測量不(bú)同的介質選(xuǎn)擇不同的流(liu)量計
廣州迪(di)川儀器儀表(biao)有限公司爲(wèi)了保證流量(liàng)儀表在生産(chan)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(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(bo)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(yóu)等油品介質(zhi)，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(xíng)爲智能電🤩磁(ci)流量計、超聲(shēng)波流量計。其(qi)他⛱️諸如渦街(jie)流量計、孔闆(pǎn)流量計等也(yě)可以。
五、污水(shui)、紙漿等渾濁(zhuo)液體介質，應(ying)選擇的流量(liang)計品種是：1、超(chāo)聲波流量計(jì)及智能電磁(cí)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(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(liàng)✏️計，使用該類(lèi)型的流量計(jì)測量帶有氣(qi)泡的流體，效(xiao)果十分好。 七(qī)、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(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(liu)量計。2、外夾式(shì)超聲波流量(liang)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(zǐ)流量計、節流(liu)式流量計、細(xi)縫流量計、容(rong)積流量計、電(dian)磁流量計、超(chāo)聲波流量計(ji)和✌️堰等。
流量(liang)測量方法和(hé)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(pǐn)種如此之♊多(duō)的原因就在(zai)于至今還沒(méi)找到一種對(dui)任何流體🔴、任(rèn)何量程、任何(he)❤️流動狀态以(yi)及任何使用(yòng)條件都适用(yòng)的流量儀表(biǎo)。
這60多種流量(liang)儀表,每種産(chan)品都有它特(te)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(liǎng)大類;按測量(liàng)🛀🏻目的又可分(fen)爲總量測量(liàng)✂️和流量🎯測量(liang),其儀表分别(bie)稱作總量表(biao)和流量計。
總(zǒng)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(yǐ)該時間的商(shāng)來表示,實際(ji)上流量計通(tong)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(liang)發訊裝置。因(yin)此,以嚴格🌈意(yì)義來分流量(liàng)計和👈總量表(biao)已無實際意(yì)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(guang)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(zǐ)流量計、渦輪(lun)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(liú)量計和插🐆入(rù)式流🔴量計、探(tàn)針式流量計(ji)，來分别闡述(shu)各🌈種流量計(jì)的原理、特點(diǎn)、應用概況及(ji)國内外的發(fā)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(shēng)的差壓,已知(zhī)的流體條件(jiàn)和檢測件與(yǔ)管道的幾何(he)尺寸來計算(suàn)流量的儀表(biǎo)。
差壓式流量(liang)計由一次裝(zhuang)置(檢測件)和(he)二次裝置(差(chà)🤩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(jì)、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(ji)電一體式差(chà)壓計,差壓變(bian)送器♊及流量(liàng)顯示儀表。它(ta)已發展爲三(sān)化(系列🔞化、通(tōng)用化及标準(zhǔn)化)程度很高(gao)的、種類規格(ge)龐雜的一大(dà)類儀表,它🌈既(jì)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(qí)作用原理可(kě)分爲:節流裝(zhuang)置、水力阻力(li)式、離心式、動(dòng)壓頭式、動壓(yā)頭增益式及(ji)💋射流式幾大(dà)類。
檢測件又(you)可按其标準(zhǔn)化程度分爲(wei)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(zhì)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(shì)成熟程度較(jiao)差的,尚未列(liè)入标準中的(de)檢測件🈲。
差壓(ya)式流量計是(shì)一類應用廣(guang)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(liàng)✂️計的問世,它(ta)的使用量百(bai)分數逐漸下(xia)降,但目前仍(réng)是重要的一(yi)類流🔞量計。
優(yōu)點:
(1)應用多的(de)孔闆式流量(liang)計結構牢固(gu),性能穩定可(ke)靠,使用壽命(mìng)長⚽;
(2)應用範圍(wéi)廣泛,至今尚(shang)無任何一類(lei)流量計可與(yu)之相❗比拟;
(3)檢(jian)測件與變送(song)器、顯示儀表(biao)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(sǔn)大(指孔闆、噴(pēn)嘴等)。
注：一種(zhǒng)新型産品：引(yǐn)進美國航天(tiān)*而開發的平(píng)衡流🐆量計🔴，這(zhe)種流量計的(de)測量精度是(shi)傳統節流裝(zhuāng)置的5-10倍，永9壓(ya)力損失1/3。壓力(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(dà)大減少流體(tǐ)運行的能力(lì)消耗。
應用概(gài)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(liang)♉中各種對象(xiàng)都有應用,如(rú)流體方面:單(dan)相、混相🙇♀️、潔淨(jìng)❗、髒污、粘性流(liú)等;工作狀态(tai)方面:常壓、高(gao)壓🌈、真空、常溫(wēn)、高溫、低溫等(deng);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(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(zi)流量計
浮子(zǐ)流量計,又稱(cheng)轉子流量計(jì),是變面積式(shi)流量計的一(yī)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(shou)的,從而使浮(fu)子可以在錐(zhui)管内🌈自由地(dì)上升和下降(jiàng)。
浮子流量計(ji)是僅次于差(chà)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(fāng)面有舉足輕(qing)🔅重的作用。
80年(nian)代中期,日本(ben)、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(fú)子流量計。
特(tè)點:
(1)玻璃錐管(guǎn)浮子流量計(ji)結構簡單,使(shǐ)用方便,缺點(diǎn)是耐壓力🔞低(dī),有玻璃管易(yi)碎的較大風(fēng)險;
(2)适用于小(xiao)管徑和低流(liú)速;
(3)壓力損失(shī)較低。
3.3容積式(shi)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(jīng)度高的一類(lèi)。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(chong)滿和排放該(gāi)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(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(ji)、濕式氣量計(ji)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(du)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(wu)需外部能源(yuán)可直接獲得(dé)累計,總量,清(qing)⛹🏻♀️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(jie)質種類、口徑(jìng)、介質工作狀(zhuàng)态局限性較(jiào)大;
(3)不适用于(yu)高、低溫場合(hé);
(4)大部分儀表(biǎo)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(ya)式流量計、浮(fú)子流量計并(bìng)列爲三類使(shǐ)用量大的流(liu)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(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(biǎo))的銷售金額(e)占流量儀表(biǎo)的13%~23%;我國約占(zhàn)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(yuan)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(du)式流量計中(zhōng)的主要種類(lèi),它采🥰用多葉(ye)片的轉子(渦(wo)輪)感受流體(ti)平均流速,從(cong)而且推導🈲出(chū)流量或總量(liang)的儀表。
一般(bān)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(liàng)計和容積式(shi)流量計、科裏(lǐ)奧利質量流(liú)量計稱爲流(liu)量計中三類(lèi)重複性、精度(dù)佳的産品,作(zuo)爲類型流量(liang)計之一,其産(chǎn)品已發展爲(wèi)多品種、多系(xi)列批量生産(chǎn)的規模。
優點(diǎn):
(1)高精度,在所(suǒ)有流量計中(zhong),屬于精确的(de)流量計;
(2)重複(fú)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(liàng)特性有較大(da)影響。
應用概(gai)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(ji)液體、無機液(ye)、液化氣、天然(ran)氣和低溫流(liu)體📞統在歐洲(zhōu)🈲和美🐅國,渦輪(lun)流量計在用(yong)量上是僅次(ci)于孔闆流量(liàng)計的天然計(ji)量儀表,僅荷(hé)蘭在天然氣(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(wo)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(dian)磁流量計
電(diàn)磁流量計是(shi)根據法拉弟(di)電磁感應定(ding)律制成的一(yī)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(kě)以解決其它(tā)流量計不⭕易(yì)應💃用的問題(ti),如髒污流、腐(fu)蝕流的測量(liàng)。
70、80年代電磁流(liú)量在技術上(shàng)有重大突破(po),使它成爲應(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(shàng)升。
優點:
(1)測量(liang)通道是段光(guang)滑直管,不會(hui)阻塞,适用于(yú)測量含固☀️體(tǐ)顆粒的液固(gù)二相流體,如(rú)紙漿、泥漿、污(wū)水等;
(2)不産生(sheng)流量檢測所(suo)造成的壓力(li)損失,節能效(xiao)果好;
(3)所測得(de)體積流量實(shí)際上不受流(liu)體密度、粘度(du)、溫度、壓力和(he)🏒電導🍓率變化(huà)的明顯影響(xiang);
(4)流量範圍大(dà),口徑範圍寬(kuān);
(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(dà)氣泡的液體(ti);
(3)不能用于較(jiào)高溫度。
應用(yong)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(xiao)口徑常用于(yú)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(hua)學工業的強(qiang)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(yè)、生物化學等(děng)有衛生要求(qiú)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(fang)一根非流線(xiàn)型遊渦發😍生(sheng)㊙️體,流✍️體🏃🏻在發(fa)生體兩側交(jiao)替地分離釋(shì)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(zhen)動體式、光電(diàn)式及超聲式(shì)等。
渦街流量(liàng)計是屬于年(nian)輕的一類流(liú)量計,但其發(fā)展迅速,目前(qian)已成爲通用(yong)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(gāo);
(4)範圍度寬;
(5)壓(ya)損小。
缺點:
(1)不(bú)适用于低雷(léi)諾數測量;
(2)需(xū)較長直管段(duan);
(3)儀表系數較(jiào)低(與渦輪流(liú)量計相比);
(4)儀(yí)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(bō)流量計是通(tong)過檢測流體(tǐ)流動對超聲(shēng)束(或🈲超聲脈(mo)沖)的👉作用以(yǐ)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(cha)🐕法(直接時差(chà)法、時差法、相(xiang)位差法和頻(pin)差法)、波束偏(piān)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(hé)電磁流量計(ji)一樣,因儀表(biǎo)流通通道⭕未(wèi)設置任何阻(zu)礙件,均屬*流(liu)量計,是适于(yu)解決流量測(ce)量困難問題(tí)的一類流量(liang)計,特别在大(dà)口徑流量測(cè)量方面有較(jiào)🌈突出的優點(dian),近✨年來它是(shì)發展迅速的(de)一類流🧡量計(ji)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(duì)無阻撓測量(liàng)的電磁流量(liang)計🚶♀️是一種補(bu)充。
缺點:
(1)傳播(bō)時間法隻能(néng)用于清潔液(yè)體和氣體;而(ér)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(tǐ)🔴;
(2)多普勒法測(ce)量精度不高(gao)。
應用概況:
(1)傳(chuan)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(fàng)液、:怪液、液化(huà)天然氣等;
(2)氣(qi)體應用方面(mian)在高壓天然(ran)氣領域已有(you)使用良好的(de)經🔞驗;
(3)多普勒(lè)法适用于異(yi)相含量不太(tai)高的雙相流(liú)體,例如:未處(chu)理污水、工廠(chang)排放液、髒流(liu)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(ke)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(liu)體在振動管(guan)中❗流✔️動時,産(chan)生與質量流(liú)量成正比的(de)科裏奧利力(li)🛀原理制成的(de)一種直接式(shi)質量流量儀(yi)表。
我國CMF的應(ying)用起步較晚(wǎn),近年已有幾(jǐ)家制造廠(如(ru)太行儀表廠(chang))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(rè)式流量計傳(chuan)感器包含兩(liǎng)個傳感元件(jiàn)，一個速度傳(chuan)感⚽器和一📐個(ge)溫度傳感器(qì)。它們自動地(dì)補償和校正(zhèng)氣體溫度變(biàn)化。儀表的電(dian)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(zhí)，使速度傳感(gan)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(jia)熱消耗的💜能(neng)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(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(xin)型儀表，區别(bie)于其它氣體(ti)流量計不需(xū)要進行壓力(li)和溫度修正(zheng)，直接測量氣(qì)體的質量流(liú)量，一支傳感(gan)器可以做到(dao)量程從極低(dī)到高量程。它(tā)适合單一氣(qì)體和固定比(bǐ)例多組份氣(qi)體的測量。
熱(re)式氣體質量(liàng)流量計是用(yong)于測量和控(kòng)制氣體質量(liang)流量的新型(xíng)儀表。可用于(yú)石油、化工、鋼(gang)鐵、冶金、電力(li)、輕工、醫藥、環(huan)🈲保等工業部(bù)門的空氣、烴(tīng)類氣體、可燃(ran)性氣體、煙道(dao)氣體的監測(cè)。
特 點
可靠性(xing)高 重複性好(hao) 測量精度高(gao) 壓損小
無活(huo)動部件 量程(cheng)比寬 響應速(su)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(liàng)
•壓縮空氣流(liú)量測量 •半道(dào)體芯片制造(zào)過程中氣體(ti)流量測💋量
•污(wu)水處理中氣(qi)體流量測量(liang) •加熱通風和(he)空調系統中(zhong)💛的氣體🥵流量(liàng)測量
•熔劑回(hui)收系統氣體(tǐ)流量測量 •燃(ran)燒鍋爐中燃(ran)燒氣體流🙇🏻量(liang)測量㊙️
•天然氣(qì)、火炬氣、氫氣(qì)等氣體流量(liang)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(lí)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(ming)渠流量計
與(yu)前述幾種不(bu)同,它是在非(fēi)滿管狀敞開(kai)渠道測量自(zi)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(shuǐ)流流量的稱(cheng)作明渠流量(liàng)計(open channel flowmeter)。
明渠流量(liàng)計除圓形外(wài),還有U字形、梯(ti)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(wū)水治理流入(ru)和排放渠;工(gong)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(tái),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(shù)據。
4, 新工作原(yuán)理流量儀表(biao)的研究和開(kāi)發
4.1 靜電流量(liàng)計
(electrostatic flowmeter)
日本東京(jīng)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(ji)的金屬測量(liàng)管絕緣地與(yu)管系連接,測(ce)量電🔴容器上(shàng)靜電荷便可(kě)知道測量管(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(he)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(jìn)于線性。
4.2 複合(he)效應流量儀(yi)表
(combined effects meter)
該儀表的(de)工作原理是(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(liang)。本儀表由美(měi)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(gǎn)器
(tachmetric flowrate sensor)
它是由俄(é)羅斯科學工(gōng)程中心工業(yè)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(zhuāng)2000餘台測量熱(re)水流量，連續(xu)使用8年),且還(hái)在改進以擴(kuò)大應用領域(yù)。
5, 幾種流量儀(yi)表應用和發(fā)展動向
5.1 科裏(lǐ)奧利質量流(liu)量計(CMF)
5.2 電磁流量(liàng)計(EMF)
EMF從50年代初(chū)進入工業應(yīng)用以來,使用(yong)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(zhan)16%~20%。
我國近年發(fā)展迅速,1994年銷(xiāo)售估計爲6500~7500台(tai)。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(jiē)流量計(USF)
USF在60年(nián)代後期進入(rù)工業應用,80年(nian)代後期起在(zài)各國流量‼️儀(yí)💯表銷售金額(e)中已占4%~6%。1992年世(shi)界範圍估計(ji)銷售量爲3.54.8萬(wan)台,同期國💰内(nèi)産品估計在(zai)8000~9000台。
5.4威力巴流(liu)量計
威立巴(bā)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(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(jié)論
由上述可(ke)知,流量計發(fa)展到今天雖(suī)然已日趨成(cheng)熟,但其種類(lei)仍然極其繁(fán)多,至今尚無(wú)一種對于任(rèn)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(yǒu)局限性。這就(jiu)❤️要求我們♊:
(1)在(zai)選擇儀表時(shi),一定要熟悉(xī)儀表和被測(ce)對象兩方面(mian)的情況,并要(yao)兼顧考慮其(qí)它因素,這樣(yang)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(shi)流量計
差壓(yā)式流量計(以(yǐ)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(cha)壓、已知的流(liu)體條件和檢(jiǎn)⭐測件與管道(dao)的幾何尺寸(cun)來測量流量(liàng)的儀表。DPF由一(yi)次裝置(檢測(cè)件)和二次裝(zhuang)置(差壓轉換(huan)和流量顯示(shì)儀表)組成。通(tōng)常以檢測件(jiàn)的型式對DPF分(fen)類，如孔👣扳流(liú)量計、文丘裏(lǐ)管流量✨計及(ji)均速管流量(liàng)計等。二次裝(zhuang)置爲各種機(ji)械、電子、機電(diàn)一體式差壓(ya)計，差壓變送(sòng)器和流量顯(xiǎn)示及計算儀(yí)表，它🈲已發展(zhǎn)爲三化⭐(系列(liè)化、通用化及(ji)标💃準化)程度(du)很高的種類(lèi)規格龐雜的(de)一大類儀表(biao)。差壓💃🏻計既可(ke)用于測量流(liú)量🔴參數🚶，也可(ke)測量其他參(cān)數(如壓力、物(wù)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(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(qi)标準化程度(dù)分爲标準型(xing)和非标💘準型(xíng)兩🔱大類。所謂(wei)标準節流裝(zhuang)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(qi)流量值并估(gū)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(ru)标準文件中(zhong)的檢測件。
标(biao)準型節流式(shì)DPF的發展經過(guò)漫長的過程(cheng)，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(de)普遍✔️的節流(liú)裝置--孔闆和(hé)噴嘴開始标(biāo)準化。現在标(biāo)準噴嘴的一(yi)種型式ISA l932噴🤞嘴(zuǐ)，其幾何形狀(zhuàng)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(yuǎn)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(shang)衆多研究成(cheng)果彙集到一(yi)起，它促進檢(jian)測件的理🚶♀️論(lun)和實踐向深(shēn)度和☂️廣度拓(tuò)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(shì)通過标準ISO 5167，至(zhì)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(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(guo)，反映✏️了此類(lei)檢測件的當(dāng)代科學與生(sheng)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(dai)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(yàn)數據的陳舊(jiu)性 ISO 5167中采用的(de)數據大多是(shi)30年代的試驗(yan)結果💁，今天無(wu)論節流裝置(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(jìn)行系統地試(shi)驗以獲得更(geng)高精确度及(jí)👅更可靠🍉的數(shù)據是必要的(de)。進入80年代美(měi)國💚和歐洲都(dou)進行大規模(mó)的試驗，爲修(xiū)訂ISO 5167打下基礎(chu)。
2) ISO 5167中關于直管(guǎn)段長度規定(dìng)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(yi)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(gui)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(yào)有孔徑與管(guan)徑的比值β、取(qǔ)壓🐉裝置、雷諾(nuò)數、節流件安(ān)裝偏心度、前(qian)後阻流件類(lèi)型及直管段(duàn)長度、孔闆入(rù)口邊緣尖銳(rui)度、管壁粗糙(cao)度、流體流動(dong)湍流度等，衆(zhōng)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(you)些規定并非(fei)科學地确定(ding)，而❤️是爲了取(qǔ)得一緻，不得(dé)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(du)、直角邊緣尖(jiān)銳度🎯、管道粗(cu)糙度、上遊流(liú)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(liàng)精确度提高(gao)的問題 鑒于(yu)節流式DPF在流(liú)量💋計中占有(yǒu)重要地位，提(ti)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(cè)量工作🔴者、流(liú)體力學與👅計(jì)算機技術工(gong)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(ou)洲開始進行(hang)大規模的孔(kong)闆流量計試(shi)🌐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(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(yan)究，爲修訂ISO 5167打(da)下技術基礎(chǔ)。1999年ISO發出ISO 5167的修(xiu)訂稿(ISO/CD 5167-1-4)，該文件(jiàn)爲委🥵員會草(cao)案，它在技術(shù)内容與編輯(jí)上都✍️有很大(da)改動✨，是一份(fèn)全新的标準(zhǔn)。本來預定于(yú)2026年1月🏃♀️在美國(guó)丹佛舉行的(de)ISO/TC30/SC2會議上審查(chá)通過爲DIS(标準(zhǔn)草案🔞)，但🐆是會(hui)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(zheng)式頒布尚不(bu)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(zhì)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(ling)一爲✔️節流🥵裝(zhuāng)置上遊側直(zhi)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(zhì)爲标準節流(liú)裝置，其他的(de)都稱爲非标(biāo)準節流裝置(zhì)，應該指出，非(fei)标準節💃🏻流裝(zhuāng)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(biāo)準條件下工(gōng)作亦應稱爲(wèi)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(zhun)節流裝置大(dà)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(pan)，半圓孔👨❤️👨闆等(deng)；
2)髒污介質用(yòng) 圓缺孔闆，偏(pian)心孔闆，環狀(zhuàng)孔闆，楔形孔(kong)闆☂️，彎管節流(liú)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(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(tóu)孔闆，端頭噴(pēn)嘴，Borda管等；
6)寬範(fàn)圍度節流裝(zhuāng)置 彈性加載(zǎi)可變面積可(ke)變壓頭🧑🏽🤝🧑🏻流量(liang)計(線性孔闆(pǎn))；
7)毛細管節流(liu)件 層流流量(liang)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(liu)節流裝置。
節(jie)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(duàn)制訂有關⁉️非(fei)标準節流裝(zhuang)置的技術文(wén)件，在它們不(bu)能成爲正式(shì)标準之前作(zuò)爲技術報告(gào)發表。可以預(yu)見，今後有可(ke)能若幹較爲(wèi)成熟的非标(biao)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(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(xiao)售台數約占(zhan)流量儀表總(zong)量(不包括*表(biao)和家用水表(biǎo)及玻璃管浮(fú)子流✂️量計)的(de)35%-42%(每年6萬-7萬台(tái))。
2 工作原理
2.1 基(jī)本原理
充滿(man)管道的流體(ti)，當它流經管(guan)道内的節流(liu)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(jiang)低，于是在節(jiē)流件前後便(bian)産生了壓差(cha)。流體流量愈(yu)大，産生的壓(yā)差愈大，這樣(yàng)可依據壓差(cha)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(liang)守恒定🐉律)和(he)伯努利方程(chéng)(能量守🔞恒定(ding)律)爲基礎的(de)。壓差的大小(xiǎo)👌不僅與流量(liàng)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(zhi)(密度、粘度)不(bu)同時，在同樣(yang)大小的流量(liang)下産生的壓(ya)差也是不同(tóng)的。
圖4.1 孔闆附(fù)近的流速和(hé)壓力分布
2.2 流(liu)量方程
式中(zhong) 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(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(tiao)件下上遊管(guǎn)道内徑，m；
P--差壓(yā)，Pa；
ρl--上遊流體密(mi)度，kg/m3。
由上式可(ke)見，流量爲C、ε、d、ρ、P、β(D)6個(ge)參數的函數(shù)，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(qí)精确度對流(liu)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(hái)應計及工作(zuo)溫度對🆚材料(liào)熱膨脹的影(yǐng)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(jun)值，誤🎯差不應(ying)大于±0.3%。除對數(shu)值測量精🏃♂️度(du)要求較高外(wai)，還應考慮内(nèi)徑偏差會對(duì)節流件上遊(yóu)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(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(liang)方程中與P是(shì)處于同等位(wèi)置，亦就是說(shuō)，當追求差壓(ya)變送🏃🏻♂️器高精(jīng)度等級時，絕(jue)不要忘記ρ的(de)測量🏃🏻精度亦(yi)應與之✍️相匹(pi)🏃♂️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(què)測量不應隻(zhi)限于選用一(yī)台高精度差(cha)壓變送器。實(shi)際上差壓變(biàn)送器能否接(jiē)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(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(guan)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(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(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(biao)準确⛱️定的☔C值(zhí)不相符合。它(ta)們的偏離✉️是(shi)由設計、制造(zao)、安裝及使用(yòng)一系列因素(su)造成的。應該(gāi)明确，上述各(gè)環節全部嚴(yan)格遵循标準(zhǔn)的規定，其實(shí)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(yīng)該指出，與标(biāo)準條件的偏(pian)離，有的可定(ding)量估算(可進(jìn)行修正)，有的(de)隻能定性估(gū)計(不确定度(dù)的幅值與方(fang)向)。但是在現(xiàn)實中，有時不(bu)僅是一個條(tiáo)件偏離，這就(jiù)帶來非常複(fu)雜的情📐況，因(yin)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(lí)，則缺少相關(guan)的資料可查(cha)。
2)ε 可膨脹性系(xi)數ε是對流體(tǐ)通過節流件(jiàn)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(you)兩部⁉️分組成(cheng)：其一爲常用(yòng)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(chà)。一般在低靜(jing)壓高差壓情(qíng)況，ε值有不可(ke)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(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(lèi) 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(dòng)壓增益式；6)射(she)流式
按結構(gòu)形式分類 1)标(biāo)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(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(huan)形孔🔅闆；13)道爾(ěr)🐇管；14)羅洛斯管(guǎn)；15)彎管；16)可換孔(kong)闆節流裝置(zhi)；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(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(liú)裝置🈲；6)寬範圍(wei)度節流裝置(zhì)🔞；7)臨界流節流(liu)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(ya)力能轉變爲(wèi)㊙️動能📞以産生(shēng)差壓的原理(li)工作，其檢測(cè)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(su)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(jiǎn)測件爲🔅毛細(xì)管束，又稱層(céng)流流量計，一(yi)
般用于微小(xiao)流量測量。
4)離(li)心式 依據彎(wan)曲管或環狀(zhuang)管産生離心(xin)力原理形成(chéng)的壓差工🈚作(zuo)，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(yuan)理工作，如皮(pí)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(liú)式差壓流量(liang)計。
3.2 按結構形(xing)式分類
1) 标準(zhun)孔闆 又稱同(tóng)心直角邊緣(yuan)孔闆，其軸向(xiang)截面如圖4.2所(suǒ)示。孔闆🔴是一(yī)塊加工成圓(yuán)形同心的具(ju)有銳利直角(jiao)邊緣的薄闆(pan)。孔闆開孔的(de)上遊側邊緣(yuan)應是銳利的(de)直角。标準孔(kong)闆有🧑🏾🤝🧑🏼三種取(qu)壓方式：角接(jie)、法蘭及D-D/2取壓(ya)；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(liang)，可采用對稱(cheng)孔闆，節流孔(kong)的兩個邊緣(yuan)均符合直角(jiao)邊緣孔闆上(shàng)遊邊緣的特(te)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(zhǔn)孔闆
圖4.3 孔闆(pan)的三種取壓(ya)方式
2) 标準噴(pen)嘴 有兩種結(jie)構形式：ISA 1932噴嘴(zuǐ)和長徑噴嘴(zuǐ)。
a. ISA 1932噴嘴(圖4.4) 上遊(yóu)面由垂直于(yú)軸的平面、廓(kuo)形爲圓周的(de)兩段弧🈲線所(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(qǔ)壓一種。
圖4.4 ISA 1932噴(pen)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(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(zhong)。
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(xing)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(jiā)工方🙇♀️法，有以(yi)下結構形式(shi)：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(you)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(kuò)散段組成，如(rú)圖4.7所示。
5)錐形(xing)入口孔闆 錐(zhui)形入口孔闆(pan)與标準孔闆(pǎn)相似，相當于(yú)一♍塊倒裝的(de)标準孔闆，其(qi)結構如圖4 . 8所(suo)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(ru)口 粗焊的鐵(tiě)闆入口
1 ±0.25D(100mm
L1=0.5D±0.05D L1=0.5D±0.05D
2 L2=1D或0.25D+250mm兩(liang)個量中的小(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(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(guǎn)
圖4.7 文丘裏噴(pēn)嘴
圖4.8 錐形入(rù)口孔闆
1一環(huan)隙；2-夾持環；3一(yi)上遊端面A；4-下(xià)遊端面B；
5-軸線(xian)；6-流向；7-取壓口(kǒu)；8-孔闆；
X-帶環隙(xì)的夾持環；Y-單(dan)獨取壓口
超(chao)聲波流量計(ji)的基本原理(lǐ)及類型
超聲(sheng)波在流動的(de)流體中傳播(bo)時就載上流(liu)體流速的信(xìn)息。因此通過(guo)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(chà)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(shēng)波流量計。起(qi)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(kai)始應用的一(yi)種
非接觸式(shi)儀表，适于測(ce)量不易接觸(chù)和觀察的流(liu)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(chao)聲波流量比(bǐ)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(ān)裝及檢修均(jun)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(liú)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(he)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(bo)流量計均👌可(kě)避免。因💔爲各(gè)類超聲波流(liú)量🔱計均可管(guan)外安裝、非接(jiē)觸測流，儀表(biao)造價基本上(shang)與被測管♌道(dao)口徑大小無(wú)關，而其它類(lèi)型的流量計(ji)随🈚着口徑增(zeng)加，造♊價大幅(fu)度增加，故口(kǒu)徑越大超聲(shēng)波流量計比(bi)相同功能其(qí)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(kě)用于下水道(dao)及排污水等(děng)髒污流的🧑🏾🤝🧑🏼測(cè)量。在發電廠(chang)中，用便攜式(shì)超聲波流📧量(liang)計測量水輪(lún)機進水量、汽(qi)輪機📞循環水(shuǐ)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(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(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(fei)接觸及便攜(xié)式測量儀表(biǎo)，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(fang)射性及易燃(ran)易爆介質的(de)流量測量問(wèn)題。另外，鑒于(yu)非接觸測量(liàng)特點，再配以(yǐ)合理的電子(zi)線路，一台儀(yí)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(ji)的🚩适應能力(li)也是其它儀(yi)表💚不可比拟(nǐ)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(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(tong)管道條件的(de)流量測量。
超(chāo)聲波流量計(jì)目前所存在(zai)的缺點主要(yào)是可測流體(tǐ)的溫度範圍(wéi)受超聲波換(huàn)能鋁及換能(neng)器與管道之(zhī)間的耦合材(cai)料耐🔞溫程度(du)的限制，以及(ji)高溫下被測(cè)流體傳聲速(su)🈲度的原🔴始數(shu)據不全。目前(qián)我國隻能用(yong)于測量200℃以下(xià)的流🍓體。另外(wài)，超聲波流量(liang)計的測量🐆線(xiàn)路比一般流(liú)量計複雜。這(zhe)是因爲，一般(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(yuē)爲1500m/s左右，被測(ce)流體流🈚速(流(liú)量)變化帶給(gei)聲速的變化(hua)量大也是10-3數(shù)量級.若要求(qiú)🧑🏽🤝🧑🏻測量流速的(de)準确度爲1%，則(ze)對聲速的測(ce)量準确度需(xu)爲10-5～10-6數量級，因(yin)此必須有完(wán)善👌的測量線(xiàn)路才能實現(xian)，這也正是超(chao)聲波流量計(ji)隻有在集成(cheng)電路技術迅(xun)速發展的前(qián)題下才能得(dé)到實際應用(yòng)的📱原因。
超聲(sheng)波流量計由(yóu)超聲波換能(neng)器、電子線路(lu)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(diàn)能轉換爲🐪超(chāo)聲波能量，并(bing)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(zi)線路放⭐大并(bìng)轉換爲代表(biǎo)流量的電信(xin)号供給顯🧑🏾🤝🧑🏼示(shì)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(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(xiao)應，采用适出(chu)的發射電路(lu)把電能加到(dào)發射換能器(qi)的壓電元件(jian)上，使其産生(sheng)超聲波振勸(quan)。超聲波以某(mou)一角度射入(rù)流體中傳播(bo)，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(fa)射換能器利(li)用壓電元件(jiàn)的逆壓電效(xiào)應，而接收換(huàn)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(chang)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(xing)。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(yi)合适⭐的角度(dù)🈲射入到流體(tǐ)中，需把元件(jian)故人聲楔中(zhōng)，構成🈚換能器(qì)整體(又稱探(tan)🏃♀️頭)。聲楔的材(cái)料不僅要求(qiu)強度高、耐老(lao)化，而且要求(qiu)超聲波經聲(shēng)🔱楔後能量損(sun)失小即透射(shè)系數接近1。常(chang)用的聲楔材(cai)料是有機玻(bo)璃，因爲它透(tòu)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(yě)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(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(shì)。
根據對信号(hao)檢測的原理(lǐ)，目前超聲波(bō)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(fa)、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(zhōng)以噪聲法原(yuan)理及結構簡(jiǎn)單，便于測量(liàng)和攜帶，價格(gé)便宜但準确(que)度較低，适于(yú)在流量測量(liang)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(fǎ)和相位差法(fa)的基本原理(lǐ)都是🐅通過測(cè)量超聲波脈(mo)沖順流和逆(nì)流傳報時速(sù)度之差💘來反(fǎn)映流體的流(liu)速的，故又統(tǒng)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(cǎi)用。按照換能(néng)器的配置方(fāng)法不同，傳播(bo)速度差撥又(you)分爲：Z法(透過(guo)😘法)、V法(反射法(fa))、X法(交叉法)等(deng)。波束偏移法(fa)是利用超聲(sheng)波束在💃流體(ti)中的傳播方(fang)向随流體流(liú)速變化而産(chan)生偏移來反(fan)映流體流🧑🏽🤝🧑🏻速(su)✂️的，低流速時(shí)，靈敏度很低(dī)适用性不大(da).多普勒法是(shi)利用聲學多(duō)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(què)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(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(yīn)而測量準确(què)度高，适用範(fan)圍廣。但相關(guān)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(shēng)🔴法(聽音法)是(shì)🏒利用管道内(nei)流體流動時(shi)産生的噪聲(sheng)與流體的流(liu)速有關的原(yuán)💔理，通過檢測(cè)噪聲表示流(liú)速或流量值(zhí)。其方法簡單(dān)，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(qíng)況、管路安裝(zhuang)地點以及對(dui)測量準确度(du)的要求等因(yin)素進行選擇(ze)。一般說來由(you)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(hěn)大時才🏃🏻采用(yong)直接時差法(fǎ)。對換能器安(ān)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(xiàng)與管鈾不平(ping)行或管路安(an)裝地點使換(huàn)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(er)表前🤟直管段(duàn)又較短時，也(ye)可采用多聲(shēng)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(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(du)塞、磨損、附着(zhe)而不能運㊙️行(háng)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(rán)料的輸送和(hé)應用以及燃(rán)⭕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(jì)應用開辟廣(guang)闊前景。
流量(liàng)計的種類很(hěn)多，一般市場(chǎng)上用得比較(jiào)廣泛的有🚶：電(dian)磁流量🥰計、渦(wō)街流量計、渦(wō)輪流量計、孔(kong)闆流量計、V錐(zhui)流量計、金屬(shǔ)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(liang)計、均速🐉管流(liu)量計、超🐕聲波(bō)流量計等。它(tā)們的安裝條(tiao)件對直管段(duàn)的要求V錐流(liú)量計是☁️低，而(er)電磁、渦街、孔(kong)闆等對直管(guǎn)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(qiu)就更高，高要(yào)求直管段🈲是(shì)前50D後5D,因此在(zài)選購流量計(ji)時一定要考(kao)慮流量計現(xiàn)場安裝的環(huan)境、位置等因(yīn)素，從而選擇(zé)更加适合現(xian)場工礦的流(liú)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(li)
4、被測量介質(zhi)的流量
5、要求(qiú)的測量精度(dù)
6、現場工礦情(qing)況
