測量不(bú)同的介質選(xuan)擇不同的流(liú)量計
廣州迪(dí)川儀器儀表(biǎo)有限公司爲(wei)了保證流量(liang)儀表在生産(chǎn)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(yao)計量的介質(zhì)而定。
一、氣體(ti)介質，應選擇(ze)的流量計品(pǐn)種是：1、超聲波(bo)氣體流🎯量計(ji)。2、渦街流量計(jì)。如氣體溫度(du)超過300℃,可選氣(qi)壓式流量計(jì)。
二、石油、柴油(yóu)等油品介質(zhì)，應選擇的流(liú)量計品種是(shi)：超聲波流量(liang)計。
三、砂漿、電(dian)粉漿等大濃(nóng)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(shui)大流量的介(jiè)質，應🏃🏻♂️選擇的(de)流量計品種(zhǒng)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(jie)流量計、孔闆(pan)流量計等也(yě)可以。
五、污水(shui)、紙漿等渾濁(zhuo)液體介質，應(yīng)選擇的流量(liang)計品種是：1、超(chao)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(kǎo)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(liu)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(ying)選擇的流量(liang)計品種是：超(chao)💃聲波流量計(ji)非常适合測(cè)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(zhǒng)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(liàng)計。
用以測量(liang)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(liu)式流量計、細(xi)縫流量計、容(rong)積流量計、電(diàn)磁流量計、超(chāo)聲波流量計(jì)和堰等。
流量(liang)測量方法和(hé)儀表的種類(lèi)繁多,分類方(fāng)法也很🐅多❌。至(zhi)今爲止,可供(gong)工業用的流(liú)量儀表種類(lèi)達60種之多。品(pǐn)種如🌍此之多(duo)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(hé)流動狀❗态以(yi)及任何使用(yong)條件都适用(yong)的♈流量儀表(biao)。
這60多種流量(liàng)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(ce)量對象劃分(fen)就有封閉管(guan)道和明渠👅兩(liang)大類;按測量(liàng)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(biao)和流量計。
總(zong)量表測量一(yī)段時間内流(liu)過管道的流(liu)量,是以短暫(zàn)時間内流過(guò)的總量除以(yi)該時間的商(shāng)來表示,實際(jì)上🔴流量計通(tong)常亦備有累(lei)積流量裝置(zhì),做總量表使(shi)用,而總量表(biǎo)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(biao)已無實際意(yi)義。
按測量原(yuan)理分有力學(xue)原理、熱學原(yuan)理、聲學原理(lǐ)、電學🌈原理、光(guāng)學原理、原子(zi)物理學原理(lǐ)等。
按照目前(qian)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(lún)流量計、電磁(ci)流量計、流體(tǐ)振蕩流量計(jì)中🔞的渦街流(liu)量計、質量流(liú)量計和插入(ru)式流量計、探(tan)✔️針式流量計(jì)，來分别闡述(shu)各😍種流量計(ji)的原理、特點(dian)、應用概況及(ji)國内外的發(fā)展情況。
差壓(yā)式流量計是(shì)根據安裝于(yu)管道中流量(liang)檢測件産生(sheng)的差壓,已知(zhī)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(liang)計由一次裝(zhuāng)置(檢測件)和(hé)二次裝置(差(cha)壓轉換和流(liú)量顯示儀表(biao))組成。通常以(yǐ)檢測件形式(shì)對差壓式流(liu)量💘計分類,如(rú)孔闆流量計(ji)、文丘裏流量(liang)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(liàng)顯示儀表。它(tā)已發展爲三(sān)化(系列化、通(tōng)用化及标準(zhǔn)化)程度很高(gāo)的、種類規格(gé)龐雜的一大(dà)類♋儀表,它既(ji)可測量流量(liàng)👈參數,也可測(ce)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(qi)作用原理可(ke)分爲:節🧑🏾🤝🧑🏼流裝(zhuāng)置、水力阻力(li)式、離心式、動(dong)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(zhun)的🏃♀️和非标準(zhǔn)的。
所謂标準(zhǔn)檢測件是隻(zhī)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(kě)确定其流量(liang)值和估算測(cè)量誤差。
非标(biāo)準檢測件是(shi)成熟程度較(jiao)差的,尚未列(lie)入标準✨中的(de)檢測件。
差壓(yā)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(ta)的使用♊量百(bǎi)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(liang)計結構牢固(gù),性能穩定可(ke)靠,使❗用壽命(mìng)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(jian)測件與變送(sòng)器、顯示儀表(biǎo)分别由不同(tóng)廠家生産,便(bian)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(xiàn)場安裝條件(jiàn)要求高;
(4)壓損(sǔn)大(指孔闆、噴(pen)嘴等)。
注：一種(zhǒng)新型産品：引(yǐn)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(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(xiǎo)直管段可以(yi)小至1.5D，安裝和(he)使用方㊙️便，大(da)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(fàn)圍特别廣泛(fàn),在封閉管道(dào)的流量測量(liàng)中各種對象(xiang)都有應用,如(ru)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(wen)、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(zai)各工業部門(mén)的用量約占(zhan)流量計全部(bu)用量的1/4~1/3。
3.2 浮子(zi)流量計
浮子(zǐ)流量計,又稱(chēng)轉子流量計(jì),是變面積式(shi)流量計的一(yi)種,在🔅一根由(you)下向上擴大(da)的垂直錐管(guǎn)中,圓形橫截(jie)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(jiàng)。
浮子流量計(jì)是僅次于差(chà)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(nián)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(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(guǎn)浮子流量計(jì)結構簡單,使(shǐ)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(xiǎo)管徑和低流(liú)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(liú)量計,簡稱PD流(liú)量計,在流量(liang)儀表🙇🏻中是精(jīng)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(cheng)單個已知的(de)體積部分,根(gēn)據💃🏻測量室逐(zhú)次重複地充(chong)滿和排放該(gāi)體積部分流(liú)體的次數來(lai)測量流體體(tǐ)積總量。
容積(ji)式流量計按(an)其測量元件(jian)分類,可分爲(wèi)橢圓齒輪流(liu)量計、刮🐆闆流(liú)量計、雙轉子(zǐ)流量計、旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)、往複活塞🧡流(liú)量計、圓盤流(liu)量計、液封轉(zhuan)筒式流量計(ji)、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(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(liang);
(4)範圍度寬;
(5)直(zhi)讀式儀表無(wu)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(jié)果複雜,體積(ji)龐大;
(2)被測介(jiè)質種類、口徑(jing)、介質工作狀(zhuang)态局限性較(jiao)大;
(3)不适用于(yú)高、低溫場合(he);
(4)大部分儀表(biao)隻适用于潔(jie)淨單相流體(ti);
(5)産生噪聲及(ji)振動。
應用概(gài)況:
容積式流(liú)量計與差壓(yā)式流量計、浮(fú)子流量計并(bìng)列爲三類使(shi)用量大的流(liú)量計,常應用(yòng)于昂貴介質(zhi)(油品、天然氣(qì)等)的總量測(ce)量。
工業發達(da)國家近年PD流(liu)量計(不包括(kuo)家用煤氣表(biǎo)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(liú)量計,是速度(dù)式流量計中(zhōng)的主要種類(lei),它采用多葉(yè)⭐片的轉子(渦(wo)輪)感受流體(ti)平均流速,從(cóng)而且推導☎️出(chū)流量或總量(liang)🤞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(ti)☂️式。
渦輪流量(liàng)計和容積式(shì)流量計、科裏(li)奧利質量流(liú)量計✔️稱爲♍流(liú)量計中三類(lèi)重複性、精度(du)佳的産品,作(zuo)爲類型🤞流量(liang)計之一,其☁️産(chǎn)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(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(rao)能力好;
(4)範圍(wéi)度寬;
(5)結構緊(jǐn)湊。
缺點:
(1)不能(neng)長期保持校(xiào)準特性;
(2)流體(ti)物性對流量(liàng)特性有較大(dà)影響。
應用概(gai)況:
渦輪流量(liàng)計在以下一(yi)些測量對象(xiang)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(liú)體統在歐洲(zhōu)和美國,渦🌈輪(lun)流量計在用(yong)量上是僅次(cì)于孔闆流量(liàng)計的天然計(ji)👨❤️👨量儀表☂️,僅荷(hé)蘭在天然氣(qì)管線上就采(cai)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(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(di)電磁感應定(dìng)律制成的一(yī)種測量🚶導電(dian)性液體的儀(yi)表。
電磁流量(liàng)計有一系列(liè)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(liu)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(zai)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(guāng)滑直管,不會(huì)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(sheng)流量檢測所(suǒ)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(liu)體密度、粘度(dù)、溫度、壓力和(hé)電導率變化(huà)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(ce)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(yong)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(pái)水🈲工程;中小(xiǎo)口徑常用于(yú)高要求或難(nan)測場合,如鋼(gang)鐵💃工業♊高爐(lu)風口冷卻水(shuǐ)控制,造紙工(gōng)業測量紙漿(jiāng)液和黑液,化(huà)學工業的強(qiang)腐蝕液,有色(se)冶金工業的(de)礦漿;小口徑(jìng)⭐、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(jiē)流量計是在(zài)流體中安放(fàng)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(gui)則地♍交錯排(pai)列的遊☀️渦的(de)儀表。
渦街流(liu)量計按頻率(lǜ)檢出方式可(ke)分爲:應力式(shi)、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(liang)計是屬于年(nián)輕的一類流(liu)量計,但其發(fa)展迅速,目🏃♂️前(qian)已成爲通用(yòng)的一類流量(liàng)計。
優點:
(1)結構(gou)簡單牢固;
(2)适(shì)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(léi)諾數測量;
(2)需(xu)較長直管段(duàn);
(3)儀表系數較(jiào)低(與渦輪流(liu)量計相比);
(4)儀(yi)表在脈動流(liu)、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(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(dui)信号檢測的(de)原理超聲流(liu)量計可分爲(wèi)傳播速💞度💚差(chà)法(直接時差(cha)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(fa)、空間濾法及(ji)噪聲法等。
超(chāo)聲流量計和(he)電磁流量計(jì)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(ti)的一類流量(liàng)計,特别在大(dà)口徑流量🌈測(cè)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(jì)之一。
優點:
(1)可(kě)做非接觸式(shi)測量;
(2)爲無流(liu)動阻撓測量(liàng),無壓力損失(shi);
(3)可測量非導(dao)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(bō)時間法隻能(neng)用于清潔液(yè)體和氣體;而(ér)多普勒👣法隻(zhi)能用🐪于📐測量(liang)含有一定量(liàng)懸浮顆粒和(he)氣泡的液體(ti)㊙️;
(2)多普勒法測(cè)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(qi)體。典型應🈲用(yòng)有工廠排🌈放(fàng)液、:怪液、液化(hua)天然氣等;
(2)氣(qi)體應用方面(mian)在高壓天然(ran)氣領域已有(yǒu)使用良好的(de)經驗⭕;
(3)多普勒(le)法适用于異(yì)相含量不太(tài)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(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(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(liú)體在振動管(guan)🈚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(shi)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(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(qi)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(jian)，一個速度傳(chuán)感器和一個(ge)溫度傳感器(qì)。它們自動地(di)補償和校正(zheng)氣體溫度變(bian)化。儀表的電(dian)加熱部分将(jiang)速度傳感❄️器(qì)加熱到高于(yú)👅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(cha)不變時，電🤞加(jia)熱消耗的能(néng)量，也可以說(shuō)熱消散值，與(yu)流過氣體的(de)質量流量成(cheng)正比。
熱式氣(qi)體質量流量(liang)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(lì)和溫度修正(zhèng)，直接🤞測量氣(qì)體的質量流(liu)量，一🍓支傳感(gan)器可以做到(dào)量✨程從極低(dī)到高量程。它(ta)适合單一氣(qì)體和固定比(bi)例多組份氣(qì)體的測量。
熱(rè)式氣體質量(liang)流量計是用(yòng)于測量和控(kong)制氣體質🌈量(liàng)流量🐉的新型(xíng)儀表。可用于(yú)石油、化工、鋼(gāng)鐵、冶金、電力(li)、輕工、醫藥、環(huán)保等工業部(bù)門的空氣、烴(ting)類氣體、可燃(ran)性氣體、煙道(dao)氣體的監測(ce)。
特 點
可靠性(xing)高 重複性好(hao) 測量精度高(gāo) 壓損小
無活(huó)動部件 量程(cheng)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(qi)流速測量🐇
•煅(duàn)燒爐煙道氣(qi)流量測量 •燃(rán)氣過程中空(kōng)氣流量測量(liàng)
•壓縮空氣流(liu)量測量 •半道(dao)體芯片制造(zào)過程中氣體(ti)流量測量
•污(wu)水處理中氣(qì)體流量測量(liàng) •加熱通風和(he)空調系統☁️中(zhōng)🌂的氣👨❤️👨體流量(liang)測量
•熔劑回(huí)收系統氣體(tǐ)流量測量 •燃(ran)燒鍋爐中燃(rán)燒氣體流量(liàng)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(cheng)中氣體質量(liàng)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(rán)流的流量儀(yi)表。
非滿管态(tài)流動的水路(lù)稱作明渠,測(ce)量明渠中水(shui)流流💔量😍的稱(chēng)✔️作🌈明渠流量(liang)計(open channel flowmeter)。
明渠流量(liàng)計除圓形外(wai),還有U字形、梯(ti)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(qu);火電廠引🚶水(shuǐ)和排水渠、污(wū)水治理流入(ru)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(dao)。有人估計1995台(tai),約占流量㊙️儀(yi)表整🐉體的1.6%,但(dan)是國内🔞應用(yong)尚無估計數(shu)據。
4, 新工作原(yuán)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(ji)。
靜電流量計(jì)的金屬測量(liang)管絕緣地與(yǔ)管系連接,測(cè)量電容器上(shàng)靜電荷便可(ke)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(guan)儀表的實流(liú)試驗,試驗💋表(biǎo)明流量與電(diàn)荷之間接近(jìn)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(shì)基于流體的(de)動量和壓力(lì)作用于儀表(biǎo)腔體産生的(de)變形,測量複(fu)合效應的變(biàn)形求取流量(liàng)。本儀表由美(měi)國GMI工程和管(guǎn)理學院開發(fa),已申請兩項(xiang)專力🆚。
4.3 轉速表(biao)式流量傳感(gan)器
(tachmetric flowrate sensor)
它是由俄(e)羅斯科學工(gong)程中心工業(ye)儀表公司開(kāi)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(xù)使用8年),且還(hai)在改進以擴(kuo)大應用領域(yu)。
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(liu)量計(CMF)
5.2 電磁流量(liang)計(EMF)
EMF從50年代初(chu)進入工業應(yīng)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(tái)。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(she)備能力。
5.3 渦街(jiē)流量計(USF)
USF在60年(nian)代後期進入(rù)工業應用,80年(nian)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(shì)界範圍估計(jì)銷售量爲3.54.8萬(wàn)台,同期國内(nèi)産☔品估計在(zai)8000~9000台。
5.4威力巴流(liú)量計
威立巴(bā)流量計計采(cǎi)用了*符合空(kōng)氣動力學原(yuán)理的工程結(jie)👌構設計，是一(yi)種在精度、功(gong)效及可靠方(fang)面達到了☁️無(wu)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(fā)展到今天雖(suī)然已日趨成(chéng)熟,但其種類(lei)仍然極其繁(fan)多,至今尚無(wu)一種對于任(ren)何場合❓都适(shì)🏃♂️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(zài)選擇儀表時(shi),一定要熟悉(xī)儀表和被測(cè)對象兩方👉面(miàn)的情🐅況,并要(yào)兼顧考慮其(qi)它因素,這樣(yàng)測量才會準(zhǔn)确;
(2)努力研制(zhi)新型儀表,使(shǐ)其在現有的(de)基礎上更加(jia)完善。
差壓式(shi)流量計
差壓(ya)式流量計(以(yǐ)下簡稱DPF或流(liú)量計)是根據(ju)安裝于管道(dao)中🌍流量檢測(cè)件産生的差(chà)壓、已知的流(liu)體條件和檢(jiǎn)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(cè)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(fèn)類，如孔扳流(liu)量計、文丘裏(li)管流量計及(jí)均速管流量(liàng)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(song)器和流量顯(xian)示及計算儀(yí)表，它已發展(zhǎn)爲三化⭐(系列(lie)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(biǎo)。差壓計既可(kě)用于測量流(liú)量㊙️參數🚶♀️，也可(ke)測量其他參(can)數(如壓力、物(wu)位、密度等)。
DPF按(an)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(liú)式等幾大類(lei)，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(wei)标準節流裝(zhuāng)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(qí)流量值并估(gū)算流量測量(liàng)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(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(de)普遍🌂的節流(liu)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(zui)，其幾何形狀(zhuang)就是30年代标(biāo)準化的，而标(biao)準孔闆亦曾(céng)😘稱爲ISA l932孔闆㊙️。節(jie)流裝置結構(gòu)形式的标👨❤️👨準(zhun)化有很深遠(yuan)的意義，因♻️爲(wèi)隻有節流裝(zhuang)置結構形式(shi)标♌準化了，才(cái)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(tuò)展，這是其他(ta)流量計所不(bú)及的。1980年ISO(标準(zhǔn)化組織)正式(shi)通過标準ISO 5167，至(zhi)此流量測量(liang)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(zhi)(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(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(ti)，這些問題主(zhu)要有以下幾(jǐ)個方面。
1)ISO 5167試驗(yan)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(zhì)制造技術，流(liu)量試驗設備(bèi)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(shu)據是必要的(de)。進入80年代美(měi)國和歐洲都(dōu)🐅進行大規模(mo)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(yuán)因是對直管(guǎn)段長度的規(guī)定有不同意(yì)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(guī)定的科學性(xing)問題 影響節(jiē)流裝置流出(chu)系數🧑🏽🤝🧑🏻的🌈因素(su)特别多，主要(yao)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(duàn)長度🐇、孔闆入(ru)口邊緣尖銳(ruì)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(qu)得一緻，不得(dé)不人爲地确(què)定。*流量專家(jiā)斯賓塞⭐(E.A.Spencer)提出(chu)一💋系列應重(zhòng)新檢讨的問(wèn)題，如孔闆平(ping)直度、同心🧑🏽🤝🧑🏻度(du)、直角邊緣尖(jiān)銳度、管道粗(cu)糙度、上遊流(liu)🌂速分布及流(liu)🤟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(you)重要地位，提(tí)高其測量精(jīng)确度意義重(zhòng)🚶♀️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(gōng)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(nian)代美國和歐(ōu)洲開始進行(hang)大規模的孔(kong)闆流👄量計試(shì)驗研究，歐洲(zhōu)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(yī)輪的範圍廣(guǎng)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(jiàn)爲委員會草(cǎo)案，它在技術(shu)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(yu)☀️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(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(nèi)容皆有實質(zhi)性變化，一是(shi)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(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(suǒ)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(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(biāo)難節流裝置(zhì)相異的，如果(guǒ)标準節流裝(zhuang)置在偏離标(biāo)準條件下工(gong)作亦應稱爲(wei)非标準節流(liú)🈲裝置，例如，标(biao)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(shì)。
目前非标準(zhǔn)節流裝置大(da)緻有以下一(yī)些種類：
1)低雷(lei)諾數用 1/4圓孔(kǒng)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(yong) 圓缺孔闆，偏(pian)心孔闆，環狀(zhuang)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(wén)丘裏噴嘴㊙️，通(tong)用文丘裏管(guǎn)，Vasy管等；
4)小管徑(jìng)用 整體(内藏(cang))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(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(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(jie)流節流裝置(zhi) 音速文丘裏(li)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(tuò)展必然提出(chū)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(wén)件，在它們不(bu)能成爲正🏃♂️式(shi)标準之前作(zuo)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(biao)準節流裝置(zhi)會晉升爲标(biāo)準型的。
20世紀(jì)90年代中後期(qī)世界範圍内(nèi)各式DPF銷售量(liàng)在流量🙇🏻儀表(biao)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(tǐ)，當它流經管(guan)道内的節流(liu)件時，如圖4.1所(suo)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(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(ya)差愈大，這樣(yang)可依據🌈壓差(chà)來衡量流量(liang)的大小。這種(zhong)測量方法是(shì)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(ding)律)爲基礎的(de)。壓差的大小(xiǎo)不僅與流量(liang)還與其他許(xu)多因😄素有關(guan)🎯，例如當節流(liú)裝置形式或(huò)管道内流體(tǐ)的物理性質(zhì)(密度、粘度)不(bu)同時，在同樣(yàng)大小的流量(liang)下産生的壓(ya)差也是不同(tong)的。
圖4.1 孔闆附(fù)近的流速和(hé)壓力分布
2.2 流(liú)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(jìng)比，β=d/D;
d--工作條件(jian)下節流件的(de)孔徑，m；
D--工作條(tiáo)件下上遊管(guǎn)道内徑，m；
P--差壓(ya)，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(liàng)❌[d，ρ，P，β(D)]和統計量(C、ε)兩(liang)類。
(1)實測量
1)d、D 式(shi)(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(yǐng)響較大，誤差(chà)值一般應控(kòng)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(ying)響。标準規定(dìng)管道内徑D必(bi)須實㊙️測，需在(zài)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(shu)♊值測量精✊度(dù)要求較高外(wài)，還應考慮内(nèi)徑偏差會對(duì)節流件上遊(you)通道造成不(bú)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(shi)處于同等位(wèi)置，亦就是說(shuo)，當追求差壓(ya)變送器高精(jing)度等級時，絕(jué)不要忘記ρ的(de)測量精度亦(yì)應與之相匹(pi)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(zhī)限于選用一(yi)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(lie)因素，其中正(zheng)确的取壓孔(kong)及引壓管線(xiàn)的制造、安❗裝(zhuang)及使用是保(bǎo)證獲得真實(shí)差壓值的關(guān)鍵，這些影響(xiǎng)因素很多是(shi)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(mu)的。
(2)統計量
1)C 統(tǒng)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(yong))，在現場使用(yong)時複雜的情(qing)況出現在❤️實(shí)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(shi)由設計、制造(zào)、安裝及使用(yong)一系列因素(su)造成的。應該(gai)明确，上述各(gè)環節全部嚴(yán)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(xian)場是難以*這(zhe)種要求的。
應(yīng)該指出，與标(biāo)準條件的偏(piān)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(du)的幅值與✉️方(fang)向)。但是♊在現(xiàn)實中，有時不(bú)僅是一個條(tiáo)件偏離，這就(jiu)帶來非常複(fú)雜的情況，因(yīn)爲🧡一般資料(liào)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(li)，則缺少相關(guān)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(sheng)變🐆化而引🐆起(qǐ)的流出系數(shu)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(wù)差，即标準确(que)🧑🏽🤝🧑🏻定值的誤差(chà)；其二爲由♊于(yú)流量變化ε值(zhí)🚶将随之波動(dong)帶來的誤差(cha)。一般在💋低靜(jing)壓高差壓情(qing)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(jì)🌂。
3 分 類
差壓式(shi)流量計分類(lei)如表4.1所示。
表(biao)4.1 差壓式流量(liàng)計分類表
分(fèn)類原則 分 類(lei) 類 型
按産生(shēng)差壓的作用(yong)原理分類 1)節(jie)流式；2)動壓頭(tou)式；3)水力阻力(li)式🈲；4)離心式；5)動(dong)壓增益式；6)射(shè)流式
按結構(gou)形式分類 1)标(biāo)準孔闆；2)标準(zhǔn)噴嘴；3)經典文(wén)丘裏管；4)文☁️丘(qiū)🔞裏噴嘴；5)錐形(xíng)入口孔闆；6)1/4圓(yuan)孔闆；7)圓缺孔(kǒng)闆；8)偏心孔闆(pǎn)；9)楔形孔闆；10)整(zhěng)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(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(léi)諾數節流裝(zhuāng)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(liú)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(sheng)差壓的作用(yong)原理分類
1)節(jiē)流式 依據流(liu)體通過節流(liu)件使部分壓(yā)力能轉變爲(wèi)✊動能以🌈産生(sheng)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(dong)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(lì)産生的壓差(chà)原理工作，檢(jiǎn)測件🐆爲毛細(xì)管束，又稱層(ceng)流流量計，一(yi)
般用于微小(xiao)流量測量。
4)離(lí)心式 依據彎(wān)曲管或環狀(zhuàng)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(liú)量
計等。
5)動壓(yā)增益式 依據(ju)動壓放大原(yuán)理工作，如皮(pí)托-文丘裏♉管(guan)。
6)射流式 依據(ju)流體射流撞(zhuàng)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(yuan)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(jù)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(kong)闆有三種取(qu)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(xiang)的任一個⛹🏻♀️方(fang)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(tè)🛀🏻性，且孔闆全(quán)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(pǎn)的三種取壓(ya)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(you)面由垂直于(yu)軸的平面、廓(kuo)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(fang)式僅角接取(qǔ)壓一種。
圖4.4 ISA 1932噴(pēn)嘴
b. 長徑噴嘴(zui)(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(suō)段🏒、圓筒形喉(hóu)部和可能有(you)的凹槽或斜(xie)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(zhǒng)。
3) 經典文丘裏(lǐ)管 由入口圓(yuán)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(gēn)據不同的加(jiā)🏃🏻工方法，有㊙️以(yǐ)下結構形式(shì)🍉：①具有粗鑄收(shou)縮段的；②具有(yǒu)🛀機械加🎯工收(shōu)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(ru)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(kuo)散段組成🐉，如(rú)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(pan)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(suǒ)示，取壓方式(shi)🔅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(liǎng)個量中的小(xiǎo)者 L2≥D(入口直徑(jìng)) 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(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(huán)隙；2-夾持環；3一(yī)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(xì)的夾持環；Y-單(dan)獨取壓口
超(chāo)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(chao)聲波就可以(yi)檢測出流體(tǐ)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(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(qǐ)聲波流✂️量計(ji)是近十幾年(nián)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(shì)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(dong)可進行敞開(kāi)水流的流量(liang)測量。使用♻️超(chao)聲波流量比(bi)不用在流體(ti)中安裝測量(liàng)元件故不會(hui)㊙️改變流體的(de)流動狀态，不(bú)産生附加阻(zǔ)✨力，儀表的㊙️安(ān)裝及檢修均(jun)可不影響生(sheng)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(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(guan)徑的增💯大會(huì)帶來制造和(hé)運輸上的困(kun)難，造價提高(gao)、能損☂️加大、安(ān)裝不僅這些(xiē)缺點，超聲波(bo)流量計均可(ke)避免。因爲各(gè)類超聲波流(liu)量計均可管(guǎn)外安裝、非接(jiē)觸測流，儀表(biǎo)造價基本✊上(shàng)與被測管道(dao)口徑大小無(wú)關，而其它類(lèi)型的流量計(jì)随着口徑增(zeng)加，造🧑🏾🤝🧑🏼價大幅(fu)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(liàng)測量儀表，多(duo)普勒法超聲(shēng)波流量計可(kě)測雙相介質(zhi)的流量，故可(kě)用于下水道(dao)🔞及排污水等(deng)髒污流的測(ce)量。在發電廠(chang)中，用便攜式(shi)超聲波流量(liàng)計測量水輪(lún)機進水量、汽(qì)輪機循環水(shui)量等大管徑(jìng)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(yong)于氣體測量(liàng)。管徑的适用(yong)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(chāo)聲測量儀表(biao)的流量測量(liang)準确度幾乎(hū)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(xie)式測量儀表(biao)，故可解決其(qi)它類型儀表(biao)所難以測量(liang)的🔆強腐蝕性(xing)、非導‼️電性、放(fàng)射性及易燃(rán)易爆介質的(de)流量測量問(wèn)題。另外，鑒于(yu)非接觸測量(liang)特點，再配以(yi)合理的電子(zi)線路，一台儀(yí)表可⭐适應多(duō)種管🚩徑測量(liàng)和多種流量(liàng)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(liu)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(yong)化發展，現已(yi)💃🏻制成🔆不同聲(sheng)道的标準型(xing)、高溫型、防爆(bào)型、濕式型儀(yí)表以🌍适應不(bú)同介質，不同(tong)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(zài)的缺點主要(yào)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(cái)☀️料耐溫程度(du)的限制，以及(jí)高溫下被測(ce)流體🤞傳聲速(su)度的原始數(shù)據😄不全。目前(qián)我國隻能♌用(yong)于測量🛀200℃以下(xia)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(zhè)是因爲，一⁉️般(bān)工業計量中(zhong)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(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(ce)量㊙️準确度需(xū)爲10-5～10-6數量級，因(yin)此必須有完(wán)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(cheng)電路技術迅(xun)速發展的前(qián)題❤️下才能得(dé)到實際應📞用(yong)的🔴原因。
超聲(sheng)波流量計由(you)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(she)換能器将電(dian)能轉換爲超(chāo)聲波能量，并(bìng)将其發射到(dào)被測流🔴體中(zhong)，接收器接收(shōu)到的💋超聲波(bo)信号，經電子(zi)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(biao)進行顯示和(he)積算。這樣就(jiù)實現了流量(liàng)的檢測和顯(xian)示。
超聲波流(liú)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(chu)的發射電路(lu)把電能加到(dào)發射換能器(qì)的壓電元件(jian)上，使其産生(shēng)超聲波振勸(quan)。超聲波以某(mou)一角度射入(ru)☎️流體中傳播(bo)，然後由接收(shou)換能器接收(shōu)📞，并經壓電元(yuán)件變爲電能(neng)，以便檢測。發(fa)射⁉️換能器利(li)用壓電元件(jian)的逆壓電效(xiao)應，而接收換(huan)能器則是利(lì)用壓電效應(ying)。
超聲波流量(liàng)計換能器的(de)壓電元件常(cháng)做成圓形薄(bao)片，沿厚度🏃🏻振(zhen)動。薄片直徑(jìng)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(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(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(qiu)🐇超聲波經聲(sheng)楔後能量損(sun)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(zu)裝情況。另外(wai)，某些橡膠、塑(sù)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(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(lǐ)，目前超聲波(bo)流量計大緻(zhì)可分傳播速(su)度差法(包括(kuò)：直接時差法(fǎ)、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(lǜ)🌏波法及噪聲(shēng)法等類型，如(ru)圖所🏃♂️示。其中(zhong)以噪聲法原(yuan)理及結構簡(jian)單，便于測量(liàng)和攜帶，價格(ge)便🔞宜但準确(què)🏒度較低，适于(yu)在流量測量(liang)準确度要求(qiu)不高的場合(hé)使用。由于直(zhi)接時差法、時(shí)差法、頻差法(fǎ)和相位差法(fa)的基本原理(li)都是🎯通過測(ce)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(tǒng)稱爲傳播速(su)度差法。其中(zhong)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(zhun)确度較高，所(suo)以被廣泛采(cǎi)用。按照換能(néng)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(děng)❌。波束偏移法(fa)是利用超聲(sheng)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(sù)💃🏻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(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(pu)
勒頻移來确(que)定流體流量(liàng)的，适用于含(hán)懸浮顆粒、氣(qi)泡等流體流(liu)🐇量測量。相關(guan)法是利用相(xiang)關技術測量(liang)流量，原理上(shang)，此🤩法的測量(liang)準确度與流(liu)體中的聲速(su)無關，因而與(yu)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(za)。在微處理機(jī)普及應用後(hòu)，這個缺點可(kě)🏃♀️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(sheng)與流體的💛流(liú)速有關的原(yuan)👅理，通過檢測(ce)噪聲表示流(liu)速🌍或流量值(zhi)。其方法簡單(dan)，設備價格便(biàn)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(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(yīn)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(duo)采🐇用頻差法(fǎ)及時差法。隻(zhi)🐆有在管徑很(hen)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(liu)動時，選用Z法(fa)；當流動方向(xiang)與管鈾不平(píng)行或管路安(an)裝地點使換(huàn)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(er)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(dào))來🍉克服流速(su)擾動帶👌來的(de)流量測量誤(wu)差。多普勒法(fǎ)适于測量兩(liǎng)相🔞流，可避免(miǎn)常規儀表由(yóu)懸浮粒或氣(qi)泡造成的堵(dǔ)塞、磨損、附着(zhe)而不能運♊行(hang)的弊病，因而(er)得⛷️以迅速發(fā)❌展。随着工業(yè)的發展及節(jiē)能㊙️工作的開(kāi)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(fāng)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(hěn)多，一般市場(chǎng)上用得比較(jiào)廣泛的❄️有🏃🏻♂️：電(diàn)👨❤️👨磁流量計、渦(wō)街流量計、渦(wo)輪流量計、孔(kǒng)闆流量計、V錐(zhuī)流量計、金屬(shǔ)轉子流⭐量計(jì)、玻璃轉子流(liú)量計、旋進旋(xuán)渦流量計、橢(tuo)圓齒💁輪流量(liang)計、均速管流(liu)量計、超聲波(bō)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(ér)電磁、渦街、孔(kǒng)闆等對直管(guan)段要求就較(jiào)高，一般是前(qian)5D後3D,對于流量(liàng)計前端有彎(wān)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(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(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(yao)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(lì)
4、被測量介質(zhì)的流量
5、要求(qiu)的測量精度(du)
6、現場工礦情(qing)況
