn)類原則 分 類(lei) 類 型
按産生(sheng)差壓的作用(yòng)原理分類 1)節(jiē)流式；2)動壓頭(tou)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(gòu)形式分類 1)标(biao)準孔闆；2)标準(zhǔn)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(huan)形孔闆；13)道爾(er)管；14)羅洛斯管(guan)；15)彎管；16)可換孔(kong)闆節流裝置(zhì)；17)臨界流節流(liu)裝置
按用途(tú)分類 1)标準節(jiē)流裝置；2)低雷(léi)諾數節流裝(zhuang)置；3)髒污流節(jiē)♉流裝⭐置；4)低壓(ya)損節流裝置(zhì)；5)小管徑節流(liu)裝置；6)寬範圍(wei)度節流裝置(zhi)；7)臨界流節流(liú)裝置；
3.1 按産生(sheng)差壓的作用(yong)原理分類
1)節(jie)流式 依據流(liu)體通過節流(liú)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(jie)流裝置，是DPF的(de)主要品種。
2)動(dong)壓頭式 依據(jù)動壓轉變爲(wei)靜壓的原理(lǐ)工作，如均☀️速(sù)管流量計。
3)水(shui)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(yī)
般用于微小(xiǎo)流量測量。
4)離(li)心式 依據彎(wān)曲管或環狀(zhuang)管産生離心(xīn)力原理形成(chéng)的🔞壓差工作(zuò)，如彎管流量(liàng)計，環形管流(liu)量
計等。
5)動壓(ya)增益式 依據(ju)動壓放大原(yuán)理工作，如皮(pi)托-文丘🚶裏管(guǎn)。
6)射流式 依據(jù)流體射流撞(zhuang)擊産生原理(li)工作，如射流(liu)式差壓🛀🏻流量(liang)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(yuán)孔闆，其軸向(xiang)截面如⛹🏻♀️圖4.2所(suo)示。孔📱闆是一(yī)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(kǒng)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(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(zhǔn)孔闆
圖4.3 孔闆(pan)的三種取壓(yā)方式
2) 标準噴(pen)嘴 有兩種結(jié)構形式：ISA 1932噴嘴(zuǐ)和長徑噴嘴(zuǐ)。
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(suō)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(qǔ)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(wei)1/4橢圓的收縮(suo)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(zuǐ)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(yuan)筒段A、圓錐收(shōu)縮段B、圓筒形(xing)㊙️喉部☎️C和圓👄錐(zhuī)擴散段E組成(cheng)，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(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(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(tǒng)形喉部及擴(kuo)散段組成，如(ru)圖4.7所示。
5)錐形(xíng)入口孔闆 錐(zhui)形入口孔闆(pǎn)與标準孔闆(pǎn)相似，相當于(yú)✏️一塊倒裝的(de)标準孔闆，其(qí)結構如圖4 . 8所(suo)示，取壓☎️方式(shì)❗爲角💯接取壓(yā)。表4.2 L1、L2、R1、R2與D、d關系
注(zhu) 粗 鑄 入 口 機(ji)械加工的入(rù)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(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(han)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(guǎn)
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(yi)上遊端面A；4-下(xia)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(dān)獨取壓口
超(chāo)聲波流量計(ji)的基本原理(li)及類型
超聲(sheng)波在流動的(de)流體中傳播(bō)時就載上流(liu)體流速的信(xìn)息。因此通過(guò)接收到的超(chao)聲波就可以(yǐ)檢測出流體(ti)🌐的流速，從而(ér)換算成流量(liàng)。根據檢測的(de)方式，可分爲(wei)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(tóng)類🔱型的超聲(sheng)波流量計。起(qǐ)聲波流量計(ji)是近十幾年(nián)來随着👣集成(cheng)電路技術迅(xun)速發展才開(kāi)始應用的一(yī)種
非接觸式(shì)儀表，适于測(cè)量不易接觸(chù)和觀察的流(liú)體以👉及♊大管(guǎn)❤️徑流量。它與(yǔ)水位計聯動(dòng)可進行敞開(kai)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(liàng)元件故不會(huì)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(jun1)可不影響生(shēng)産㊙️管線運行(hang)因而是一種(zhong)理想的節能(neng)型流量計。
*，目(mu)前的工業流(liu)量測量普遍(bian)存在着大管(guǎn)徑、大流量測(ce)量困難的問(wèn)題，這是因爲(wèi)一般流量計(jì)随着測量管(guan)徑的增大會(huì)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(xie)缺點，超聲波(bō)流量計均❗可(ke)避免。因爲各(ge)類超💚聲波流(liú)量計均可管(guǎn)外安裝、非接(jiē)觸測流，儀表(biǎo)造價基本上(shang)與被測管道(dao)口徑大小無(wú)關，而其它♊類(lèi)型的流量計(ji)随着口徑增(zēng)加，造價大☔幅(fu)度增加🛀🏻，故口(kou)徑越大超聲(shēng)波流量計比(bi)相同功能其(qi)它類型流量(liàng)計的✊功能價(jia)格比越*。被認(rèn)爲是較好❤️的(de)大管徑♋流量(liàng)測量儀表，多(duo)普勒法超聲(shēng)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(cè)量。在發電廠(chǎng)中，用便攜式(shi)超聲波流📞量(liàng)計測量水輪(lún)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(liú)速計方便🔞得(dé)多。超聲被流(liu)量汁也可用(yòng)于氣體測量(liàng)。管徑的适用(yòng)範圍從2cm到5m，從(cóng)幾米寬的明(míng)渠、暗渠到500m寬(kuan)的河流都可(kě)适用。
另外，超(chao)聲測量儀表(biǎo)的流量測量(liàng)準确度幾乎(hu)不受被測👌流(liú)體溫度、壓力(lì)、粘度、密度等(deng)參數的影響(xiǎng)，又可制成非(fēi)接觸及便攜(xié)式測量儀表(biao)，故可解決其(qí)它類型儀表(biǎo)所難以測量(liàng)的強腐蝕性(xing)、非導電性、放(fàng)射性及易燃(ran)易爆介質的(de)流量測量問(wen)題。另外，鑒于(yu)非接觸測量(liang)特點🛀，再配以(yǐ)合理㊙️的電子(zi)線路🐪，一台儀(yi)表可🐇适應多(duo)種管徑測量(liang)和多種流量(liang)範圍測量。超(chao)聲波流量計(jì)的适應能力(lì)也是其它儀(yí)表⚽不可比拟(ni)的。超聲波流(liú)量計具有上(shang)述一些優點(diǎn)因此它越來(lai)越受到重視(shì)并且向産品(pin)系列化、通用(yòng)化發展，現已(yi)制成不同聲(sheng)道的标準型(xing)、高溫型、防爆(bao)型、濕式型儀(yí)表以适應不(bú)同介質，不同(tóng)場合和不同(tóng)管道條件的(de)流量測量✊。
超(chao)聲波流量計(ji)目前所存在(zai)的缺點主要(yào)是可測流體(ti)的溫度範圍(wei)受超聲波換(huan)能鋁及換能(neng)器與管道之(zhī)間的耦合材(cái)♍料耐溫程度(du)的限制，以及(ji)高溫下被測(ce)流體傳聲速(su)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(liàng)計的測量🈚線(xian)路比一般流(liu)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(miao)幾米，而聲波(bo)在液⭕體中的(de)傳播速度約(yue)爲1500m/s左右，被測(cè)流體流速(流(liú)量)變化帶👣給(gěi)聲速的變化(hua)量大也是10-3數(shu)量級.若要求(qiu)✏️測量流速的(de)準确度爲1%，則(zé)對聲速的測(ce)量準确度需(xū)爲10-5～10-6數量級，因(yin)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(xun)速發展的前(qián)題下才能得(de)到實際應用(yong)的⚽原🔴因。
超聲(shēng)波流量計由(you)超聲波換能(neng)器、電子線路(lù)及流量顯示(shi)和累積系統(tǒng)三部分組成(cheng)。超聲波發射(she)換能器🥵将電(dian)🚩能轉換爲超(chao)聲波能量，并(bìng)将其發射到(dao)被測流體中(zhong)，接收器接收(shou)到的☔超聲波(bo)信号，經電子(zǐ)線路放大并(bìng)轉換爲代表(biao)流量的電信(xìn)号供給顯示(shi)和積算儀表(biǎo)進行顯示和(he)積算。這樣就(jiù)實現了流量(liàng)的檢測和顯(xiǎn)示。
超聲波流(liu)量計常用壓(yā)電換能器。它(ta)利用壓電材(cái)料☎️的壓電💛效(xiao)應🌈，采用适出(chū)的發射電路(lu)把電能加到(dao)發✉️射換能器(qì)的壓電元件(jiàn)上，使其産生(sheng)超聲波振勸(quan)。超聲波以某(mǒu)一角度射入(rù)流體中傳播(bō)，然🔞後由接收(shou)換🌏能器接收(shou)，并經壓電元(yuán)件變爲✊電能(néng)，以便檢測。發(fā)射換能器利(lì)用壓電元件(jiàn)的逆壓電效(xiao)應，而接收換(huàn)能器則是利(li)用壓✂️電效應(ying)。
超聲波流量(liàng)計換能器的(de)壓電元件常(chang)做成圓形薄(báo)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(cái)料多采用锆(gào)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(ti)中，需把元件(jian)故人聲楔中(zhong)，構成換能器(qì)整體(又稱探(tan)頭)。聲楔的材(cai)❄️料不僅要求(qiu)強度高、耐老(lao)化，而且要求(qiú)超聲波經聲(sheng)📞楔🛀🏻後能量損(sǔn)失小即透射(shè)系數接近1。常(chang)用的聲楔❌材(cái)料是有機玻(bō)璃，因爲它透(tou)明，可以觀察(cha)到☂️聲楔中壓(ya)電元件🔴的組(zǔ)裝情況。另外(wai)，某些橡膠、塑(su)料及膠木也(ye)可作聲楔材(cái)料。
超聲波流(liu)量計的電子(zi)線路包括發(fa)射、接收、信号(hào)處理和顯示(shì)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(hào)檢測的原理(li)，目前超聲波(bo)流量計大緻(zhì)可分🥵傳😍播速(su)💘度差法(包括(kuo)：直接時差法(fa)、時差法、相位(wèi)差法、頻差法(fa))波束偏移法(fǎ)、多普勒法、相(xiàng)關法、空間濾(lü)波法及噪聲(sheng)法等類型🌏，如(rú)圖所示。其中(zhong)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(he)使用。由于直(zhi)接時差法、時(shí)差法、頻差法(fa)和相位❤️差法(fǎ)的基本原理(li)都是通過測(cè)量超聲波脈(mò)沖順流和逆(ni)❌流傳報時速(sù)度之差來反(fan)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(shí)差法克🆚服了(le)聲速随流體(ti)溫度🚶♀️變化帶(dài)來的誤差，準(zhun)确度較高，所(suǒ)以被廣泛采(cai)用。按照換能(neng)器🌈的配置方(fāng)法不同，傳播(bō)速度差撥又(yòu)分爲：Z法(透過(guò)法)、V法(反射法(fa))、X法(交叉法)等(deng)。波束偏移法(fǎ)是利用超聲(shēng)波束在流體(tǐ)中的傳播方(fang)🈚向随流體流(liu)速變化而産(chǎn)生偏移來反(fan)映流體流速(su)的，低流速時(shi)，靈敏度很低(dī)适用性不大(da).多普勒法是(shì)利用聲學多(duo)普勒原理，通(tong)過測量不均(jun)勻♍流體中散(sàn)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(hán)懸浮顆粒、氣(qì)泡等流體流(liu)量測量。相關(guān)法是利用相(xiang)關技術測量(liàng)流量，原理上(shang)，此法的😄測量(liàng)準确度與流(liu)體中的聲速(sù)無關，因而與(yǔ)流♈體溫度，濃(nóng)度等無關，因(yin)而測量準确(què)度高，适用🔆範(fan)圍廣。但❗相關(guan)器價格貴，線(xiàn)路比較複雜(zá)。在微處理機(ji)普及應用後(hou)🏃🏻♂️，這個缺點可(kě)以克服。噪聲(shēng)法(聽音法)是(shì)利用管道内(nei)流體流動時(shí)産生的噪聲(shēng)與流體的流(liú)速有關的原(yuan)理，通過檢測(cè)噪聲表示流(liú)速⭐或流量值(zhi)。其方法簡單(dan)，設備價格便(biàn)宜，但準确度(du)👌低。
以上幾種(zhong)方法各有特(tè)點，應根據被(bèi)測流體性質(zhi).流📞速分布情(qing)況、管路安裝(zhuāng)地點以及對(dui)測量準确度(du)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(bǎo)持恒定，故多(duo)采用頻差法(fa)及時差法。隻(zhi)有在管徑很(hěn)大時才采用(yòng)直接時差法(fa)。對換能器安(an)裝方法的選(xuan)擇🈲原則一般(ban)是：當流體沿(yan)管軸平行流(liú)動時，選用Z法(fa)；當流動方向(xiang)與管鈾不平(ping)行🔴或管路安(ān)裝地點使換(huan)能器安裝間(jian)✏️隔受到限制(zhì)時，采用V法或(huo)X法。當流場分(fèn)布不均勻而(ér)表前直管段(duan)又較短時，也(yě)🈲可采用多聲(shēng)道(例如👉雙聲(sheng)道或四聲🈲道(dao))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(you)懸浮粒或氣(qi)泡造成的堵(du)塞、磨損、附着(zhe)而👅不能運行(háng)的弊病，因而(ér)得以迅速發(fā)👨❤️👨展。随着工業(ye)的發展及節(jie)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(he)應用以及燃(ran)料油加水助(zhu)燃等節能方(fang)法的發展，都(dōu)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(wō)輪流量計、孔(kong)闆流量計、V錐(zhuī)✍️流量計、金屬(shu)轉子流量計(ji)、玻璃轉子流(liú)量計、旋🚶♀️進旋(xuan)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(tiao)⚽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(qian)5D後3D,對于流量(liang)計前端有彎(wan)頭🈲、閥門電磁(ci)流量計等的(de)直管段要求(qiú)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(kao)慮流量計現(xian)場安裝的環(huan)境、位置等因(yīn)素，從而選擇(ze)更加适🌈合現(xian)場工礦的流(liu)量計。
現在流(liú)量計所需要(yào)的參數：
1、被測(ce)量的介質
2、被(bèi)測量介質的(de)溫度
3、被測量(liàng)介質的壓力(li)
4、被測量介質(zhì)的流量
5、要求(qiu)的測量精度(dù)
6、現場工礦情(qíng)況
