測量不(bú)同的介質選(xuǎn)擇不同的流(liú)量計
廣州迪(dí)川儀器儀表(biǎo)有限公司爲(wèi)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(liàng)計的選擇，必(bì)須要根據生(sheng)産現場需要(yào)計量的介質(zhi)而定。
一、氣體(ti)介質，應選擇(ze)的流量計品(pǐn)種是：1、超聲波(bō)氣體流量計(jì)。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(ji)。
二、石油、柴油(you)等油品介質(zhi)，應選擇的流(liu)量計品種是(shì)：超聲💛波流量(liàng)計。
三、砂漿、電(diàn)粉漿等大濃(nong)度、固體顆粒(lì)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(xíng)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(ye)可以。
五、污水(shuǐ)、紙漿等渾濁(zhuó)液體介質，應(yīng)選擇的流量(liang)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(kao)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(liu)量計品種是(shi)：超聲波流量(liàng)計，使用該類(lèi)型的流量計(jì)測量帶有氣(qi)泡的流體，效(xiào)果十分好。 七(qī)、純淨水、除鹽(yan)水等電導率(lǜ)低的介質，應(yīng)選擇的流😘量(liàng)計品種是：超(chao)聲波流量計(ji)非💋常适合🌈測(cè)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(zhong)是：1、抗酸堿内(nèi)襯的電磁流(liú)量計。2、外夾式(shì)超聲波流量(liàng)計。
用以測量(liàng)管路中流體(ti)流量(單位時(shi)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(róng)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(he)儀表的種類(lèi)繁多,分類方(fang)法也很多❄️。至(zhi)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(duō)的原因就在(zài)于至今還沒(méi)找到一種對(dui)任何流體、任(ren)何量程、任何(hé)流動狀态以(yǐ)及任何使用(yong)條件都适用(yong)的流量儀表(biao)。
這60多種流量(liang)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(fen)就有封閉管(guǎn)道和明渠兩(liǎng)大類;按☎️測量(liang)目的又可分(fèn)爲總量測量(liang)和流量測量(liang),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(liú)過管道的流(liú)量,是以短暫(zan)🏃🏻♂️時㊙️間内⭕流過(guò)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(biao)亦備有流量(liàng)發訊裝置。因(yīn)此,以嚴格意(yì)義來分流量(liàng)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(zǐ)物理學原理(li)等。
按照目前(qián)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(zi)流量計、渦輪(lun)流量計、電磁(ci)流量計、流體(ti)振蕩流量計(ji)中的渦街流(liú)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(shù)各種流量計(ji)的原理、特點(dian)、應用概況及(jí)國内外的發(fa)展情況。
差壓(yā)式流量計是(shi)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(yǔ)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(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(ru)孔闆流量計(ji)、文丘裏流量(liàng)計、均速管流(liu)量計等。
二次(ci)裝置爲各種(zhong)機械、電子、機(ji)電一體式差(chà)壓計,差壓變(biàn)送器及🍓流量(liang)顯示儀表。它(ta)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(jì)可測量流量(liàng)參數,也可測(cè)量其它參數(shu)(如壓力、物位(wei)、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(zhuāng)置、水✍️力阻力(lì)式、離心式、動(dòng)壓頭式、動壓(ya)頭增益📧式及(ji)射流式幾大(da)類。
檢測件又(yòu)可按其标準(zhǔn)化程度分爲(wei)二大類:标準(zhun)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(shi)用,無須經實(shí)流标定即可(kě)确定其流量(liàng)值和估算測(cè)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(yā)式流量計是(shi)一類應用廣(guǎng)泛的流量計(ji),在各類流量(liang)儀表🔞中其使(shǐ)用量占居*。近(jìn)年來,由于各(ge)種新型流量(liang)計的問世,它(tā)的⭕使用量百(bǎi)分數逐漸下(xia)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(yu)之相比拟;
(3)檢(jian)測件與變送(sòng)器、顯示儀表(biao)分别由不同(tóng)廠家生産,便(biàn)于規模經濟(jì)生産。
缺點:
(1)測(ce)量精度普遍(bian)偏低;
(2)範圍度(dù)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(yin)進美國航天(tian)*而開發的平(ping)衡流📱量❗計，這(zhe)種流量計的(de)測量精度是(shì)傳統節流裝(zhuāng)置的5-10倍，永9壓(yā)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(he)使用方便，大(dà)大減少流🌈體(ti)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(dào)的流量❄️測量(liàng)中♈各種對象(xiàng)都有應用,如(ru)流體方面:單(dan)相、混相、潔淨(jìng)、髒污、粘性流(liu)等;工作狀态(tài)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(mo)動流等。它在(zài)各工業部門(men)的用量約占(zhàn)流量計全部(bu)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(shi)流量計的一(yī)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(ye)體動力承受(shou)的,從而使浮(fu)子可以在錐(zhuī)管内自由地(dì)上升和下降(jiàng)。
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(zai)小、微流量方(fang)面有舉足輕(qing)重的作用。
80年(nián)代中期,日本(ben)、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(wei)玻璃錐管浮(fú)子流量🏃🏻計。
特(te)點:
(1)玻璃錐管(guan)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(fēng)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(shi)流量計
容積(jī)式流量計,又(yòu)稱定排量流(liú)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(xiè)測量元件把(bǎ)流體連續📞不(bú)斷地分割成(cheng)單個已知的(de)體積部分,根(gen)據測量室逐(zhu)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(ti)積總量。
容積(jī)式流量計按(àn)其測量元件(jian)分類,可分爲(wèi)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(ji)、往複活塞流(liu)量計、圓盤流(liú)量計、液封轉(zhuan)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(ān)裝管道條件(jian)對計量精度(dù)沒有影響;
(3)可(ke)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(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(jī)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(he);
(4)大部分儀表(biao)隻适用于潔(jié)淨單相流體(tǐ);
(5)産生噪聲及(jí)振動。
應用概(gai)況:
容積式流(liu)量計與差壓(yā)式流量計、浮(fú)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(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(kuò)家用煤氣表(biǎo)和家用水表(biao))的銷售金額(e)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(qi)表)估計爲34萬(wan)台,其中橢圓(yuán)齒🏒輪式和腰(yao)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(zhong)的主要種類(lèi),它采🐕用多葉(yè)片的⛷️轉子(渦(wō)輪)感受流體(tǐ)平均流速,從(cóng)而且♌推導出(chu)流量或總量(liang)的儀表。
一般(bān)它由傳感器(qi)和顯示儀兩(liǎng)部分組成,也(ye)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(liú)量計😘稱🔴爲流(liu)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(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(jin)湊。
缺點:
(1)不能(néng)長期保持校(xiao)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(liàng)計在以下一(yī)些測量對象(xiàng)獲得廣泛應(yīng)用📞:石油、有機(ji)液體、無機液(yè)、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(liang)計的天然計(ji)☀️量儀表,僅荷(he)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(wō)輪💃流量計,它(tā)們已成爲優(you)良的天然氣(qì)計量儀表。
3.5電(diàn)磁流量計
電(dian)磁流量計是(shì)根據法拉弟(dì)電磁感應定(dìng)律制成的一(yi)種測♌量導電(diàn)性液體的儀(yí)表。
電磁流量(liàng)計有一系列(liè)優良特性,可(ke)以解決其它(ta)流量計❌不易(yi)應用的問題(tí),如髒污流、腐(fǔ)蝕流的測量(liàng)。
70、80年代電磁流(liú)量在技術上(shang)有重大突破(pò),使它成爲應(ying)用廣泛的一(yī)類流量計,在(zai)流量儀表中(zhong)其使用量百(bai)分數✊不斷上(shang)升。
優點:
(1)測量(liang)通道是段光(guang)滑直管,不會(hui)阻塞,适用于(yu)測量含固體(tǐ)顆🍓粒的液固(gù)二相流體,如(ru)紙漿、泥漿、污(wu)水等;
(2)不産生(shēng)流量檢測所(suo)造成的壓力(lì)損失,節能效(xiào)果好;
(3)所測得(dé)體積流量實(shi)際上不受流(liú)體密度、粘度(dù)、溫度、壓🔴力和(he)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(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(qi)和含有較大(da)氣泡的液體(ti);
(3)不能用于較(jiao)高溫度。
應用(yòng)概況:
電磁流(liu)量計應用領(lǐng)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(yu)高要求或難(nán)測場🈲合,如鋼(gang)鐵工業🧑🏾🤝🧑🏼高爐(lú)風口冷卻水(shuǐ)控制,造紙工(gōng)業測量紙漿(jiang)👅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(yè)、生物化學等(děng)有衛生要求(qiu)的場所。
3.6 渦街(jie)流量計
渦街(jie)流量計是在(zai)流體中安放(fàng)一根非流線(xian)型遊渦發生(shēng)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(pái)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(rong)式、熱敏式、振(zhèn)動體式、光電(diàn)式及超聲式(shi)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(liàng)計。
優點:
(1)結構(gòu)簡單牢固;
(2)适(shì)用流體種類(lei)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(xū)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(yi)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(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(liu)量計可分爲(wei)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(pian)移法、多普勒(lè)🔴法、互相關法(fa)、空間濾法及(jí)噪聲法等。
超(chao)聲流量計和(he)電磁流量計(jì)一樣,因儀表(biao)流通通道未(wei)🙇♀️設置🚩任何阻(zǔ)礙件,均屬*流(liu)量計,是适于(yu)解決流量測(cè)量困難問題(ti)🈲的一類流量(liang)計,特别在大(dà)口徑流量測(ce)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(liu)動阻撓測量(liàng),無壓力損失(shī);
(3)可測量非導(dao)電性液體,對(duì)無阻撓測量(liang)的電磁流量(liang)㊙️計是一種補(bu)充。
缺點:
(1)傳播(bō)時間法隻能(neng)用于清潔液(ye)體和氣體;而(er)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(tǐ);
(2)多普勒法測(cè)量精度不高(gao)。
應用概況:
(1)傳(chuan)播時間法應(ying)用于清潔、單(dan)相液體和氣(qi)體。典型應用(yòng)💯有工廠排放(fàng)液、:怪液、液化(huà)天然氣等;
(2)氣(qì)體應用方面(miàn)在高壓天然(ran)氣領域已有(yǒu)使用良好💋的(de)經驗;
(3)多普勒(lè)法适用于異(yì)相含量不太(tai)高的雙相流(liú)體,例🌈如:未⛷️處(chu)理污水、工廠(chǎng)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(lǐ)奧利質量流(liu)量計(以下簡(jian)稱CMF)是利用流(liú)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(shi)質量流量儀(yí)表。
我國CMF的應(yīng)用起步較晚(wǎn),近年已有幾(ji)家制造廠(如(rú)太🛀行儀表廠(chǎng))自行開發供(gòng)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(biǎo)。
熱式氣體質(zhì)量流量計
熱(re)式流量計傳(chuán)感器包含兩(liǎng)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(zheng)氣體溫🆚度變(bian)化。儀🐇表的電(diàn)加熱部分将(jiāng)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(gan)器和測量工(gōng)況溫度的傳(chuán)感器之間形(xíng)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(chéng)正比。
熱式氣(qì)體質量流量(liàng)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(bié)于其它氣體(tǐ)流量計不需(xu)要進⛱️行壓力(li)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(dào)量🐕程從極低(di)到高量程。它(ta)适合單一氣(qi)體和固定比(bǐ)例多組份氣(qì)體的測㊙️量。
熱(re)式氣體質量(liàng)流量計是用(yòng)于測量和控(kòng)制氣體質量(liàng)流量的新型(xing)儀表。可用于(yú)石油、化工、鋼(gāng)鐵、冶金、電力(li)、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(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(cong)排出的煙氣(qi)🏃♀️流速🏃🏻測量
•煅(duan)燒爐煙道氣(qì)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(dao)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(liàng) •加熱通風和(he)空調系統🐇中(zhōng)的氣體✍️流量(liàng)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(qì)、火炬氣、氫氣(qì)等氣體流量(liàng)測量
•啤酒生(sheng)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(liang)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(fei)滿管狀敞開(kāi)渠道測量自(zì)由表面自然(rán)流的流量儀(yi)表。
非滿管态(tai)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(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(qú)流量計應用(yòng)場所有城市(shi)供水引水渠(qú);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(yí)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(biao)的研究和開(kai)發
4.1 靜電流量(liàng)計
(electrostatic flowmeter)
日本東京(jing)技術學院研(yan)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(jì)的金屬測量(liàng)管絕緣地與(yu)管系連接,測(cè)量電容器上(shang)靜電荷便可(ke)知道測量管(guǎn)内的電荷。他(tā)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(fú)合效應的變(biàn)形求取流量(liang)。本儀表由💜美(mei)國GMI工程和管(guan)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(lun)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(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(fa)展動向
5.1 科裏(li)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(ying)用以來,使用(yòng)領域日益擴(kuò)展,80年👄代後期(qī)起✏️在各國流(liu)量儀表銷售(shou)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(tái)。國内已生産(chǎn)🈲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(nian)代後期進入(ru)工業應用,80年(nián)代後期起在(zai)各國流量儀(yí)☁️表銷👉售金額(e)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(nei)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(yuán)理的工程結(jié)構設計，是一(yī)種在精度、功(gōng)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(fa)展到今天雖(sui)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(rèn)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(zài)選擇儀表時(shi),一定要熟悉(xī)儀表和被測(cè)對象兩方面(mian)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(jia)完🧡善。
差壓式(shì)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(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(dào)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(zhuāng)置(差壓轉換(huan)和流量顯示(shì)儀表)組成。通(tong)常以檢測件(jian)的型式對DPF分(fen)類，如孔扳流(liú)量計、文丘裏(li)管流量計及(jí)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(song)器和㊙️流量顯(xiǎn)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(lei)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(kě)測量其他參(cān)🔱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(shui)力阻♻️力式、離(li)心式、動壓增(zēng)益式和射流(liu)式等幾大類(lèi)，其中以🙇🏻節流(liú)式和💚動壓🔱頭(tóu)式應用爲廣(guǎng)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(wèi)标準節流裝(zhuang)置是指按照(zhao)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(qi)流量值并估(gu)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(shì)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(ou)洲即開始進(jin)行大規模的(de)節流裝置試(shi)驗研究。用得(de)普遍的節流(liu)裝置--孔闆和(he)噴嘴開始标(biāo)準化。現在标(biāo)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(biao)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(gou)形式的标準(zhǔn)化有很深遠(yuǎn)的意義，因⭐爲(wei)隻有節流裝(zhuang)置結構形式(shì)标準化了，才(cái)有可能把上(shang)衆多研究成(chéng)果彙集到一(yī)起，它促💯進檢(jian)測件的理論(lùn)和實踐向深(shen)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(liang)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(wèi)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(yan)的研究成果(guǒ)，反映了此類(lei)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(zhèng)式頒布之日(rì)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(jǐ)個方面。
1)ISO 5167試驗(yàn)數據的陳舊(jiù)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(liú)量試驗設備(bèi)及實驗技術(shu)都❄️有巨😍大的(de)進步，重新進(jin)行系統地試(shi)驗以獲得更(geng)高精确度及(jí)更可靠的數(shu)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(chu)。
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(duì)票，其主要原(yuan)因是對直管(guǎn)段長度的規(gui)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(zhī)🔞一。
3) ISO 5167中各項規(guī)定的科學性(xing)問題 影響節(jie)流裝置流出(chu)系數的因♍素(sù)特别多，主要(yao)有孔徑與管(guan)徑的比值β、取(qu)壓裝置、雷諾(nuo)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(cāo)度、流體流動(dòng)湍流度等，衆(zhōng)多因素影響(xiang)錯綜複雜，有(yǒu)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(dìng)，而是爲了取(qǔ)得一緻，不得(de)不人爲地确(què)定。*流量專家(jiā)斯賓塞(E.A.Spencer)提出(chū)一系列應重(zhòng)新檢讨的問(wèn)題，如孔闆平(píng)直度、同心度(dù)、直角邊緣尖(jian)銳㊙️度、管道粗(cū)糙度、上遊流(liu)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(liàng)精确度提高(gao)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(bi)須使流量測(ce)量工作✊者、流(liu)體力學與計(ji)算機技術工(gōng)作者緊密合(hé)作共同攻關(guān)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(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(guo)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(ji)試驗數據的(de)統計處理技(jì)術🈲進行新一(yī)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(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(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(yu)2025年12月在美國(guo)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(you)細節問題應(ying)再商榷而未(wei)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(biāo)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(yong)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(liú)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(liú)裝置，其💜他🙇🏻的(de)⛷️都✌️稱爲🧡非标(biao)準節流裝置(zhì)，應該指出，非(fēi)标準節流裝(zhuang)置不僅是指(zhi)那些節流裝(zhuang)置結構與标(biāo)難節流⛱️裝置(zhì)相異的，如果(guǒ)标準節流裝(zhuāng)置在偏離标(biao)準條件🐉下工(gong)作亦應稱爲(wei)非标準節流(liu)裝置，例如，标(biao)準孔闆在混(hun)相流或标準(zhǔn)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(dà)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(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(sǔn)用 羅洛斯管(guǎn)，道爾管，道爾(er)孔闆，雙重文(wén)丘裏噴嘴🙇♀️，通(tōng)🔴用文丘裏管(guǎn)，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(tóu)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(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(liú)件 層流流量(liàng)計；
8)脈動流節(jie)流裝置；
9)臨界(jie)流節流裝置(zhì) 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(chu)發展非标準(zhǔn)節流裝🚶♀️置的(de)要求，十餘年(nian)來ISO亦在不斷(duàn)制訂有關非(fei)标🐅準節流裝(zhuang)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(biao)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(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(zhan)流⛱️量儀表總(zǒng)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(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(zeng)☁️加，靜🔞壓力降(jiàng)低，于是在節(jiē)流件前後便(bian)産生了壓差(chà)。流體流量愈(yù)大，産生的壓(ya)差愈大，這樣(yàng)可依據壓差(chà)來衡💔量流量(liàng)的大小。這種(zhǒng)測量方法🔞是(shì)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(dìng)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(liú)裝置形式或(huo)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(yā)差也是不同(tóng)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(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(zhang)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(tiáo)件下上遊管(guan)道内徑，m；
P--差壓(ya)，Pa；
ρl--上遊流體密(mi)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(shù)，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(liǎng)類。
(1)實測量
1)d、D 式(shi)(4.1)中d與流量爲(wei)平方關系，其(qí)精确度對流(liu)量總精度影(yǐng)響🛀較大，誤差(chà)值一般應控(kong)制在±0.05%左右，還(hai)應計及工作(zuo)溫🤞度對材料(liao)🈲熱膨脹的影(yǐng)響。标準規定(dìng)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(ce)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(dù)要求較高♋外(wài)，還應考慮内(nei)徑偏差會對(dui)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(yīn)此，當不是成(cheng)套供應節流(liu)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(wei)置，亦就是說(shuo)，當追求差壓(yā)變送器高精(jing)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(xiāo)。
3)P 差壓P的精确(que)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(biàn)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(zheng)确的取壓孔(kǒng)及引壓管線(xian)的制造、安裝(zhuāng)及使用是保(bao)證獲得真實(shí)差壓值的🧡關(guān)鍵，這些影響(xiang)因素很多是(shì)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(mu)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(bú)經校準使💰用(yong))，在現場使用(yong)時複雜的情(qíng)況出現在實(shi)際的C值與标(biao)準确定的C值(zhí)不相符合。它(tā)們的偏離👅是(shi)由設計、制造(zao)💃、安裝及使用(yong)一系列因素(sù)造成的。應該(gai)明确，上述各(ge)環節全部嚴(yán)格遵循标準(zhǔn)的規定，其實(shi)際值才會與(yu)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(piān)離，有的可定(ding)量估算(可進(jin)行修正)，有的(de)隻能定性估(gu)計(不确定度(du)的幅值與方(fang)向💘)。但是在現(xian)實中，有時不(bú)僅是一個條(tiao)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(chà)。如果許多條(tiao)件同時偏❌離(li)，則缺少相關(guān)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(shēng)變化而引起(qi)的流出系數(shù)變化的修正(zheng)，它的誤差由(you)兩部分組成(chéng)：其一爲常用(yong)流量下ε的誤(wù)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(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(shi)流量計分類(lèi)如表4.1所示。
表(biǎo)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(shēng)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(she)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(qiu)裏噴👈嘴；5)錐形(xíng)入口孔闆；6)1/4圓(yuán)孔闆；7)圓缺孔(kǒng)闆；8)偏心孔闆(pǎn)；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(guǎn)；15)彎管；16)可換💋孔(kǒng)闆節流裝置(zhì)；17)臨界流節流(liú)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(jie)流🔴裝置；4)低壓(ya)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(zhì)；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(liú)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(li)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(wèi)靜壓的原理(li)工作，如均速(sù)💋管💋流量計。
3)水(shuǐ)力阻力式 依(yi)據流體阻力(lì)産生的壓差(cha)原理工作，檢(jian)測件爲毛細(xi)管束，又稱層(ceng)流流量計，一(yī)
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(xīn)力原理形✏️成(cheng)的壓㊙️差工作(zuo)，如彎管流量(liàng)計，環形管流(liu)量
計等。
5)動壓(ya)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(zhuàng)擊産生原理(lǐ)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(zhǔn)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(yi)塊加工成圓(yuán)形同心的具(jù)有銳利直角(jiao)邊緣的薄闆(pan)。孔闆開孔的(de)上遊側邊緣(yuán)應是銳利的(de)直角。标準孔(kong)闆有三種取(qǔ)👅壓方式：角接(jie)、法蘭及D-D/2取壓(ya)；如圖4.3所示。爲(wei)從兩個方向(xiàng)的任一個方(fāng)向測量流量(liang)，可采用對稱(chēng)孔闆，節🏃🏻流孔(kǒng)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(quán)部厚度不超(chāo)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(pen)嘴 有兩種結(jié)構形式：ISA 1932噴嘴(zuǐ)和長徑噴嘴(zui)。
a. ISA 1932噴嘴(圖4.4) 上遊(yóu)面由垂直于(yu)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(hóu)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(pen)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(wèi)1/4橢圓⁉️的☂️收縮(suō)段、圓筒形喉(hóu)部和可能有(yǒu)的凹槽或斜(xie)角組成的噴(pēn)嘴。長徑噴嘴(zuǐ)的取壓方式(shi)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(zhui)擴散段E組成(chéng)，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(shōu)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(shōu)💰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(qiu)裏噴嘴 由進(jin)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(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(suo)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(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(liǎng)個量中的小(xiao)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(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(rù)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(xian)；6-流向；7-取壓口(kǒu)；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(lǐ)及類型
超聲(shēng)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(chāo)聲波就可以(yi)檢測出💋流體(tǐ)的流❌速，從而(er)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(xiàng)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(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(shì)儀表，适于測(ce)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(chao)聲㊙️波流量比(bǐ)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(zu)力，儀表的安(ān)裝及檢修均(jun1)可不影響生(shēng)産管線運行(hang)因⁉️而是一種(zhǒng)理想的節能(néng)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(cè)量困難的🔴問(wèn)題，這是因爲(wèi)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(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(ke)避免。因爲各(gè)類超聲波流(liú)量計均可管(guǎn)外安裝、非接(jie)觸測流，儀表(biǎo)造價基本上(shàng)與被測管道(dào)口徑大小無(wú)關，而其它🍉類(lei)型的流量計(jì)随着口徑增(zēng)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(qi)🈲它類型流量(liàng)計的功能價(jià)格比越*。被認(ren)👄爲是較好的(de)大管徑流量(liang)測量儀表，多(duō)普勒法超聲(shēng)波流❓量計可(kě)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(liang)計測量水輪(lun)機進水量、汽(qi)輪機循環水(shui)量等大管徑(jìng)流量，比🔞過去(qu)的皮脫管流(liu)速計方便得(de)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(ming)渠、暗渠到500m寬(kuan)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(děng)參數的影響(xiǎng)，又可㊙️制成非(fēi)接觸及便攜(xié)式測量儀表(biǎo)，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(fang)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(liang)特點，再配以(yǐ)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(ji)的适應能力(li)也是其它儀(yí)表不可比拟(ni)的。超聲💁波流(liú)量計具有上(shàng)述一些優點(diǎn)因此👅它越來(lái)越受🔱到重視(shi)并且向産品(pǐn)系列化、通用(yòng)化發展，現已(yi)制成不同聲(sheng)道的标準型(xíng)、高溫型、防爆(bào)型、濕式型儀(yi)表以适應不(bú)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(ji)目前所存在(zài)的缺點主要(yao)是可測流體(ti)的💛溫度範圍(wéi)受超聲波換(huàn)能鋁及換能(néng)器與管道之(zhī)間⭐的耦合材(cái)料耐溫程度(dù)的限制，以及(jí)高溫下被測(cè)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(liú)量計複雜。這(zhè)是因爲，一🎯般(bān)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(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(shù)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(xu)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(xian)🔞，這也正是超(chao)聲波流量計(jì)隻有在集成(cheng)電路技術迅(xùn)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(shì)和累積系統(tǒng)三部分組成(chéng)。超聲波發射(she)換能器🌈将電(diàn)能轉換爲超(chao)聲🈚波能✉️量，并(bing)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(zǐ)線路放大并(bing)轉換爲代表(biao)流量的電信(xìn)号供給顯示(shì)和積算💜儀表(biao)進行顯示和(he)積算。這樣就(jiù)實現了流量(liang)的檢測🙇🏻和顯(xiǎn)示。
超聲波流(liu)量計常用壓(ya)電換能器。它(ta)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(dào)發射換能器(qi)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(ru)流體中🔅傳播(bo)，然⚽後由接收(shōu)換能器接收(shou)，并經壓電元(yuan)件變爲㊙️電能(néng)，以便檢測。發(fa)射⭐換能器利(lì)用壓電元件(jiàn)的逆壓電效(xiào)應，而接收換(huàn)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(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(zhen)動的方向性(xing)。壓電元🔆件材(cái)❤️料多采用锆(gào)钛酸鉛。爲固(gu)定壓電元件(jiàn)，使📞超聲波以(yi)合适的角度(du)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(qiu)強度高、耐老(lǎo)化，而且要求(qiu)超聲波經聲(sheng)楔後能量損(sun)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(tòu)明，可以觀察(chá)到聲楔中壓(yā)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(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(zhí)用數字💔量或(huo)模拟量顯示(shì)。
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(fǎ)、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(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(liang)和攜✌️帶，價格(gé)便宜但準确(que)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(zhí)接時差法、時(shí)差法、頻差法(fa)和相位差法(fa)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(fan)映流體的流(liu)速的，故又統(tǒng)💘稱爲傳播速(sù)度差法。其中(zhong)頻差法和時(shi)差法克服了(le)♊聲速随流體(ti)溫度變化帶(dài)來的誤差，準(zhǔn)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(bo)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(ti)中的傳播方(fāng)向随流體流(liú)速變化而産(chan)生偏移來反(fǎn)映流體流速(sù)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(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(liang)的，适用于含(han)懸浮顆粒、氣(qi)泡等流體流(liú)量測量。相關(guān)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(liú)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(que)🧑🏾🤝🧑🏼度高，适用範(fàn)圍廣。但相關(guān)器價🔞格貴，線(xian)路比較複雜(zá)。在微處理機(jī)✔️普及應用後(hou)，這個缺點可(ke)以克服。噪聲(shēng)法(聽音法)是(shì)利♍用管道内(nèi)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(bian)🥵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(zhì).流速分布情(qing)況♌、管路安裝(zhuang)地點以及對(dui)測量準确度(dù)的要求等因(yīn)素進行選擇(zé)。一般說來由(yóu)于工業生産(chǎn)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(zhi)有在管徑👅很(hěn)大時才㊙️采用(yong)直接時差法(fa)。對換能器安(an)裝方法的選(xuǎn)擇原則一般(bān)是：當流體沿(yán)管📧軸平行流(liú)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(huan)能器安裝間(jian)隔受到限制(zhi)時，采用V法或(huo)X法。當流場✌️分(fen)布不均勻而(ér)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(wù)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(hang)的弊病，因而(er)得以迅速發(fa)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(rán)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(dōu)爲多普勒超(chao)聲✂️波流量計(ji)應🧑🏾🤝🧑🏼用開辟廣(guang)闊前景。
流量(liàng)計的種類很(hen)多，一般市場(chǎng)上用得比較(jiao)廣泛的👄有：電(diàn)磁🐪流量計、渦(wō)街流量計、渦(wō)輪流量計、孔(kong)闆流量計、V錐(zhuī)流量計、金屬(shǔ)轉👈子流量計(jì)、玻璃轉子流(liu)量計、旋進旋(xuan)渦流量計、橢(tuǒ)圓齒輪流量(liàng)計、均速🏃🏻管流(liú)量計、超聲波(bo)流量計等。它(ta)們的安裝條(tiao)💁件對直管⁉️段(duàn)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(qián)5D後3D,對于流量(liàng)計前端有彎(wān)頭、閥門電磁(cí)流量計等的(de)直管段要求(qiu)就更高，高要(yao)求直管段是(shì)前50D後5D,因此在(zài)選👄購流量計(ji)時一定要考(kǎo)慮流量計現(xiàn)場安裝的環(huán)境、位♋置等因(yin)👨❤️👨素，從而選擇(ze)更加适合現(xiàn)場工礦的流(liu)量計。
現在流(liu)量計所需要(yào)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(li)
4、被測量介質(zhi)的流量
5、要求(qiu)的測量精度(dù)
6、現場工礦情(qíng)況
