測量不同的(de)介質選擇不同(tong)的流量計
廣州(zhōu)迪川儀器儀表(biǎo)有限公司爲了(le)保證流量儀表(biao)在生⭕産現場過(guò)程中發揮好、精(jing)确的使用，流量(liàng)計的選擇，必須(xū)要根據生産現(xiàn)場需要計量的(de)介質而定⛹🏻♀️。
一、氣(qi)體介質，應選擇(ze)的流量計品種(zhong)是：1、超聲波氣體(tǐ)流量計。2、渦街✂️流(liu)量計。如氣體溫(wen)度超過300℃,可選氣(qì)壓式流量💋計。
二(er)、石油、柴油等油(yóu)品介質，應選擇(ze)的流量計品種(zhong)是：超聲波流量(liàng)計。
三、砂漿、電粉(fen)漿等大濃度、固(gu)體顆粒含量大(dà)的介質，應選擇(ze)🤞的流量計品種(zhong)是：電磁流量計(jì)。 四、自來水大流(liú)量的介質，應選(xuǎn)擇的流💘量計品(pin)種是：适用選型(xíng)爲♊智能電磁流(liú)量計、超聲波流(liu)量計。其他🈲諸如(rú)渦街流量計、孔(kong)闆流量計等也(yě)可以。
五、污水、紙(zhi)漿等渾濁液體(ti)介質，應選擇的(de)流量計品種是(shì)：1、超聲波流量計(jì)及智能電磁流(liú)量計。但在選用(yong)電磁流量計時(shi)要考🌈慮液體中(zhong)不含較多空氣(qì)或氣泡。 六、帶有(yǒu)較多氣泡的液(ye)體介質，應選擇(zé)的流量計品種(zhǒng)是：超♉聲波流量(liàng)✨計，使用該♋類型(xing)的流量計測量(liàng)📱帶有氣泡的流(liú)體，效果十分好(hǎo)。 七、純淨水、除鹽(yán)水等電導率低(dī)的介質，應選擇(zé)的流🈲量計品種(zhǒng)是：超聲波流量(liàng)計非常适合測(ce)量這類流體。 八(ba)、酸、堿液等強腐(fu)蝕性介質，應選(xuan)擇的流量計品(pin)種是：1、抗酸堿内(nei)襯的電磁流量(liang)計。2、外夾式超🏃♀️聲(sheng)波流✔️量計。
用以(yi)測量管路中流(liú)體流量(單位時(shí)間内通過的流(liu)☔體🔞體積)的儀表(biao)。有轉子流量計(jì)、節流式流量計(ji)、細縫流量計、容(róng)積流量計、電磁(cí)流量計、超聲波(bo)流量計和🚶堰等(děng)。
流量測量方法(fa)和儀表的種類(lèi)繁多,分類方法(fa)也很❓多。至今爲(wei)止,可供工業用(yòng)的流量儀表種(zhong)類達60種之💋多。品(pǐn)種如此之多的(de)原因就在于至(zhi)今還沒找到一(yi)種對任何流體(tǐ)☎️、任何量🔴程、任何(hé)流動狀态以及(ji)任何使用條件(jian)都适用的流量(liang)儀表。
這60多種流(liu)量儀表,每種産(chan)品都有它特定(ding)的适用性,也都(dōu)有它的局限性(xìng)。按測量對象劃(hua)分就有封閉管(guǎn)⭐道和明渠兩大(dà)類;按測量目的(de)又可分爲總量(liàng)測量和流量測(ce)量,其儀表分别(bie)稱作總量表和(he)流量計。
總量表(biao)測量一段時間(jian)内流過管道的(de)流量,是以短暫(zan)時間内流過的(de)總量除以該時(shi)間的商來表示(shì),實際上流量計(ji)通常亦備有累(lèi)積流量裝置,做(zuo)總量表使用,而(ér)總量表亦備有(yǒu)流量發訊裝置(zhì)。因此,以嚴格意(yì)義來分流量計(ji)和總量表已無(wu)實際意義。
按測(ce)量原理分有力(lì)學原理、熱學原(yuán)理、聲學原理、電(dian)學👅原理、光學原(yuan)理、原子物理學(xué)原理等。
按照目(mu)前流行、廣泛的(de)分類法,即分爲(wèi):容積式流量🐪計(jì)🐆、差壓💞式🔴流量計(jì)、浮子流量計、渦(wō)輪流量計、電磁(ci)流量計、流體🔞振(zhen)蕩🧡流量計中的(de)渦街流量計、質(zhi)量流量💞計和插(cha)入式流量計、探(tàn)針式流量計，來(lai)分别闡述各種(zhǒng)流量計的原理(li)、特點、應用概況(kuang)及國内❌外的發(fā)展⛱️情況。
差壓式(shi)流量計是根據(ju)安裝于管道中(zhōng)流量檢測件産(chǎn)生的差壓,已知(zhī)的流體條件和(he)檢測件與管道(dào)的幾何🈲尺寸🧑🏽🤝🧑🏻來(lái)計算流量的儀(yí)表。
差壓式流量(liang)計由一次裝置(zhì)(檢測件)和二次(cì)裝置(差壓轉換(huan)🌂和流量顯示儀(yí)表)組成。通常以(yi)檢測件形式對(dui)差壓式流量🏃♂️計(jì)分類,如孔闆流(liu)量計、文丘裏流(liú)量計、均速管流(liu)量計等。
二次裝(zhuāng)置爲各種機械(xiè)、電子、機電一體(ti)式差壓計,差🔅壓(ya)變📐送器及🧡流量(liang)顯示儀表。它已(yi)發展爲三化(系(xì)列化、通用化💘及(jí)标準化)程度很(hen)高的、種類規格(gé)龐雜的一大類(lèi)儀表,它既可測(cè)量流量參數,也(yě)可測量其它‼️參(cān)數(如壓力、物位(wèi)、密🤟度等)。
差壓式(shi)流量計的檢測(cè)件按其作用原(yuán)理可分爲:節流(liú)㊙️裝置、水力阻力(li)式、離心式、動壓(ya)頭式、動壓頭增(zeng)益🏃🏻式及射流🍓式(shì)幾大類㊙️。
檢測件(jian)又可按其标準(zhun)化程度分爲二(er)大類:标準的和(he)非标準⭐的。
所謂(wei)标準檢測件是(shi)隻要按照标準(zhǔn)文件設計、制造(zao)、安裝和使用,無(wu)須經實流标定(ding)即可确定其流(liu)量值和估算測(cè)量誤差。
非标準(zhǔn)檢測件是成熟(shú)程度較差的,尚(shàng)未列入标準中(zhong)的檢測☀️件。
差壓(ya)式流量計是一(yi)類應用廣泛的(de)流量計,在各類(lei)流🌍量✨儀🔞表中其(qí)使用量占居*。近(jìn)年來,由于各種(zhǒng)新型流量計的(de)問世,它的使用(yòng)量百分數逐漸(jian)下降,但目前仍(réng)是重要的一類(lei)流量計。
優點:
(1)應(yīng)用多的孔闆式(shi)流量計結構牢(láo)固,性能穩定可(ke)靠,使用壽命長(zhǎng)🈲;
(2)應用範圍廣泛(fan),至今尚無任何(hé)一類流量計可(ke)與之相比拟;
(3)檢(jiǎn)測件與變送器(qi)、顯示儀表分别(bie)由不同廠家生(shēng)産,便于規模經(jing)濟生産。
缺點:
(1)測(ce)量精度普遍偏(pian)低;
(2)範圍度窄,一(yi)般僅3:1~4:1;
(3)現場安裝(zhuang)條件要求高;
(4)壓(yā)損大(指孔闆、噴(pēn)嘴等)。
注：一種新(xin)型産品：引進美(měi)國航天*而開發(fa)的平衡流量計(jì)，這㊙️種流量計的(de)測量精度是傳(chuán)統節流裝置的(de)5-10倍，永9壓力損失(shi)1/3。壓力📧恢複快2倍(bèi)，小直管段可以(yi)小至1.5D，安裝和使(shi)用方便，大大減(jiǎn)少流體運行的(de)能力消耗。
應用(yòng)概況:
差壓式流(liu)量計應用範圍(wei)特别廣泛,在封(fēng)閉管道的流量(liàng)測量中各種對(duì)象都有應用,如(ru)流體方面:單相(xiàng)、混相、潔淨、髒污(wu)、粘性流等;工作(zuo)狀态方面:常壓(ya)、高壓💜、真空、常溫(wen)、高溫、低溫等🔅;管(guan)徑方㊙️面:從幾mm到(dao)幾m;流動條件方(fāng)面:亞音速、音速(sù)、脈動流等。它在(zài)各工業部門的(de)用量約占流量(liàng)計全部用量的(de)1/4~1/3。
3.2 浮子流量計
浮(fú)子流量計,又稱(chēng)轉子流量計,是(shì)變面積式流量(liang)計的✏️一種,在一(yi)🛀🏻根由下向上擴(kuò)大的垂直錐管(guan)中,圓形橫截面(mian)的⁉️浮子的重力(li)是由液體動力(lì)承受的,從而使(shi)浮子可以在錐(zhui)管内自由地♋上(shàng)升和下降。
浮子(zi)流量計是僅次(cì)于差壓式流量(liang)計應用範圍寬(kuan)廣的⭕一類流量(liang)計,特别在小、微(wēi)流量方面有舉(ju)足輕🏃♀️重的作用(yòng)。
80年代中期,日本(ben)、西歐、美國的銷(xiāo)售金額占流量(liàng)儀表的🈲15%~20%。中國産(chan)🙇♀️量🚩1990年估計在12~14萬(wàn)台,其中95%以上爲(wei)玻璃錐管浮子(zi)流量🌈計。
特點:
(1)玻(bo)璃錐管浮子流(liú)量計結構簡單(dān),使用方便,缺點(diǎn)是耐壓力👌低🔅,有(yǒu)玻璃管易碎的(de)較大風險;
(2)适用(yòng)于小管徑和低(di)流速;
(3)壓力損失(shī)較低。
3.3容積式流(liu)量計
容積式流(liú)量計,又稱定排(pái)量流量計,簡稱(chēng)PD流量計,在💯流量(liàng)儀表中是精度(du)高的一類。它利(li)用機械測量元(yuan)件把流體❤️連續(xu)🥰不斷💃地分割成(cheng)單個已知的體(ti)積部分,根據😘測(cè)量室逐次重複(fú)地充滿和排放(fàng)該體積部⁉️分流(liu)體的次數來測(cè)量流體體積總(zǒng)量。
容積式流量(liàng)計按其測量元(yuan)件分類,可分爲(wèi)橢圓齒🌈輪流量(liàng)計、刮闆流量計(ji)、雙轉子流量計(jì)、旋轉活塞流量(liang)計、往複活塞流(liú)量🔱計、圓盤流量(liang)計、液封轉筒式(shì)流🈲量計、濕式氣(qi)量計及膜式氣(qi)量計等。
優點:
(1)計(ji)量精度高;
(2)安裝(zhuāng)管道條件對計(jì)量精度沒有影(ying)響;
(3)可用于高粘(zhan)度液體的測量(liang);
(4)範圍度寬;
(5)直讀(dú)式儀表無需外(wai)部能源可直接(jiē)獲得累計,總量(liang)💘,清晰明了,操作(zuò)簡便。
缺點:
(1)結果(guo)複雜,體積龐大(dà);
(2)被測介質種類(lei)、口徑、介質工作(zuo)狀态局限性較(jiào)大;
(3)不适用于高(gāo)、低溫場合;
(4)大部(bu)分儀表隻适用(yòng)于潔淨單相流(liu)體;
(5)産生噪聲及(jí)振動。
應用概況(kuang):
容積式流量計(ji)與差壓式流量(liang)計、浮子流量計(jì)并列爲三類使(shi)用量大的流量(liàng)計,常應用于昂(ang)貴介質(油品、天(tiān)然氣✌️等)的🔴總量(liang)測量。
工業發達(da)國家近年PD流量(liang)計(不包括家用(yòng)煤氣表和家用(yòng)♈水表)的銷售金(jīn)額占流量儀表(biao)的13%~23%;我國約占20%,1990年(nian)🤞産量(不包括家(jia)用煤氣表)估計(ji)爲34萬台,其中橢(tuǒ)圓齒輪式和腰(yāo)輪式分别約占(zhàn)70%和20%。
3.4 渦輪流量計(ji)
渦輪流量計,是(shì)速度式流量計(ji)中的主要種類(lei),它采用多葉片(piàn)的轉子(渦輪)感(gǎn)受流體平均流(liú)速,從而且推導(dǎo)出流量或總量(liang)的儀表。
一般它(ta)由傳感器和顯(xiǎn)示儀兩部分組(zu)成,也可做成整(zheng)體式✨。
渦輪流量(liàng)計和容積式流(liú)量計、科裏奧利(lì)質量流量計稱(cheng)爲🔆流量計中三(san)類重複性、精度(dù)佳的産品,作爲(wei)類型☂️流量計之(zhi)一,其産品已發(fa)展爲多品種、多(duō)系列批量生産(chan)的規模。
優點:
(1)高(gāo)精度,在所有流(liu)量計中,屬于精(jing)确的流量計;
(2)重(zhòng)複性好;
(3)元零點(dian)漂移,抗幹擾能(neng)力好;
(4)範圍度寬(kuān);
(5)結構緊湊。
缺點(dian):
(1)不能長期保持(chi)校準特性;
(2)流體(ti)物性對流量特(te)性有較大影響(xiang)。
應用概況:
渦輪(lún)流量計在以下(xia)一些測量對象(xiàng)獲得廣泛應用(yong):石油、有機🐪液體(ti)、無機液、液化氣(qì)、天然氣和低溫(wen)流體統在歐洲(zhou)和美國,渦輪流(liu)🔴量計在用量上(shàng)是僅次于孔闆(pǎn)流量計的天然(ran)計量儀表,僅荷(he)蘭在天然氣管(guan)線上就采用了(le)2600多台各種尺寸(cun)💃🏻,壓力從0.8~6.5MPa的氣體(tǐ)渦輪流量計,它(ta)們已成爲優良(liáng)的天然氣計量(liang)儀表。
3.5電磁流量(liang)計
電磁流量計(ji)是根據法拉弟(di)電磁感應定律(lü)制成的一種測(cè)量導✏️電性液體(ti)的儀表。
電磁流(liu)量計有一系列(lie)優良特性,可以(yi)解決其它流量(liang)計不易♍應用的(de)問題,如髒污流(liu)、腐蝕流的測量(liàng)。
70、80年代電磁流量(liang)在技術上有重(zhong)大突破,使它成(cheng)爲應用廣泛🔞的(de)一類流量計,在(zai)流量儀表中其(qi)使用量百分數(shu)不斷上升⭐。
優點(dian):
(1)測量通道是段(duàn)光滑直管,不會(hui)阻塞,适用于測(ce)量含固體顆粒(lì)的液固二相流(liú)體,如紙漿、泥漿(jiāng)、污水等;
(2)不産生(shēng)流量檢測所造(zào)成的壓力損失(shi),節能效果好;
(3)所(suǒ)測得體積流量(liang)實際上不受流(liu)體密度、粘度、溫(wen)度🤞、壓力和㊙️電導(dao)率變化的明顯(xiǎn)影響;
(4)流量範圍(wéi)大,口徑範圍寬(kuān);
(5)可應用腐蝕性(xing)流體。
缺點:
(1)不能(néng)測量電導率很(hen)低的液體,如石(shí)油制品;
(2)不能測(ce)量氣體、蒸汽和(he)含有較大氣泡(pao)的液體;
(3)不能用(yòng)于較高溫度。
應(ying)用概況:
電磁流(liu)量計應用領域(yu)廣泛,大口徑儀(yi)表較多應用于(yú)給排水工程;中(zhong)小口徑常用于(yu)高要求或難測(cè)場合,如⭕鋼鐵工(gōng)業高爐風口冷(leng)卻水控制,造紙(zhǐ)工業測量紙漿(jiang)液和黑液,化學(xue)工業的強腐蝕(shi)液,有色冶金工(gong)業的礦漿;小口(kou)徑、微小口徑👉常(chang)用于醫藥工業(ye)、食品工業、生物(wu)化學等有衛生(sheng)要求的場所。
3.6 渦(wō)街流量計
渦街(jiē)流量計是在流(liú)體中安放一根(gen)非流線型遊渦(wo)發生體,流體💁在(zai)發生體兩側交(jiāo)替地分離釋放(fàng)出兩串規則地(di)交錯排列的遊(yóu)渦的儀表。
渦街(jie)流量計按頻率(lǜ)檢出方式可分(fèn)爲:應力式、應變(biàn)式、電容式、熱敏(min)式、振動體式、光(guang)電式及超聲式(shì)等。
渦街流量計(ji)是屬于年輕的(de)一類流量計,但(dàn)其發展💁迅速,目(mù)前已成爲通用(yòng)的一類流量計(ji)。
優點:
(1)結構簡單(dān)牢固;
(2)适用流體(tǐ)種類多;
(3)精度較(jiào)高;
(4)範圍度寬;
(5)壓(yā)損小。
缺點:
(1)不适(shi)用于低雷諾數(shù)測量;
(2)需較長直(zhi)管段;
(3)儀表系數(shù)較低(與渦輪流(liú)量計相比);
(4)儀表(biao)在脈動流、多相(xiang)流中尚缺乏應(yīng)用經驗。
3.7 超聲波(bo)流量計
超聲波(bo)流量計是通過(guo)檢測流體流動(dòng)對超聲束(或🏒超(chao)聲脈沖)的作用(yòng)以測量流量的(de)儀表。
根據對信(xin)号檢測的原理(li)超聲流量計可(ke)分爲傳播速度(du)差法(直接時差(cha)法、時差法、相位(wei)差法和頻差法(fa))、波束偏移法、多(duō)普勒法、互相關(guan)法、空間濾法及(jí)噪聲法等。
超聲(shēng)流量計和電磁(ci)流量計一樣,因(yīn)儀表流通通道(dao)未設置💁任何阻(zǔ)礙件,均屬*流量(liàng)計,是适于解決(jue)流量測量困難(nan)問題的一🈲類流(liú)量計,特别在大(da)口徑流量測量(liàng)方面有較突出(chu)的優點,近💃🏻年來(lai)它是發展迅速(sù)的一類流🧑🏽🤝🧑🏻量計(jì)之一。
優點:
(1)可做(zuo)非接觸式測量(liang);
(2)爲無流動阻撓(nao)測量,無壓力損(sǔn)失;
(3)可測量非導(dǎo)電性液體,對無(wu)阻撓測量的電(diàn)磁流量計🙇🏻是一(yi)種補充。
缺點:
(1)傳(chuán)播時間法隻能(néng)用于清潔液體(ti)和氣體;而多普(pǔ)勒法隻㊙️能❄️用于(yu)測量含有一定(dìng)量懸浮顆粒和(he)氣泡的液體;
(2)多(duō)普勒法測量精(jīng)度不高。
應用概(gài)況:
(1)傳播時間法(fǎ)應用于清潔、單(dan)相液體和氣體(ti)。典型應💔用有♍工(gong)廠排放液、:怪液(yè)、液化天然氣等(děng);
(2)氣體應用方面(miàn)在高壓天然氣(qì)領域已有使用(yòng)良好的🧑🏾🤝🧑🏼經驗;
(3)多(duo)普勒法适用于(yu)異相含量不太(tai)高的雙相流體(ti),例如:未處理污(wū)水、工廠排放液(yè)、髒流程液;通常(chang)不适用于非常(chang)清潔的液體。
[編(bian)輯本段]3.8 科裏奧(ào)利質量流量計(jì)
科裏奧利質量(liàng)流量計(以下簡(jian)稱CMF)是利用流體(ti)在振動管中流(liú)動時,産生與質(zhi)量流量成正比(bǐ)的科裏奧💚利力(li)原理制成的一(yi)🌈種直接式質量(liàng)流量儀表。
我國(guó)CMF的應用起步較(jiao)晚,近年已有幾(ji)家制造廠(如太(tài)行儀表📧廠)自行(hang)開發供應市場(chang);還有幾家制造(zao)廠組建合資企(qi)業或引用生産(chan)系列儀表。
熱式(shi)氣體質量流量(liang)計
熱式流量計(jì)傳感器包含兩(liang)個傳感元件，一(yī)個速度傳感器(qi)和一個溫度傳(chuán)感器。它們自動(dòng)地補償和校📞正(zhèng)氣體溫度變☀️化(hua)。儀⚽表的電加熱(rè)部分将速度傳(chuan)感器加熱到高(gāo)于⭐工況溫💔度的(de)某一個定值，使(shi)速度傳感器和(hé)測量工況溫度(dù)的傳感器之間(jian)形成恒定溫差(cha)。當保持溫差不(bú)變時，電加熱消(xiāo)耗的⛱️能量，也可(ke)以🌈說熱消散值(zhi)🏒，與🌂流過氣體的(de)質量流量成正(zheng)比。
熱式氣體質(zhi)量流量計即Mass Flow Meter(縮(suō)寫爲MFM)，它是氣體(tǐ)流量計量中新(xīn)型儀表，區别于(yú)其它氣體流量(liàng)計不需要進行(hang)壓力和溫度修(xiū)正，直接測量氣(qì)體的質量流量(liang)，一支傳感器可(kě)以做到量程從(cóng)極低到高量程(chéng)。它适合單一氣(qì)體和固定比例(lì)多組份氣體的(de)測量。
熱式氣體(tǐ)質量流量計是(shi)用于測量和控(kong)制氣體質量流(liú)量的新型儀表(biǎo)。可用于石油、化(huà)工、鋼鐵、冶金、電(diàn)💋力、輕工、醫藥、環(huán)保等工業部門(mén)的空氣、烴類氣(qi)體、可燃性氣😘體(tǐ)、煙道氣體的監(jiān)測。
特 點
可靠性(xing)高 重複性好 測(ce)量精度高 壓損(sun)小
無活動部件(jian) 量程比寬 響應(ying)速度快 無須溫(wen)壓補償💁
應 用
•工(gong)業管道中氣體(ti)質量流量測量(liang) •煙囪排出的煙(yān)氣流速測🌏量
•煅(duàn)燒爐煙道氣流(liu)量測量 •燃氣過(guo)程中空氣流量(liàng)測量
•壓縮空氣(qì)流量測量 •半道(dao)體芯片制造過(guò)程中氣體流💘量(liàng)測量
•污水處理(li)中氣體流量測(cè)量 •加熱通風和(he)空調系統中的(de)氣體流量測量(liàng)
•熔劑回收系統(tǒng)氣體流量測量(liang) •燃燒鍋爐中燃(rán)燒氣體流量測(ce)🐇量♍
•天然氣、火炬(ju)氣、氫氣等氣體(ti)流量測量
•啤酒(jiu)生産過程中二(èr)氧化碳氣體流(liu)量測量
•水泥、卷(juan)煙、玻璃廠生産(chan)過程中氣體質(zhi)量流量測量
如(rú)：美國SIERRA
中國DSN
3.9 明渠(qu)流量計
與前述(shu)幾種不同,它是(shi)在非滿管狀敞(chang)開渠道測量自(zi)🌈由表面自然流(liú)的流量儀表。
非(fei)滿管态流動的(de)水路稱作明渠(qú),測量明渠中水(shui)流流量的稱作(zuo)明渠流量計(open channel flowmeter)。
明(ming)渠流量計除圓(yuan)形外,還有U字形(xing)、梯形、矩形等多(duō)種形狀。
明渠流(liu)量計應用場所(suǒ)有城市供水引(yǐn)水渠;火電廠引(yǐn)🏒水和排水渠、污(wu)水治理流入和(he)排放渠;工礦企(qi)業水排放以及(jí)水利工程和👌農(nong)業灌溉用渠道(dao)。有人估計1995台,約(yuē)占流量儀表整(zhěng)體的1.6%,但是國内(nèi)應用尚無估💔計(ji)數據。
4, 新工作原(yuan)理流量儀表的(de)研究和開發
4.1 靜(jìng)電流量計
(electrostatic flowmeter)
日本(ben)東京技術學院(yuan)研制适用于石(shí)油輸送管線低(dī)導電液體流量(liang)測量的靜電流(liu)量計。
靜電流量(liàng)計的金屬測量(liang)管絕緣地與管(guan)系連接,測量電(diàn)容器上✂️靜電荷(hé)便可知道測量(liang)管内的電荷。他(ta)❗們分☔别作了内(nei)徑4~8mm銅、不鏽鋼等(děng)金屬和塑料測(ce)量管儀表的實(shi)流試驗,試驗表(biǎo)明流量與電荷(he)之間接近✏️于線(xiàn)性。
4.2 複合效應流(liu)量儀表
(combined effects meter)
該儀表(biao)的工作原理是(shì)基于流體的動(dong)量和壓力作用(yong)于儀表腔體産(chan)生的變形,測量(liang)複合效應的變(bian)形求取流量。本(běn)儀表由美國😘GMI工(gōng)程和管理學院(yuàn)開發,已🚶申請兩(liǎng)項專力。
4.3 轉速表(biǎo)式流量傳感器(qi)
(tachmetric flowrate sensor)
它是由俄羅斯(si)科學工程中心(xīn)工業儀表公司(si)開發，是基于懸(xuán)浮🚩效應理論研(yán)制的。該儀表已(yi)在若幹現場成(chéng)功的應用(例如(rú)在核♉電站安裝(zhuang)2000餘台測量熱水(shui)流量，連續使用(yong)8年),且還❤️在改進(jìn)以擴大應用領(ling)域。
5, 幾種流量儀(yi)表應用和發展(zhan)動向
5.1 科裏奧利(lì)質量流量計(CMF)
5.2 電磁(ci)流量計(EMF)
EMF從50年代(dai)初進入工業應(yīng)用以來,使用領(ling)域日益擴展🐅,80年(nian)代後期起在各(ge)國流量儀表銷(xiao)售金額中已占(zhan)16%~20%。
我國近年發展(zhan)迅速,1994年銷售估(gu)計爲6500~7500台。國内已(yǐ)生産大口徑🏃🏻爲(wei)2~6m的ENF,并有實流校(xiao)驗口徑3m的設備(bèi)能力。
5.3 渦街流量(liàng)計(USF)
USF在60年代後期(qī)進入工業應用(yong),80年代後期起在(zai)各國流量儀表(biǎo)☁️銷售金額中已(yi)占4%~6%。1992年世界範圍(wéi)估計銷售量爲(wèi)3.54.8萬台,同期國内(nèi)産品估計在8000~9000台(tái)。
5.4威力巴流量計(jì)
威立巴流量計(jì)計采用了*符合(hé)空氣動力學原(yuán)理的工程結構(gòu)設計，是一種在(zài)精度、功效及可(kě)靠方面達到了(le)無比卓yue程🛀🏻度的(de)🔱傳感元件。
6, 結論(lun)
由上述可知,流(liú)量計發展到今(jīn)天雖然已日趨(qū)成熟🤟,但其種類(lèi)仍然極其繁多(duo),至今尚無一種(zhǒng)對于任何🤟場合(he)💋都适用的流量(liàng)計。
每種流量計(jì)都有其适用範(fan)圍,也都有局限(xiàn)性。這就要求⭐我(wo)們:
(1)在選擇儀表(biao)時,一定要熟悉(xi)儀表和被測對(dui)象兩方面🐪的情(qíng)況,并要兼顧考(kǎo)慮其它因素,這(zhe)樣測量才會準(zhun)确;
(2)努力研制新(xin)型儀表,使其在(zai)現有的基礎上(shang)更加完🈚善。
差壓(ya)式流量計
差壓(yā)式流量計(以下(xià)簡稱DPF或流量計(ji))是根據安裝于(yu)管道中流量檢(jian)測件産生的差(chà)壓、已知的流體(tǐ)條件和檢測件(jian)與管道的幾何(hé)尺寸來測量流(liú)量的儀表。DPF由一(yī)次裝置(檢測件(jiàn))和二次裝💔置(差(cha)壓轉換和流量(liàng)顯示儀表)組成(chéng)。通常以檢測件(jian)的型式對DPF分類(lei)，如孔扳流量計(jì)、文丘裏管流量(liang)計及均速管流(liú)量計等。二次裝(zhuang)置爲各種機械(xiè)、電子、機電🔞一體(ti)式差壓計，差壓(ya)😍變送器和流量(liang)顯示及計算儀(yí)表，它已發展爲(wèi)三化(系列化、通(tong)用化及标準化(huà))程度很高的種(zhong)類規格龐雜的(de)一大類儀表。差(cha)壓📧計既可用于(yú)測量流量㊙️參數(shu)，也可測量其他(tā)參數(如壓力、物(wu)位、密度等)。
DPF按其(qi)檢測件的作用(yong)原理可分爲節(jiē)流式、動壓頭式(shi)、水力阻力式、離(lí)心式、動壓增益(yì)式和射流式等(deng)幾大類，其👅中以(yi)節流♋式和動壓(ya)頭式應用爲廣(guǎng)泛。
節流式DPF的檢(jian)測件按其标準(zhǔn)化程度分爲标(biāo)準型和非标㊙️準(zhǔn)🔞型兩大類。所謂(wèi)标準節流裝置(zhi)是指按照标準(zhǔn)文件設計、制🔞造(zao)、安裝和使用，無(wú)須經實流校準(zhun)即🔞可确定其流(liú)量值并估💛算流(liu)量🌐測量誤差，非(fei)标準節流裝置(zhì)是成熟程度較(jiao)差，尚未列入标(biāo)準文件中的㊙️檢(jian)測件。
标準型節(jie)流式DPF的發展經(jing)過漫長的過程(chéng)，早在20世紀20年代(dai)，美☔國和歐洲即(jí)開始進行大規(gui)模的節流裝置(zhì)試驗研究💋。用得(dé)普遍的節流裝(zhuang)置--孔闆和噴嘴(zui)開始🌈标準化👅。現(xiàn)在标準噴嘴的(de)一種型式ISA l932噴嘴(zuǐ)，其幾何形狀就(jiù)是30年代标準化(hua)的，而标準孔闆(pan)亦曾🥰稱爲ISA l932孔闆(pan)。節流裝置結構(gòu)形式的标準化(huà)有很深遠的意(yi)義，因爲隻有節(jiē)流裝置結構形(xíng)式标準化了，才(cai)有可☔能把上衆(zhong)多研究成果彙(huì)集到💞一起，它促(cù)進檢測件的理(lǐ)論🚩和實踐向深(shen)度和廣度拓展(zhǎn)，這是其🐇他流量(liàng)計所不及的。1980年(nián)ISO(标準化組織)正(zheng)式通過标準ISO 5167，至(zhi)此流量測量節(jiē)流裝置*個标準(zhun)誕生了。ISO 5167總結了(le)幾十年來上對(duì)爲數有限的幾(ji)種節流裝置(孔(kǒng)闆、噴嘴和文丘(qiū)裏管)的理論與(yu)試驗的研究成(cheng)果，反映了此類(lei)檢測件的當代(dài)科學與生産的(de)技術水平。但是(shì)從ISO 5167正式頒布之(zhi)日起，它就暴露(lù)🚩出許多亟待解(jie)決的問題，這些(xie)問題🔞主要有以(yǐ)下幾個方面。
1)ISO 5167試(shi)驗數據的陳舊(jiù)性 ISO 5167中采用的數(shu)據大多是30年代(dai)的試驗結果，今(jīn)天無論節流裝(zhuang)置制造技術，流(liu)量試驗設備及(ji)實驗技術都有(you)巨🈲大的進步，重(zhong)新進行系統地(dì)試驗以獲得更(geng)高精🌈确度及更(gèng)可靠✍️的數據是(shì)必要的。進入80年(nian)代美國和歐洲(zhōu)都進行大規模(mó)的試驗💃，爲修訂(ding)ISO 5167打下基礎。
2) ISO 5167中關(guan)于直管段長度(du)規定的問題 在(zài)ISO投票通過ISO 5167時，美(mei)國投了反對✨票(piào)，其主要原因是(shì)對直管段長度(du)的規定有不同(tong)意見，這個問題(tí)✔️應是ISO 5167修訂的主(zhǔ)要問題之一。
3) ISO 5167中(zhong)各項規定的科(kē)學性問題 影響(xiang)節流裝置流出(chu)系數的因素特(tè)♍别多，主要有孔(kong)徑與管徑的比(bi)值β、取壓裝置🌂、雷(léi)諾數、節流件安(an)裝偏心度、前後(hòu)阻流件類型及(jí)直管段長度🐉、孔(kong)闆入口邊緣尖(jiān)銳度、管壁粗糙(cāo)度、流體流動湍(tuan)流度等，衆多因(yin)素影響錯綜複(fú)雜，有的🌈參數難(nan)以直接測量，因(yin)此标準中有些(xiē)規定并非科🤩學(xué)地确定，而是🚩爲(wei)了取得一緻，不(bú)得不人爲地确(que)定。*流量專家斯(si)賓塞(E.A.Spencer)提出一系(xì)列應重新檢讨(tǎo)的問題，如💯孔闆(pǎn)平直度、同心度(du)、直角邊緣尖銳(ruì)度💔、管道粗糙🧡度(du)、上遊流🔴速分布(bù)及流動調整🌏器(qi)的作用等。
4)關于(yú)節流式DPF測量精(jing)确度提高的問(wèn)題 鑒于節流式(shì)DPF在流量‼️計中占(zhan)有重要地位，提(tí)高其測量精确(que)度意🏃🏻義重❌大。曆(li)次學術會議認(ren)爲必須使流量(liang)測量工作者、流(liu)體力學與計算(suàn)機技術工作者(zhě)緊密合作共同(tong)🧑🏾🤝🧑🏼攻關才能解決(jue)此問題。
20世紀80年(nian)代美國和歐洲(zhōu)開始進行大規(gui)模的孔闆流量(liàng)計試🏃🏻驗研究，歐(ou)洲爲歐共體實(shí)驗計劃(EEC Experimental Program)，美國爲(wèi)API實驗計劃(API Experimental Program)。試驗(yan)的目的是用現(xian)代新測試設備(bèi)及試驗數據的(de)統計處理技術(shù)進行新一輪的(de)範圍廣泛的試(shi)驗研究，爲修訂(dìng)ISO 5167打下技術基礎(chǔ)。1999年ISO發出🌈ISO 5167的修訂(dìng)稿(ISO/CD 5167-1-4)，該文件爲委(wei)🐇員會草案，它在(zài)技術内容與編(bian)輯上都有很大(da)改動，是一份全(quán)新的标準。本來(lai)預定于2025年12月🌈在(zài)美國丹佛舉行(háng)的ISO/TC30/SC2會議上審查(chá)通過爲DIS(标準草(cǎo)案)，但是會議認(rèn)爲尚有🏃♀️細節問(wèn)題應再商榷而(ér)未能通過。新的(de)ISO 5167标準何時正式(shi)頒布尚不得而(ér)知。ISO 5167新标準在🙇🏻标(biāo)準的兩個核心(xin)内容皆有實質(zhì)性變化✔️，一是孔(kǒng)闆的流出系數(shu)公式，用Reader-Harris/Gallagher計算🍓式(shì)(R-G式)代替Stolz計算式(shì)，另一爲節流裝(zhuang)置上遊側直管(guan)段長度🔞的規定(ding)以及流動調㊙️整(zhěng)器的使用等。
我(wǒ)們通常稱ISO 5167(GB/T2624)中所(suo)列節流裝置爲(wei)标準節流裝置(zhi)，其💋他的都稱爲(wei)非标準節流裝(zhuang)置，應該指出，非(fei)标準節流裝置(zhi)不僅是指那些(xiē)節流裝置結構(gòu)與标難節流裝(zhuāng)置相異的，如果(guo)标準節流裝🏃♀️置(zhi)在偏離标準條(tiao)件下工作亦🤞應(yīng)稱爲非标準節(jie)流✂️裝置，例如，标(biao)準孔闆在混相(xiàng)流或标準文丘(qiū)裏噴嘴在臨界(jie)⛱️流下工作的都(dōu)是。
目前非标準(zhun)節流裝置大緻(zhi)有以下一些種(zhong)類：
1)低雷諾數用(yong) 1/4圓孔闆，錐形入(ru)口孔闆，雙重孔(kong)闆，雙斜孔🍓闆🐪，半(bàn)🥵圓孔闆等；
2)髒污(wu)介質用 圓缺孔(kǒng)闆，偏心孔闆，環(huan)狀孔闆，楔形孔(kǒng)闆🏃🏻，彎管節流件(jiàn)等；
3)低壓損用 羅(luo)洛斯管，道爾管(guǎn)，道爾孔闆，雙重(zhòng)文丘裏噴嘴，通(tong)用文🌐丘裏管，Vasy管(guan)等；
4)小管徑用 整(zheng)體(内藏)孔闆；
5)端(duān)頭節流裝置 端(duān)頭孔闆，端頭噴(pen)嘴，Borda管等；
6)寬範圍(wei)度節流裝置 彈(dàn)性加載可變面(mian)積可變壓頭流(liu)🛀🏻量計(線性孔闆(pǎn))；
7)毛細管節流件(jiàn) 層流流量計；
8)脈(mò)動流節流裝置(zhì)；
9)臨界流節流裝(zhuang)置 音速文丘裏(lǐ)噴嘴；
10)混相流節(jiē)流裝置。
節流式(shì)DPF現場應用的不(bu)斷拓展必然提(ti)出發展非标🌈準(zhǔn)節流裝置的要(yao)求，十餘年來ISO亦(yi)在不斷制訂有(yǒu)關非标準節流(liú)裝置的技術文(wen)件，在它們不能(neng)成爲正式标準(zhun)之前作爲技術(shu)報告發表。可以(yǐ)預見，今後有可(kě)能若幹較爲成(chéng)熟🌈的非标準節(jiē)流裝置會晉升(sheng)爲标準型的。
20世(shì)紀90年代中後期(qi)世界範圍内各(ge)式DPF銷售量在流(liú)量儀表💯總量♌中(zhong)台數占50%-60%(每年約(yue)百萬台)，金額占(zhàn)30%左右。我國銷售(shòu)台數約👌占流量(liang)儀表總量(不包(bao)括*表和家用水(shuǐ)表及玻璃管浮(fu)子流量計)的35%-42%(每(měi)年6萬-7萬台)。
2 工作(zuo)原理
2.1 基本原理(li)
充滿管道的流(liu)體，當它流經管(guǎn)道内的節流件(jian)時，如圖🌈4.1所示，流(liú)速将在節流件(jiàn)處形成局部收(shou)縮，因而流速增(zēng)加，靜♈壓力降低(di)，于是在節流件(jian)前後便産生了(le)壓差。流⭐體流量(liang)愈大，産生的壓(yā)差愈大，這樣可(ke)依據壓差來衡(héng)量流量的大小(xiǎo)。這種🛀🏻測量方法(fa)是以流動連續(xu)性方程(質量守(shou)恒定律)和伯努(nǔ)利🥵方程(能量守(shǒu)恒定律)爲基🛀🏻礎(chǔ)🈲的。壓差的大小(xiao)不僅與流量還(hái)💃🏻與其他許多因(yīn)素有關，例如當(dāng)節流裝置形式(shi)或管道内流體(tǐ)的物理性質(密(mì)度、粘度)不同時(shi)，在☎️同樣大小的(de)流量下産🍓生的(de)壓差也是不同(tong)的。
圖4.1 孔闆附近(jìn)的流速和壓力(lì)分布
2.2 流量方程(cheng)
式中 qm--質量流量(liàng)，kg/s;
qv--體積流量，m3/s;
C--流出(chu)系數；
ε--可膨脹性(xìng)系數；
β--直徑比，β=d/D;
d--工(gong)作條件下節流(liu)件的孔徑，m；
D--工作(zuo)條件下上遊管(guǎn)道内徑，m；
P--差壓，Pa；
ρl--上(shàng)遊流體密度，kg/m3。
由(yóu)上式可見，流量(liàng)爲C、ε、d、ρ、P、β(D)6個參數的函(han)數，此6個參數可(ke)分爲實測量😄[d，ρ，P，β(D)]和(he)統計量(C、ε)兩類。
(1)實(shi)測量
1)d、D 式(4.1)中d與流(liu)量爲平方關系(xì)，其精确度對流(liu)量總精度🏒影響(xiang)較大，誤差值一(yī)般應控制在±0.05%左(zuo)右，還應計及工(gōng)作溫度對材料(liào)熱膨脹的影響(xiǎng)。标準規定管道(dao)内徑㊙️D必須實測(ce)，需在📐上遊管段(duan)的幾個截面上(shàng)進行多次測量(liàng)求其平均值，誤(wu)差不應大于±0.3%。除(chu)對數值測量精(jing)度要求較高外(wai)，還應考慮内徑(jìng)偏差會對節流(liú)件上㊙️遊通道造(zào)成☔不正常節流(liu)現象🐉所帶來的(de)嚴重影響。因此(cǐ)，當不是成套供(gong)應節流裝置時(shí)，在現場配管應(ying)充分注意這個(ge)問題。
2)ρ ρ在流量方(fāng)程中與P是處于(yú)同等位置，亦就(jiù)是說，當追求差(chà)⛷️壓變🚶♀️送器高精(jing)度等級時，絕不(bu)要忘記ρ的測量(liàng)精度亦應與之(zhi)相匹配。否則P的(de)提高将會被ρ的(de)降低所抵消❤️。
3)P 差(chà)壓P的精确測量(liàng)不應隻限于選(xuǎn)用一台高精度(du)差壓變送器。實(shi)際上差壓變送(sòng)器能否接受到(dào)真實的差壓㊙️值(zhí)還⭕決定于一系(xì)列因素，其中正(zhèng)确的取壓孔及(jí)引壓㊙️管線的🤩制(zhi)造、安🏃🏻♂️裝及使用(yong)是保證獲得真(zhen)實差壓值的🈲關(guān)鍵，這些影響因(yīn)素很多是難✂️以(yǐ)定量或🔞定性确(què)定的，隻有加強(qiang)制造及安裝的(de)規範化工作才(cai)能達到目的。
(2)統(tǒng)計量
1)C 統計量C是(shi)無法實測的量(liang)(指按标準設計(ji)制造安裝，不🧑🏽🤝🧑🏻經(jing)校準使用)，在現(xiàn)場使用時複雜(zá)的情況出現在(zài)實際的C值與标(biāo)準确定的C值不(bú)相符合。它們的(de)偏離是由設㊙️計(jì)、制造、安裝及使(shǐ)用一🌈系列因素(sù)造成的。應該明(míng)确，上述各環節(jie)全部嚴格🐆遵循(xún)标準的規定，其(qi)👄實際值才會與(yu)标準确定的值(zhí)相符合，現場是(shì)難以*這種要求(qiú)的。
應該指出，與(yǔ)标準條件的偏(piān)離，有的可定量(liàng)估算(可進行修(xiu)正)，有🚶♀️的隻能定(ding)性估計(不确定(dìng)度的幅值與方(fang)向)。但是在現實(shi)中，有時🥰不僅是(shì)一個條件偏離(lí)，這就帶來非常(chang)複雜的情況，因(yīn)爲一般資料中(zhong)隻介紹某一條(tiáo)件偏離引起⛷️的(de)誤差。如果許多(duo)條件同時偏離(lí)，則缺少相關的(de)資料可查。
2)ε 可膨(peng)脹性系數ε是對(duì)流體通過節流(liu)件時密度發生(shēng)變🧑🏽🤝🧑🏻化而引起🏒的(de)流出系數變化(huà)的修正，它的誤(wu)差由兩部分組(zǔ)成：其一爲常用(yong)流量下ε的誤差(chà)，即标準确定值(zhi)的誤差；其二爲(wèi)由于流量變化(huà)ε值将随之波動(dong)帶來的誤差。一(yi)般在低靜壓高(gao)差壓情況，ε值有(yǒu)不可忽略的誤(wu)差💜。當P/P≤0.04時，ε的誤差(cha)可忽略不計。
3 分(fen) 類
差壓式流量(liàng)計分類如表4.1所(suǒ)示。
表4.1 差壓式流(liú)量計分類表
分(fèn)類原則 分 類 類(lèi) 型
按産生差壓(ya)的作用原理分(fen)類 1)節流式；2)動壓(ya)頭式；3)水🐪力🈲阻💔力(li)式；4)離心式；5)動壓(ya)增益式；6)射流式(shi)
按結構形式分(fen)類 1)标準孔闆；2)标(biao)準噴嘴；3)經典文(wén)丘裏管；4)文丘裏(lǐ)噴嘴；5)錐形入口(kou)孔闆；6)1/4圓孔闆；7)圓(yuan)缺孔闆；8)偏心孔(kong)闆；9)楔⛱️形孔💞闆；10)整(zheng)㊙️體(内藏)孔闆；11)線(xian)性孔闆；12)環形孔(kǒng)闆；13)道爾管；14)羅洛(luò)㊙️斯管；15)彎管；16)可換(huan)孔闆節流裝置(zhi)；17)臨界流節流裝(zhuang)🌈置
按用途分類(lei) 1)标準節流裝置(zhì)；2)低雷諾數節流(liú)裝置；3)髒🛀污流節(jie)流⚽裝置；4)低壓損(sǔn)節流裝置；5)小管(guan)徑節流裝置；6)寬(kuān)範圍度節流裝(zhuāng)置；7)臨界流節流(liú)裝置；
3.1 按産生差(chà)壓的作用原理(lǐ)分類
1)節流式 依(yī)據流體通過節(jiē)流件使部分壓(ya)力能轉變🔞爲動(dòng)能💋以産🛀🏻生差壓(ya)的原理工作，其(qí)檢測件稱
之爲(wèi)節流裝置，是DPF的(de)主要品種。
2)動壓(ya)頭式 依據動壓(ya)轉變爲靜壓的(de)原理工作，如均(jun)速管流💰量計。
3)水(shui)力阻力式 依據(ju)流體阻力産生(sheng)的壓差原理工(gong)作，檢測件爲毛(máo)細管束，又稱層(céng)流流量計，一
般(ban)用于微小流量(liàng)測量。
4)離心式 依(yi)據彎曲管或環(huán)狀管産生離心(xīn)力原理形成的(de)壓差工🚶作，如彎(wān)管流量計，環形(xíng)管流量
計等。
5)動(dong)壓增益式 依據(jù)動壓放大原理(li)工作，如皮托-文(wén)丘🔱裏管。
6)射流式(shi) 依據流體射流(liú)撞擊産生原理(li)工作，如射流式(shi)差壓流♻️量計。
3.2 按(àn)結構形式分類(lei)
1) 标準孔闆 又稱(chēng)同心直角邊緣(yuan)孔闆，其軸向截(jié)面如圖4.2所示。孔(kong)闆是一塊加工(gong)成圓形同心的(de)具有銳利直角(jiao)邊緣的薄闆。孔(kǒng)闆開孔的上遊(yóu)側邊緣應是銳(ruì)利的直角。标準(zhǔn)⭐孔闆有三種取(qǔ)壓方式：角接、法(fǎ)蘭及D-D/2取壓；如圖(tu)4.3所示。爲從兩個(ge)方向👅的任一個(ge)方向測量流量(liàng)，可采用對稱孔(kǒng)闆，節流孔的兩(liang)個邊緣均符合(he)直角邊緣孔⭐闆(pan)上遊邊緣的特(tè)性，且孔闆全部(bù)厚度不超過節(jiē)流孔的厚度。
圖(tú)4.2 标準孔闆
圖4.3 孔(kong)闆的三種取壓(yā)方式
2) 标準噴嘴(zuǐ) 有兩種結構形(xing)式：ISA 1932噴嘴和長徑(jìng)噴嘴。
a. ISA 1932噴嘴(圖4.4) 上(shang)遊面由垂直于(yu)軸的平面、廓形(xíng)爲圓周的🏃兩段(duan)弧線所确定的(de)收縮段、圓筒形(xíng)喉部和凹槽組(zu)成的噴嘴。ISA 1932噴嘴(zui)的取壓方式僅(jǐn)角接取壓一種(zhǒng)。
圖4.4 ISA 1932噴嘴
b. 長徑噴(pen)嘴(圖4.5) 上遊面由(you)垂直于軸的平(ping)面、廓形爲1/4橢圓(yuan)的⛷️收縮段、圓筒(tong)形喉部和可能(néng)有的凹槽或斜(xie)角組成的噴嘴(zuǐ)。長🐉徑噴🤞嘴的取(qǔ)壓方式僅D-D/2取壓(ya)一種。
3) 經典文丘(qiu)裏管 由入口圓(yuan)筒段A、圓錐收縮(suō)段B、圓筒形📞喉部(bu)C和圓🔴錐擴散段(duàn)E組成，如圖4.6 所示(shi)。根據不同的加(jiā)🚶工方法，有以下(xia)結構♈形式：①具有(you)粗鑄收縮段的(de)；②具有🏃🏻機械加工(gōng)收縮段的；③具有(you)鐵闆焊接收縮(suō)段的。不同結構(gòu)形式的L1、L2、R1、R2與D、d的關(guan)系如表4.2所示。
4)文(wén)丘裏噴嘴 由進(jin)口噴嘴、圓筒形(xing)喉部及擴散段(duan)組成，如💘圖4.7所示(shì)。
5)錐形入口孔闆(pǎn) 錐形入口孔闆(pǎn)與标準孔闆相(xiang)似，相🧑🏾🤝🧑🏼當💰于一😄塊(kuài)倒裝的标準孔(kǒng)闆，其結構如圖(tu)4 . 8所示，取壓方式(shi)爲角接取壓。表(biǎo)4.2 L1、L2、R1、R2與D、d關系
注 粗 鑄(zhu) 入 口 機械加工(gong)的入口 粗焊的(de)鐵闆入口
1 ±0.25D(100mm
L1=0.5D±0.05D L1=0.5D±0.05D
2 L2=1D或0.25D+250mm兩(liang)個量中的小者(zhe) L2≥D(入口直徑) L2≥D(入口(kǒu)直徑)
3 R1=1.375D+20% R1<0.25D R1=0,焊縫除外(wai)
4 R2=3.625d至3.8d R2<0.25D R2=0,焊縫除外
圖(tu)4.6 經典文丘裏管(guan)
圖4.7 文丘裏噴嘴(zui)
圖4.8 錐形入口孔(kong)闆
1一環隙；2-夾持(chi)環；3一上遊端面(mian)A；4-下遊端面B；
5-軸線(xian)；6-流向；7-取壓口；8-孔(kǒng)闆；
X-帶環隙的夾(jia)持環；Y-單獨取壓(ya)口
超聲波流量(liàng)計的基本原理(li)及類型
超聲波(bo)在流動的流體(tǐ)中傳播時就載(zǎi)上流體流速的(de)信息。因此🚩通過(guo)接收到的超聲(sheng)波就可以檢測(ce)出⭕流體的流速(sù)，從而換算成流(liú)量。根據檢測的(de)方式，可分爲傳(chuan)播速度差法、多(duo)💜普勒法、波束偏(pian)移法、噪聲法及(jí)相關法等不同(tong)類型的超聲波(bo)流量計♍。起聲波(bo)流量計是近十(shi)幾年來随着集(jí)成電路技術迅(xùn)速發展才開始(shi)應用的一種
非(fēi)接觸式儀表，适(shì)于測量不易接(jie)觸和觀察的流(liu)體以及㊙️大管徑(jing)🙇♀️流量。它與水位(wei)計聯動可進行(háng)敞開水流的流(liu)量測量。使用超(chāo)聲🈲波流量比不(bu)用在流體中安(ān)裝測量元件故(gù)不會🔞改變流體(tǐ)的流動狀态，不(bu)産生附加阻力(li)，儀表的安裝及(jí)檢🚶♀️修均可不影(yǐng)響生産👨❤️👨管線運(yùn)行因🛀🏻而是一種(zhǒng)理想的節能型(xing)🤞流量計。
*，目前的(de)工業流量測量(liàng)普遍存在着大(dà)管徑、大流量測(cè)量困難㊙️的問題(ti)，這是因爲一般(bān)流量計随着測(cè)量管徑的增大(da)會帶來❓制造和(hé)運輸上的困難(nán)，造價提高、能損(sǔn)加大、安🚩裝不僅(jǐn)這些缺點，超聲(sheng)波流量計均可(ke)避免。因爲各類(lei)超聲波流量計(jì)均可管外安裝(zhuang)、非接觸測流，儀(yí)表造價基本上(shang)與被測管道口(kou)徑大小無關，而(ér)其它類型的流(liu)量計随着口徑(jìng)增加，造價大♻️幅(fú)度增加，故口徑(jìng)越大超聲波流(liú)量計比相同功(gong)能📐其它類型流(liu)量計的功能價(jià)格比越*。被認爲(wei)是較好❗的大管(guǎn)徑流量測量儀(yí)☎️表，多普勒法超(chāo)聲波流量計可(ke)測雙相介質的(de)流量，故可用于(yu)下水道及排污(wu)水等髒污流的(de)測量。在發電廠(chǎng)中，用便攜式超(chao)聲波流量計⚽測(ce)量水輪機進水(shui)量、汽輪✏️機循環(huan)水量等大管徑(jing)流量，比過去的(de)皮脫管流速計(jì)⛷️方便得多。超聲(sheng)被流量汁也可(ke)用☎️于氣體測量(liàng)。管徑的适用範(fàn)圍從🆚2cm到5m，從幾米(mǐ)寬的明渠、暗渠(qú)到500m寬的🌈河流都(dōu)可适用。
另外，超(chao)聲測量儀表的(de)流量測量準确(què)度幾乎不受被(bèi)測流體溫度、壓(ya)力、粘度、密度等(děng)參數的影響，又(yòu)可🔴制成非接觸(chù)及便攜式測🌈量(liàng)儀表，故可解決(jue)其它類型儀表(biǎo)所難以❄️測量的(de)強腐蝕性、非導(dao)電性、放射性及(jí)易燃易♌爆介質(zhi)的流量測量問(wèn)題。另外，鑒于非(fei)接觸測量特點(dian)，再配以合理的(de)電子線路，一台(tái)儀表可适應多(duō)種管✊徑測量和(he)多種流量範圍(wéi)測量。超聲波流(liu)量計的适應能(néng)🔴力也是其它儀(yi)表不可比拟的(de)。超聲✏️波流量計(jì)具有上💘述一些(xiē)優點因此它越(yue)來越受到重視(shì)并且向産品系(xì)列化、通用化發(fa)展，現已制成不(bu)同聲道的标準(zhǔn)型、高溫型、防爆(bao)型、濕式☎️型儀表(biǎo)以适應不同介(jie)質，不同場合⭐和(he)🧡不同管道條件(jiàn)的流量測量。
超(chāo)聲波流量計目(mù)前所存在的缺(que)點主要是可測(cè)流體的♋溫🌍度範(fan)圍受超聲波換(huàn)能鋁及換能器(qi)與管道之間的(de)耦合材料耐溫(wen)程度的限制，以(yi)及高溫下被測(cè)流體🙇♀️傳聲速度(du)的原始數據不(bu)全。目前我國隻(zhi)能用于測量200℃以(yǐ)下的流體。另外(wai)，超聲波流量💃🏻計(ji)的測量🔆線路比(bi)一般流量計複(fu)雜。這是因爲，一(yī)般工業計量中(zhong)液體的流速常(chang)常是每秒幾米(mǐ)，而聲波在液體(tǐ)中的傳播速🛀度(dù)約爲1500m/s左右，被測(ce)流體流速(流量(liang))變化帶給聲速(su)的變化量大也(yě)是10-3數量級.若要(yao)求測量流速⛱️的(de)準确度爲1%，則對(duì)聲速的測量準(zhǔn)确度需爲10-5～10-6數量(liàng)級，因此必須有(yǒu)完善的測量線(xian)路才能實現，這(zhe)也正是超聲波(bō)流量🔞計隻有在(zai)集成電路技術(shu)迅速發展的前(qian)題♻️下才能得到(dao)實際應用的原(yuán)因。
超聲波流量(liang)計由超聲波換(huàn)能器、電子線路(lù)及流量顯示和(he)累積系統三部(bù)分組成。超聲波(bō)發射換能器将(jiang)電能轉換爲超(chao)聲波能🔞量，并将(jiāng)其發射到被測(cè)流💚體中，接收器(qi)接收到的超聲(shēng)波信号，經電子(zǐ)線路放大并轉(zhuan)換✨爲代表流量(liàng)的電信号供給(gei)顯示和積算🐕儀(yi)表進行顯示和(he)積算。這樣就實(shi)現了流量的檢(jian)測和顯示。
超聲(sheng)波流量計常用(yong)壓電換能器。它(ta)利用壓電材料(liào)的壓電效應，采(cai)用适出的發射(she)電路把電能加(jiā)到發射換能器(qì)的壓電元件上(shang)，使其産生超聲(shēng)波振勸。超聲波(bo)以某一角度射(she)入流體中傳播(bō)，然後由接收換(huàn)能器接收，并經(jīng)壓電元件變爲(wèi)電能，以便檢測(cè)。發射㊙️換能器利(li)用壓電元件的(de)逆壓電效應，而(er)接收換能器則(zé)是利用📐壓電效(xiào)應。
超聲波流量(liàng)計換能器的壓(ya)電元件常做成(chéng)圓形薄片，沿厚(hou)度✍️振動。薄片直(zhí)徑超過厚度的(de)10倍，以保證振動(dòng)的👣方向性。壓電(dian)元件材🏃🏻♂️料多采(cǎi)用锆钛酸鉛。爲(wèi)固定壓電元件(jian)，使超聲波以合(he)适的角度射入(rù)到流體中，需把(ba)元📞件故人聲楔(xiē)中，構成💰換能器(qi)整體(又稱探頭(tou))。聲楔的材料不(bu)僅要求強度高(gāo)、耐老化，而且要(yào)求💃超聲波經聲(shēng)楔後能量損失(shi)小即透射系數(shù)接🏒近1。常用的聲(sheng)楔👌材料是有機(ji)玻璃，因爲它🔞透(tou)明，可以觀察到(dào)聲楔中壓電元(yuán)件的組裝情況(kuàng)。另外🎯，某🔞些橡膠(jiāo)、塑料及膠木🧑🏽🤝🧑🏻也(yě)可作聲楔材料(liào)。
超聲波流量計(jì)的電子線路包(bāo)括發射、接收、信(xìn)号處理❗和顯示(shì)電路。測得的瞬(shùn)時流量和累積(ji)流量值用數字(zì)量或👣模拟量顯(xiǎn)示。
根據對信号(hào)檢測的原理，目(mù)前超聲波流量(liang)計大緻可分⛱️傳(chuán)☔播速度差法(包(bāo)括：直接時差法(fǎ)、時差法、相位差(cha)法、頻差法)波🐪束(shu)偏移法🈲、多普勒(le)法、相關法、空間(jian)濾♌波法及🔴噪聲(sheng)法🔴等類型，如圖(tú)所示。其中以噪(zao)聲法原理及結(jie)構✔️簡單，便于測(cè)量和攜帶，價格(gé)便宜但準确度(dù)較低，适于♍在流(liú)量測量準确度(du)要求不高的場(chang)合使用。由于直(zhí)接時差法、時差(cha)法、頻差法和相(xiang)位差法的基本(běn)原理都是通過(guò)測📐量超聲波脈(mò)沖順流和逆流(liu)傳報時速度之(zhi)差來反映流體(tǐ)的流速的，故又(yòu)統🐆稱爲傳播📱速(su)度差法。其🌍中頻(pin)差🔴法和時差法(fǎ)克🙇🏻服了聲速随(suí)流體溫度變化(huà)帶📧來的誤差，準(zhǔn)确🌈度較高，所以(yǐ)被廣泛采用。按(an)照換能器的配(pei)置方法不同，傳(chuán)播速度差撥又(you)分爲：Z法(透過法(fa))、V法(反射法)、X法(交(jiao)叉法)等。波束偏(pian)移法是利用超(chao)聲波束在流體(ti)中的傳播方向(xiang)随流體流速變(bian)化🔴而産生偏移(yi)來反映流體流(liú)速📞的，低流速時(shí)，靈敏度很低适(shì)用性不大.多普(pu)勒法是利用🈲聲(shēng)學多普勒原理(lǐ)，通過測量不均(jun)勻流體中散射(she)體散射的超聲(shēng)波多普
勒頻移(yi)來确定流體流(liu)量的，适用于含(hán)懸浮顆粒、氣泡(pào)等流體流量測(ce)量。相關法是利(lì)用相關技術測(cè)量流量，原理上(shang)，此法的測量準(zhǔn)确度與流體中(zhōng)的聲速無關，因(yin)而與流體溫度(dù)，濃度等🐅無關，因(yin)而測量準确度(dù)高，适用♌範圍廣(guang)。但相關器價格(ge)貴，線路比較複(fú)雜。在微處理機(ji)🙇🏻普及應用後，這(zhè)個缺點可以克(kè)服。噪聲法(聽音(yīn)法)是利用管道(dào)内流體流動時(shí)産生的噪聲與(yǔ)流體的流速有(yǒu)關的原理，通過(guò)檢測噪聲表示(shi)流✂️速或流量值(zhi)。其方法📧簡單，設(shè)備價格便💞宜，但(dan)準确度低。
以上(shàng)幾種方法各有(you)特點，應根據被(bei)測流體性質.流(liu)速分布🐪情況、管(guǎn)路安裝地點以(yi)及對測量準确(que)度的要求等因(yīn)素進行選擇。一(yī)般說來由于工(gōng)業生産中工質(zhi)的溫度常🤞不能(neng)保持恒定，故多(duo)采用頻差法及(ji)時差法。隻有在(zai)管徑很大時才(cái)采用直接時差(chà)法。對換能器安(ān)裝方法的選擇(ze)✊原則一般是：當(dang)流體沿管軸平(píng)行流動時，選用(yong)Z法；當流動方向(xiàng)與管鈾不🆚平行(hang)或管路安裝地(di)點☔使換能器安(an)裝間隔受到限(xian)制時，采用V法或(huo)X法。當流場🔞分布(bù)不均勻而表前(qian)直管段又較短(duan)時，也可采用多(duo)聲‼️道(例如雙聲(shēng)道或四聲道)來(lai)克服流速擾動(dòng)帶來的流量測(cè)量誤差。多普勒(le)法适于測量兩(liǎng)相流，可避免常(cháng)規儀表由懸浮(fú)粒或氣泡造成(cheng)的堵塞、磨損、附(fù)着而不能運行(hang)的弊病，因而得(de)以迅速發展。随(suí)着工業的發展(zhǎn)及👉節能工作的(de)開展，煤油混合(he)(COM)、煤水✉️泥合(CWM)燃料(liào)的輸送和應用(yòng)以及燃😘料油加(jiā)水助燃等節能(néng)方法的發展，都(dōu)爲多普勒超聲(shēng)波流量計應用(yòng)開辟廣闊前景(jing)。
流量計的種類(lèi)很多，一般市場(chǎng)上用得比較廣(guǎng)泛的⛱️有：電磁流(liú)量🐉計、渦街流量(liang)計、渦輪流量計(jì)、孔闆流量計、V錐(zhuī)流量計、金屬轉(zhuǎn)📞子流量計、玻璃(lí)轉子流量計、旋(xuán)進旋渦流量計(jì)、橢圓齒輪流量(liang)計、均速管流量(liang)計、超聲波流量(liàng)🙇♀️計等。它們的安(an)裝條♈件對直管(guan)段的要求✍️V錐流(liu)量計是低，而電(diàn)磁、渦🥵街、孔闆等(deng)對直管段要求(qiu)就較高，一般是(shi)前5D後3D,對于流量(liàng)計前端有彎頭(tou)、閥門🔞電磁流量(liang)計等的🔴直管段(duàn)要求就更高，高(gāo)要求直管段是(shi)前50D後5D,因此在選(xuan)購流量計時一(yī)定要考慮流量(liàng)❗計現場安⭕裝的(de)環境、位置等因(yīn)🙇♀️素，從而選擇更(gèng)加适🚶合現場工(gong)礦的流量計。
現(xian)在流量計所需(xu)要的參數：
1、被測(cè)量的介質
2、被測(ce)量介質的溫度(dù)
3、被測量介質的(de)壓力
4、被測量介(jiè)質的流量
5、要求(qiu)的測量精度
6、現(xiàn)場工礦情況
