測量不同的(de)介質選擇不同(tóng)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(biǎo)在生産現🏃🏻♂️場過(guo)程中發揮好、精(jing)确的使用，流量(liàng)計的選擇，必須(xu)要根據生産現(xiàn)場需要計量的(de)介質而定。
一、氣(qì)體介質，應選擇(ze)的流量計品種(zhǒng)是：1、超聲波氣體(ti)流量計。2、渦🐅街❤️流(liú)量計。如氣體溫(wen)度超過300℃,可選氣(qi)壓式流量計。
二(èr)、石油、柴油等油(you)品介質，應選擇(zé)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(gù)體顆粒含量大(da)的介質，應選⚽擇(zé)的流量計品種(zhǒng)是：電磁流量計(ji)。 四、自來水大流(liu)量的介😘質，應🐕選(xuǎn)擇☀️的流❌量計品(pǐn)種是：适用選型(xing)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(kǒng)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(shi)：1、超聲波流量計(ji)及智能電磁流(liú)量計。但在選用(yòng)🌂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(you)較多氣泡的液(ye)體介質，應選擇(ze)的流量計⛱️品種(zhǒng)是：超聲波流量(liang)計，使用該類型(xing)的流量計測量(liang)帶有氣泡的流(liu)體，效果十分好(hao)。 七、純淨水、除鹽(yan)水等電導率低(dī)的介質，應選擇(ze)的流量計品種(zhong)是：超㊙️聲波流量(liang)計非常适合測(cè)量這類流體。 八(ba)🔞、酸、堿液等強腐(fǔ)😄蝕性介質，應選(xuan)擇的💯流量計品(pin)種是：1、抗酸堿内(nèi)襯的電磁流量(liang)計。2、外夾式超聲(shēng)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(bō)流量計和堰等(děng)。
流量測量方法(fǎ)和儀表的種類(lèi)繁多,分類方法(fa)也很多。至今爲(wèi)止,可供工業用(yong)的流量儀表種(zhong)類達60種之多。品(pin)種如此之多的(de)🔅原因就在于至(zhì)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(liàng)儀表。
這60多種流(liú)量儀表,每種産(chǎn)品都有它特定(ding)的适用性,也🧑🏽🤝🧑🏻都(dou)有🤟它的局限性(xing)。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(bié)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(zàn)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(jì)通常亦備有💋累(lei)積流量裝置,做(zuò)總量表使用,而(ér)總量表亦備有(you)流量發訊裝置(zhì)。因此,以嚴格意(yì)義來分流量計(jì)和🏃♀️總量表已無(wu)實際意🏃🏻義。
按測(cè)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(yuán)理、原子物理學(xue)原理等。
按照目(mu)前流行、廣泛的(de)分類法,即分爲(wei):容積式流量計(jì)、差壓式流量計(jì)、浮子流量計、渦(wo)輪流量計、電磁(ci)流量計、流體振(zhèn)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(lái)分别闡述各種(zhong)流量計的原理(lǐ)、特點、應用概況(kuàng)及國内♌外的發(fa)展情況。
差壓式(shi)流量計是根據(jù)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(hé)檢測件與管道(dao)的幾何尺寸來(lai)計算流量的儀(yi)表。
差壓式流量(liang)計由一次裝置(zhi)(檢測件)和二次(ci)裝置(差壓轉換(huàn)和流量顯示儀(yi)表)組成。通常以(yǐ)檢測件形式對(duì)差壓式流量🌍計(ji)分類,如孔闆流(liú)量計、文丘裏流(liú)量計、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(tǐ)式差壓計,差壓(ya)變送✨器及流量(liàng)顯示儀表。它已(yi)發展爲三化(系(xì)列化、通用化及(ji)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(ye)可測量其它參(cān)數(如壓力、物位(wèi)、密度等)。
差壓式(shì)流量計的檢測(cè)件按其作用原(yuan)理可分爲:節流(liú)裝置、水力阻力(lì)式、離心式、動壓(ya)頭式、動壓頭增(zeng)益♍式及射流式(shi)幾大類。
檢測件(jiàn)又可按其标準(zhǔn)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(shì)隻要按照标準(zhǔn)文件設計、制造(zào)、安裝和使用,無(wú)須經實流标定(ding)即可确定其流(liú)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(shang)未列入标準中(zhōng)的檢😍測件。
差壓(yā)式流量計是一(yi)類應用廣泛的(de)流量計,在各類(lèi)♋流量儀表💞中其(qi)使用量占居*。近(jin)年來,由于各種(zhong)新型流量🔴計的(de)問世,它的使用(yòng)量百分數逐漸(jiàn)下降,但目前仍(reng)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(kě)靠🌏,使用壽❌命長(zhang);
(2)應用範圍廣泛(fàn),至今尚無任何(he)一類流量計可(ke)與之相比拟♍;
(3)檢(jian)測件與變送器(qi)、顯示儀表分别(bie)由不同廠家生(sheng)産,便于規模經(jing)濟生産。
缺點:
(1)測(cè)量精度普遍偏(pian)低;
(2)範圍度窄,一(yī)般僅3:1~4:1;
(3)現場安裝(zhuang)條件要求高;
(4)壓(ya)損大(指孔闆、噴(pen)嘴等)。
注：一種新(xīn)型産品：引進美(mei)國航天*而開發(fa)的平衡流量計(ji)⛱️，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(bei)，小直管段可以(yǐ)小至1.5D，安裝和🌈使(shi)用方便，大大減(jian)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(feng)閉管道的流量(liang)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(yā)、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(zai)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(cheng)轉子流量計,是(shì)變面積式流量(liàng)計的一種,在一(yī)根由下向上擴(kuò)大的垂直錐管(guǎn)中,圓形橫截面(mian)的浮子💔的重力(lì)是由液體動力(li)承受的,從而使(shǐ)浮子♈可以在錐(zhuī)管内自由地上(shàng)升和下降。
浮子(zi)流量計是僅次(ci)于差壓式流量(liàng)計應用範圍寬(kuan)廣的📐一類流🔴量(liang)計,特别在小、微(wei)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(xiao)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(wèi)玻璃錐管💜浮子(zi)流量計。
特點:
(1)玻(bō)璃錐管浮子流(liu)量計結構簡單(dan),使用方便,缺點(diǎn)是耐壓力低,有(you)玻璃管易碎的(de)較大風險;
(2)适用(yong)于小管徑和低(di)流速;
(3)壓力損失(shī)較低。
3.3容積式流(liú)量計
容積式流(liu)量計,又稱定排(pái)量流量計,簡稱(chēng)PD流量計,在流量(liang)儀表中是精度(dù)高的一類。它利(lì)用機械測量元(yuan)件把流體連續(xu)不斷🌈地分割成(chéng)單個已知的體(tǐ)積部分,根據💋測(ce)量室逐次重🙇♀️複(fú)地充💛滿和排放(fang)該體積部分流(liu)體的次數來測(ce)量流體體積總(zǒng)量。
容積式流量(liàng)計按其測量元(yuán)件分類,可分爲(wei)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(liàng)計、液封轉筒式(shì)流量計、濕🐆式氣(qi)量計及膜🐅式氣(qì)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(yǐng)響;
(3)可用于高粘(zhan)度液體的測量(liang);
(4)範圍度寬;
(5)直讀(du)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(guǒ)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(jiao)大;
(3)不适用于高(gao)、低溫場合;
(4)大部(bu)分儀表隻适用(yòng)于潔淨單相流(liú)體;
(5)産生噪聲及(ji)振動。
應用概況(kuang):
容積式流量計(ji)與差壓式流量(liàng)計、浮子流量計(jì)并列爲🔅三類使(shi)用量大的流量(liang)計,常應用于昂(ang)貴介質(油品、天(tiān)然氣等)的總量(liàng)測量。
工業發達(dá)國家近年PD流量(liang)計(不包括家用(yong)煤氣表和家💔用(yòng)水表)的銷售金(jīn)額占流量儀表(biǎo)的13%~23%;我國約占20%,1990年(nián)産量(不包括家(jiā)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(jì)
渦輪流量計,是(shì)速度式流量計(jì)中的主要種類(lei),它采📐用多💔葉片(pian)的🔴轉子(渦輪)感(gan)受流體平均流(liú)速,從而且推導(dao)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(zǔ)成,也可做成整(zhěng)體式✔️。
渦輪流量(liang)計和容積式流(liú)量計、科裏奧利(li)質量流量計稱(cheng)爲流量計中三(sān)類重複性、精度(du)佳的産品,作爲(wei)類型流量計之(zhi)✏️一,其産品已發(fā)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(liú)量計中,屬于精(jīng)确的流量計;
(2)重(zhòng)複性好;
(3)元零點(diǎn)漂移,抗幹擾能(neng)力好;
(4)範圍度寬(kuān);
(5)結構緊湊。
缺點(diǎn):
(1)不能長期保持(chi)校準特性;
(2)流體(ti)物性對流量特(tè)性有較大影響(xiang)。
應用概況:
渦輪(lún)流量計在以下(xià)一些測量對象(xiang)獲得廣泛應用(yòng):石油🔞、有機液體(tǐ)、無機液、液化氣(qi)、天然氣和低溫(wēn)流體統在歐洲(zhōu)和美國,渦輪流(liú)量計在用量上(shang)是僅次于🐅孔闆(pǎn)流✊量計的天然(ran)計量儀表,僅荷(hé)蘭在天然氣管(guan)🐆線上就采用了(le)2600多台各種尺寸(cùn),壓力從0.8~6.5MPa的氣體(ti)渦輪😘流量計,它(tā)們已成爲優良(liáng)的天然氣計量(liàng)儀表。
3.5電磁流量(liàng)計
電磁流量計(jì)是根據法拉弟(dì)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(liú)量計有一系列(liè)優良特性,可以(yǐ)解決其它流量(liàng)⛷️計不🔴易應用的(de)問題,如髒污流(liu)、腐蝕流的測量(liang)。
70、80年代電磁流量(liàng)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(shù)不斷上升。
優點(diǎn):
(1)測量通道是段(duan)光滑直管,不會(hui)阻塞,适用于測(cè)量含🌈固體顆粒(li)的☀️液固二相流(liu)體,如紙漿、泥漿(jiāng)、污水等;
(2)不産生(sheng)流量檢測所造(zào)成的壓力損失(shī),節能效果好;
(3)所(suo)測得體積流量(liàng)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(xian)影響;
(4)流量範圍(wéi)大,口徑範圍寬(kuan);
(5)可應用腐蝕性(xìng)流體。
缺點:
(1)不能(neng)測量電導率很(hěn)低的液體,如石(shi)油制品;
(2)不能測(cè)量氣體、蒸汽和(hé)含有較大氣泡(pào)的液體;
(3)不能用(yòng)于較高溫度。
應(ying)用概況:
電磁流(liú)量計應用領域(yù)廣泛,大口徑儀(yí)表較多應用于(yú)給㊙️排水🤞工程;中(zhōng)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(zhi)工業測量紙漿(jiang)液和黑液,化學(xue)工業的強腐蝕(shí)液,有色冶金工(gong)業的礦✂️漿;小口(kǒu)徑、微小口徑常(cháng)用于醫藥工業(ye)、食品工業、生物(wu)化學等有衛🐕生(shēng)要求的場所。
3.6 渦(wō)街流量計
渦街(jie)流量計是在流(liú)體中安放一根(gēn)非流線型遊渦(wo)發生👄體,流體在(zài)發生體兩側交(jiao)替地分離釋放(fàng)出兩串規則地(dì)交錯排列的遊(you)渦的儀表。
渦街(jie)流量計按頻率(lü)檢出方式可分(fen)爲:應力式、應變(biàn)式、電容式、熱敏(mǐn)式、振動體式、光(guāng)電式及超聲式(shi)等。
渦街流量計(jì)是屬于年輕的(de)一類流量計,但(dàn)其發展✊迅速,目(mu)♍前已成爲通用(yong)的一類流量計(ji)。
優點:
(1)結構簡單(dan)牢固;
(2)适用流體(tǐ)種類多;
(3)精度較(jiào)高;
(4)範圍度寬;
(5)壓(ya)損小。
缺點:
(1)不适(shi)用于低雷諾數(shu)測量;
(2)需較長直(zhi)管段;
(3)儀表系數(shù)較低(與渦輪流(liu)量計相比);
(4)儀表(biao)在脈動流、多相(xiang)流中尚缺乏應(ying)用經驗。
3.7 超聲波(bō)流量計
超聲波(bō)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(kě)分爲傳播♉速🔅度(dù)差法(直接時差(chà)法、時差法、相位(wèi)差法和頻差法(fǎ)💔)、波束偏移法、多(duō)普勒法、互🌐相關(guan)法、空間濾法及(ji)噪聲法等。
超聲(shēng)流量計和電磁(cí)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(liang)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(chū)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(náo)測量,無壓力損(sǔn)失;
(3)可測量非導(dao)電性液體,對無(wú)阻撓測量的電(diàn)磁流量計是一(yī)種補充。
缺點:
(1)傳(chuan)播時間法隻能(neng)用于清潔液體(ti)和氣體;而多普(pǔ)勒法✂️隻能❤️用于(yú)測量含有一定(ding)量懸浮顆粒和(hé)氣泡的⚽液體👄;
(2)多(duo)普勒法測量精(jīng)度不高。
應用概(gài)況:
(1)傳播時間法(fa)應用于清潔、單(dān)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(deng);
(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(yú)異相含量不太(tai)高的雙相流體(ti),例如:未🔴處理污(wu)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(biān)輯本段]3.8 科裏奧(ào)利質量流量計(jì)
科裏奧利質量(liang)流量計(以下簡(jiǎn)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(bi)的科裏奧👄利力(lì)原理制成的一(yī)種直✍️接式質量(liàng)流量儀表。
我國(guo)CMF的應用起步較(jiao)晚,近年已有幾(jǐ)家制造廠(如太(tai)行儀表廠)自行(háng)開發供應市場(chǎng);還有幾家制造(zào)廠組建合資企(qi)業或引用生産(chan)系列儀表。
熱式(shì)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(qì)和🆚一個溫度傳(chuan)感器。它們自動(dong)地補償和校正(zheng)氣體溫度變化(hua)。儀表的電加熱(rè)部分将速度傳(chuán)感器加熱到高(gao)于工況溫度的(de)某一個定值，使(shǐ)速度傳👨❤️👨感器和(he)測量工況溫度(du)的傳感器之間(jian)形成恒定溫差(chà)。當保持溫差不(bú)變時，電加熱消(xiao)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(zhèng)比。
熱式氣體質(zhi)量流量計即Mass Flow Meter(縮(suo)寫爲MFM)，它是氣體(tǐ)流量計量中新(xin)型儀🔴表，區别于(yú)其它氣體流量(liang)計不需要進✂️行(háng)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(ke)以做到量程從(cóng)極低到高量程(chéng)。它适合單一氣(qi)體和固定比例(lì)多組份氣體的(de)測量。
熱式氣體(ti)質量流量計是(shì)用于測量和控(kong)制氣體質🌈量流(liú)🐕量的新型儀表(biao)。可用于石油、化(huà)工、鋼鐵、冶金、電(dian)力、輕工、醫藥、環(huan)👌保等工業部門(mén)的空氣、烴類氣(qì)體、可燃性氣體(ti)、煙道氣體的🤞監(jian)測。
特 點
可靠性(xing)高 重複性好 測(cè)量精度高 壓損(sǔn)小
無活動部件(jian) 量程比寬 響應(yīng)速度快 無須溫(wen)壓補償
應 用
•工(gōng)業管道中氣體(ti)質量流量測量(liàng) •煙囪排出的煙(yan)氣流速測🆚量
•煅(duan)燒爐煙道氣流(liú)量測量 •燃氣過(guo)程中空氣流量(liang)測🌐量❗
•壓縮空氣(qì)流量測量 •半道(dào)體芯片制造過(guo)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(liàng) •燃燒鍋爐中燃(rán)燒氣✔️體🌍流量測(cè)量
•天然氣、火炬(jù)氣、氫氣等氣體(tǐ)流量測量
•啤酒(jiu)生産過程中二(er)氧化碳氣體流(liú)量測量
•水泥、卷(juàn)煙、玻璃廠生産(chǎn)過程中氣體質(zhì)量流量測量
如(ru)：美國SIERRA
中國DSN
3.9 明渠(qu)流量計
與前述(shù)幾種不同,它是(shi)在非滿管狀敞(chǎng)開渠道測量自(zì)由㊙️表面自然流(liu)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(yuán)形外,還有U字形(xing)、梯形、矩形等多(duo)種形狀。
明渠流(liu)量計應用場所(suo)有城市供水引(yin)水渠;火電廠引(yin)水和✔️排水🔱渠、污(wū)水治理流入和(hé)排放渠;工礦企(qǐ)業水排放以及(ji)水🍓利工程和農(nóng)業灌溉用渠道(dao)。有人估🏃♂️計1995台,約(yuē)占流量儀表整(zheng)體的1.6%,但是國内(nei)應用尚無估計(jì)數據。
4, 新工作原(yuán)理流量儀表的(de)研究和開發
4.1 靜(jìng)電流量計
(electrostatic flowmeter)
日本(běn)東京技術學院(yuan)研制适用于石(shi)油輸送管線低(di)導電液💞體🈚流量(liàng)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(guǎn)系連接,測量電(dian)🔅容⛱️器🌏上靜電荷(he)便可知道測量(liàng)管内的電荷。他(tā)🔅們分别作🤟了内(nèi)🐅徑4~8mm銅、不鏽鋼等(děng)金屬和塑料測(cè)量管儀表的實(shí)流試驗,試驗表(biao)明流量與電荷(hé)之間接近于線(xiàn)性。
4.2 複合效應流(liú)量儀表
(combined effects meter)
該儀表(biǎo)的工作原理是(shì)基于流體的動(dòng)量和壓力作用(yòng)于儀表腔體産(chan)生的變形,測量(liàng)複合效應的變(bian)形求取流量。本(běn)儀表由美國GMI工(gong)程和管理學院(yuan)開發,已申請兩(liang)✂️項專力。
4.3 轉速表(biao)式流量傳感器(qi)
(tachmetric flowrate sensor)
它是由俄羅斯(sī)科學工程中心(xin)工業儀表公司(si)開發，是基于懸(xuan)浮⛷️效應理論研(yan)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(shuǐ)流量，連♍續使用(yong)8年),且還在改進(jin)以擴大應用領(lǐng)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(nián)代後期起在各(ge)國流量儀表銷(xiao)售金額中已占(zhàn)16%~20%。
我國近年發展(zhǎn)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(xiào)驗口徑3m的設備(bei)能力。
5.3 渦街流量(liàng)計(USF)
USF在60年代後期(qi)進入工業應用(yong),80年代後期起在(zài)各國流量儀表(biǎo)銷售金額中已(yǐ)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(tai)。
5.4威力巴流量計(jì)
威立巴流量計(ji)計采用了*符合(hé)空氣動力學原(yuán)理的♋工📞程結構(gou)👈設計，是一種在(zai)精度、功效及可(ke)靠方面達到了(le)🥵無比卓yue程度的(de)傳感元件。
6, 結論(lùn)
由上述可知,流(liu)量計發展到今(jin)天雖然已日趨(qū)成熟,但其種類(lei)👨❤️👨仍☁️然極其繁多(duō),至今尚無一種(zhong)對于任何場合(hé)都适😄用的流量(liang)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(duì)象兩方面的情(qing)況,并要兼顧考(kao)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(ya)式流量計(以下(xia)簡稱DPF或流量計(jì))是根據安裝于(yú)管道中流量檢(jian)測件産生的差(cha)壓、已知的流體(tǐ)條件和檢測件(jiàn)與管道的🥰幾何(hé)尺寸來測量流(liu)量的儀表。DPF由一(yi)次裝置(檢測件(jiàn))和二次裝置(差(cha)壓轉換和流量(liang)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(ji)、文丘裏管流量(liàng)計及均速管流(liu)量計等。二次裝(zhuāng)置爲各‼️種機械(xiè)、電子、機電一體(tǐ)式差壓計，差壓(yā)變送器和流量(liang)顯示及計算儀(yí)表，它已發展爲(wei)三化(系列化、通(tong)用化及标準化(hua))程度很高的種(zhong)✔️類規格龐雜的(de)一大類儀表。差(chà)壓計既可用于(yú)測量流量🐅參數(shu)，也可測量其他(ta)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(jie)流式、動壓頭式(shi)、水力阻力式、離(lí)心式、動壓增益(yi)式和射流式等(deng)幾大🐉類，其中以(yǐ)節流式和動壓(ya)頭式應用爲廣(guang)泛。
節流式DPF的檢(jian)測件按其标準(zhun)化程度分爲标(biao)準型和非👉标準(zhun)㊙️型兩大類。所謂(wei)标準節流裝置(zhi)是指按照标準(zhǔn)文件設計、制造(zào)、安裝和使用，無(wú)須經實流校準(zhun)即可确定其流(liu)量值并估算流(liú)量測量誤差，非(fēi)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(cheng)，早在20世紀20年代(dai)，美國和歐洲即(jí)開始進行大規(guī)模的節流裝置(zhì)試驗研究😘。用得(de)普遍的節流裝(zhuāng)置--孔闆和噴嘴(zuǐ)開始标準化。現(xian)在标準噴嘴的(de)一種型式ISA l932噴⭐嘴(zuǐ)，其幾何形狀就(jiu)是30年代标準化(huà)的，而标準🌐孔闆(pǎn)亦曾稱爲ISA l932孔闆(pǎn)。節流裝置結構(gòu)形式的标準化(hua)有很深遠的意(yì)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(zhōng)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(shēn)度和廣度拓展(zhan)，這是其他流量(liang)計所不及的。1980年(nian)ISO(标準化組織)正(zheng)式通過标準ISO 5167，至(zhi)此流量測量節(jie)流裝置*個标準(zhǔn)誕生了。ISO 5167總結了(le)幾十年來上對(dui)爲數有限的幾(jǐ)種節流裝置(孔(kong)闆、噴嘴和文丘(qiu)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(dai)科學與生産的(de)技術水平。但是(shi)從ISO 5167正式頒布之(zhī)日起，它就暴露(lu)🌏出許👅多亟待解(jie)決的問題，這些(xiē)問題主要有以(yi)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(dài)的試✨驗結果🔴，今(jin)天無論節流裝(zhuang)置制造技術，流(liu)量試驗設備及(jí)實驗技🎯術都有(yǒu)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(geng)可靠的數據是(shì)必要的。進入80年(nián)代美國和歐洲(zhōu)都進行大規模(mó)的試驗🏃，爲修訂(dìng)ISO 5167打下基礎。
2) ISO 5167中關(guān)于直管段長度(dù)規定的問題 在(zai)ISO投票通過ISO 5167時，美(měi)國投了反對🌈票(piao)，其主要原因是(shi)對直管段長度(du)的規定有不同(tong)意見，這個⛱️問題(ti)應是ISO 5167修訂的主(zhǔ)要問題之一。
3) ISO 5167中(zhōng)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(te)💚别多，主要有孔(kong)徑與管徑的比(bǐ)值β、取壓裝置、雷(lei)諾🏃🏻♂️數、節流件💜安(an)裝偏心度、前後(hòu)阻流件類型及(ji)直管🔴段長度、孔(kong)闆入🐕口邊緣尖(jian)銳度、管壁粗糙(cāo)度🏃♂️、流體流動湍(tuān)流度等🆚，衆多因(yin)素影響錯綜複(fu)雜，有的參數難(nán)以直接測量，因(yīn)此标準中有些(xie)規定并非科學(xue)地确定，而是✏️爲(wèi)了取得一緻，不(bú)得不人爲地确(què)定。*流量專家斯(si)賓塞(E.A.Spencer)提出一系(xì)列應重新檢讨(tao)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(wen)題 鑒于節流式(shì)DPF在流量計中占(zhàn)有重要地位，提(ti)高其測量精确(què)度意義重大。曆(lì)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(tóng)🏒攻關才能解決(jué)此問題。
20世紀80年(nian)代美國和歐洲(zhōu)開始進行大規(guī)模的孔闆流量(liàng)計試👌驗研究，歐(ōu)洲爲歐共體實(shi)驗計劃(EEC Experimental Program)，美國爲(wei)API實驗計劃(API Experimental Program)。試驗(yàn)的目的是用現(xian)代新測試設備(bei)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(shì)驗研究，爲修訂(dìng)ISO 5167打下技術基礎(chu)。1999年ISO發出ISO 5167的修訂(dìng)稿🛀(ISO/CD 5167-1-4)，該文件爲委(wěi)員會草案，它📱在(zài)技術内容與編(biān)輯上都有很大(dà)改動，是一份全(quán)新的标準。本來(lai)預定于2025年12月在(zai)美國丹佛舉行(háng)的ISO/TC30/SC2會議上審查(chá)通過爲DIS(标準草(cao)案)，但❄️是會議認(ren)爲尚有細節問(wen)題應再商榷💔而(er)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(biao)準的兩個核心(xin)内容皆有實質(zhì)性變化，一是孔(kong)闆⛱️的流出系數(shu)公式，用Reader-Harris/Gallagher計算式(shi)(R-G式)代替Stolz計算式(shi)，另一爲🥰節流裝(zhuāng)置上遊側直管(guǎn)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(suǒ)列節流裝置爲(wèi)标準節流裝置(zhì)，其他☎️的都稱爲(wèi)非标準節流裝(zhuang)置，應該指出，非(fēi)标準節🔴流裝置(zhi)不僅是指那些(xie)節流裝置結構(gòu)與标難節流裝(zhuāng)置相異的，如果(guǒ)标準節流裝置(zhi)在偏🤟離标準條(tiáo)件下工作亦應(ying)稱爲非标準節(jiē)流裝置，例如，标(biao)準孔闆在混相(xiàng)流或💔标準文丘(qiu)裏噴嘴在臨界(jie)流下工作的🔞都(dōu)是。
目前非标準(zhǔn)節流裝置大緻(zhì)有以下一些種(zhǒng)類：
1)低雷諾數用(yòng) 1/4圓孔闆，錐形入(rù)口孔闆，雙重孔(kong)闆，雙斜孔闆，半(bàn)圓🔞孔闆等；
2)髒污(wū)介質用 圓缺孔(kong)闆，偏心孔闆，環(huán)狀孔闆，楔形孔(kǒng)闆，彎管節流件(jian)等；
3)低壓損用 羅(luó)洛斯管，道爾管(guan)，道爾孔闆，雙重(zhòng)文丘裏噴🈲嘴，通(tōng)🐅用文丘裏管，Vasy管(guǎn)等；
4)小管徑用 整(zheng)體(内藏)孔闆；
5)端(duan)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(liú)🥵量計(線✊性孔闆(pan))；
7)毛細管節流件(jiàn) 層流流量計；
8)脈(mo)動流節流裝置(zhì)；
9)臨界流節流裝(zhuāng)置 音速文丘裏(lǐ)噴嘴；
10)混相流節(jie)流裝置。
節流式(shì)DPF現場應用的不(bú)斷拓展必然提(tí)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(you)關📱非标準節流(liu)裝置的👨❤️👨技術文(wén)件，在它們不能(néng)成爲正式标準(zhun)🐪之前作爲技術(shù)報告發🔞表。可以(yi)預見，今後有可(kě)能若幹較爲成(cheng)熟的非标準節(jiē)流裝置🆚會晉升(shēng)爲标準型的。
20世(shì)紀90年代中後期(qī)世界範圍内各(ge)式DPF銷售量在流(liu)量😄儀表總量中(zhōng)台數占50%-60%(每年約(yuē)百萬台)，金額占(zhan)30%左右。我國銷✨售(shòu)台數約占流量(liàng)儀表總量(不包(bāo)括*表和家用水(shui)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(zuò)原理
2.1 基本原理(li)
充滿管道的流(liú)體，當它流經管(guan)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(zeng)加，靜壓力降低(dī)，于是在節流件(jian)前後便産生了(le)壓差。流體流量(liàng)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(xiao)。這種♌測量方法(fǎ)是以流動連續(xu)性方程⚽(質量守(shǒu)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(xiǎo)不僅與流量還(hai)與其他許多因(yīn)素有關，例如當(dāng)節流裝置形式(shì)或管道内流體(ti)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(tóng)的。
圖4.1 孔闆附近(jin)的流速和壓力(li)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(chū)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(guan)道内徑，m；
P--差壓，Pa；
ρl--上(shang)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(shí)測量
1)d、D 式(4.1)中d與流(liu)量爲平方關系(xi)，其精确度對流(liú)量總精度影響(xiang)較大，誤差值一(yi)般應控制在±0.05%左(zuo)右，還應計及工(gong)💰作溫度對材料(liao)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(duàn)的幾個截面上(shàng)進行多次測量(liang)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(wài)，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(ci)，當不是成套供(gong)應節流裝置時(shi)，在現場配管應(yīng)💜充分注意這個(gè)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(cha)壓變送器高精(jīng)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(cha)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(dao)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(zhì)造、安裝及使用(yòng)是保⛹🏻♀️證獲得真(zhēn)實差壓值的關(guan)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(tong)計量
1)C 統計量C是(shì)無法實測的量(liàng)(指按标準設計(ji)制造安裝，不⭕經(jīng)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(bu)相符合。它們的(de)偏離是由設🌈計(ji)、制造、安裝及使(shi)用一📐系列因素(su)造成的。應該明(míng)确，上💞述各環節(jiē)全部嚴格遵循(xún)标準的規定，其(qí)實際值才會與(yǔ)标準确定的值(zhí)相符合，現場是(shì)難以*這種要求(qiu)的。
應該指出，與(yu)标準條件的偏(pian)離，有的可定量(liang)估算(可進♈行修(xiu)正)，有的隻能定(dìng)性估計(不确定(ding)度的幅值與方(fāng)向❄️)。但是在現⚽實(shí)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(zhōng)隻介紹某一條(tiao)件偏離引起🏃🏻♂️的(de)誤差。如果許多(duō)條件同時偏離(lí)，則缺少相關的(de)資料可查。
2)ε 可膨(péng)脹性系數ε是對(dui)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(hua)的修正，它的誤(wù)差由兩部分組(zǔ)👅成：其一爲常用(yòng)流量下ε的誤差(chà)，即标準确定值(zhí)的誤差；其二爲(wèi)由于流量變化(hua)ε值🏃将随之波動(dòng)帶來的誤差。一(yi)般在低靜壓高(gāo)🔴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(fèn) 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(yuán)缺孔闆；8)偏心孔(kǒng)闆；9)楔🧡形孔🌈闆；10)整(zhěng)㊙️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(zhuāng)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(jiē)流🥰裝置；4)低壓損(sun)節流裝置；5)小管(guǎn)徑節流裝置☂️；6)寬(kuan)範圍度節流裝(zhuang)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(yi)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(shuǐ)力阻力式 依據(ju)流體阻力産生(shēng)的壓差原理工(gong)作，檢測☀️件爲毛(máo)細管束，又稱層(ceng)流流量計，一
般(bān)用于微小流量(liàng)測量。
4)離心式 依(yī)據彎曲管或環(huán)狀管産生離心(xin)力原理形☂️成的(de)🌏壓差工作，如彎(wan)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(lǐ)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(an)結構形式分類(lei)
1) 标準孔闆 又稱(cheng)同心直角邊緣(yuan)孔闆，其軸向截(jié)面如圖4.2所示。孔(kǒng)闆是一塊加工(gōng)成圓形同心的(de)具有銳利直角(jiǎo)邊緣👄的薄闆。孔(kong)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(gè)方向測量♉流量(liàng)，可采用對稱孔(kǒng)闆，節流孔的兩(liǎng)個邊緣均符合(hé)直角邊緣孔🈲闆(pan)上遊邊緣的特(te)性，且孔闆全部(bù)厚度不超過節(jie)流孔的厚度。
圖(tu)4.2 标準孔闆
圖4.3 孔(kong)闆的三種取壓(ya)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(shàng)遊面由垂直于(yú)軸的平面、廓形(xing)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(zǔ)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(pēn)嘴(圖4.5) 上遊面由(you)垂直于軸的平(píng)面、廓形爲1/4橢圓(yuán)🤞的收縮段✍️、圓筒(tǒng)形喉部和可能(neng)有的凹槽或斜(xié)角組成的噴嘴(zui)。長徑噴嘴的取(qu)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(bù)C和圓錐擴散段(duàn)E組成，如圖4.6 所示(shi)。根據不同的加(jia)工方法，有以下(xià)結構形式：①具有(you)粗鑄收縮段的(de)；②具有機械加工(gong)收縮段的；③具有(you)鐵闆焊接收縮(suō)段的。不同結構(gou)形式⁉️的L1、L2、R1、R2與D、d的關(guān)系如表4.2所🈲示。
4)文(wen)丘裏噴嘴 由進(jìn)口噴嘴、圓筒形(xíng)喉部及擴散段(duàn)組成🏃♂️，如圖4.7所示(shi)。
5)錐形入口孔闆(pǎn) 錐形入口孔闆(pan)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(tú)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(gōng)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(liǎng)個量中的小者(zhě) L2≥D(入口直徑) L2≥D(入口(kou)直徑)
3 R1=1.375D+20% R1<0.25D R1=0,焊縫除外(wài)
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(guǎn)
圖4.7 文丘裏噴嘴(zuǐ)
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(xiàn)；6-流向；7-取壓口；8-孔(kǒng)闆；
X-帶環隙的夾(jiá)持環；Y-單獨取壓(yā)口
超聲波流量(liang)計的基本原理(lǐ)及類型
超聲波(bo)在流動的流體(ti)中傳播時就載(zai)上流體流速的(de)信息。因㊙️此通過(guò)接收到的超聲(shēng)波就可以檢測(ce)出流體的流速(su)，從而換算成流(liú)量。根據檢測的(de)方式，可分爲傳(chuán)👄播速度差法、多(duō)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(ji)成電路技術迅(xun)速發展才開始(shi)應用的一種
非(fēi)接觸式儀表，适(shi)于測量不易接(jiē)觸和觀察的流(liú)體以🔴及大管徑(jing)流量。它與水位(wèi)計聯動可進行(háng)敞開水流的💯流(liú)量測量。使用超(chāo)聲波流量比不(bú)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(ji)檢修均可不影(ying)響生産管線運(yun)行因而是一種(zhǒng)理想的節能型(xíng)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(ce)量困難的問題(ti)，這是因爲一般(ban)流量計随着測(ce)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(shēng)波流量計均可(kě)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(yi)表造價基本上(shàng)與被測管道口(kǒu)徑大小無關，而(er)其它類型的流(liu)量計随❄️着口徑(jing)增加，造價大幅(fú)度增加，故口徑(jing)越大超聲波流(liú)量🔞計比相同功(gōng)能其它類型流(liu)量計的😍功能價(jia)格比越*。被認爲(wei)是較好的大管(guan)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(wū)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(ji)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(mi)寬的明渠、暗渠(qú)到500m寬的河流都(dou)可适用。
另外，超(chāo)聲測量儀表的(de)流量測量準确(que)度幾乎不受被(bei)⭐測🍓流體溫度、壓(ya)力、粘度、密度等(deng)參數的影響，又(you)可制成💰非接🐪觸(chu)及便攜式測量(liàng)儀表，故可解決(jué)其它類型儀表(biao)所難以測量的(de)強腐蝕性、非導(dao)電性、放射性及(ji)易燃易爆介質(zhì)的流量測量問(wèn)題。另外，鑒于非(fēi)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(yí)表不可比拟的(de)。超聲波流量計(ji)具有上述一些(xie)優點因此✂️它越(yuè)來越受到重視(shi)并🌍且向産品系(xi)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(bào)型、濕式型儀表(biǎo)以🤞适應不同介(jiè)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(mu)前所存在的缺(quē)點主要是可測(ce)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(yi)下的流體。另外(wài)，超聲波流量🌈計(ji)的測量🧑🏽🤝🧑🏻線路比(bi)一般流量計複(fú)雜。這是因爲，一(yi)般工業計量❌中(zhong)液體的流💘速常(cháng)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(liàng))變化帶給💚聲速(su)的變化量大也(ye)是10-3數量級.若要(yào)求測量流速💋的(de)準确度爲1%，則對(dui)聲速的測量準(zhun)确度需爲10-5～10-6數量(liàng)級🐕，因此必須有(yǒu)完善的測量🤟線(xiàn)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(yuan)因。
超聲波流量(liang)計由超聲波換(huan)能器、電子線路(lù)及流量顯示和(hé)累💔積系統三部(bù)分組成。超聲波(bo)發射換能器将(jiang)電能轉🥰換爲💚超(chāo)聲波能量，并将(jiang)其發射到被測(ce)流體中，接收器(qi)接收到的超聲(sheng)波信号，經電子(zi)線路放大并轉(zhuan)換爲代表流量(liang)的電信号供給(gěi)顯示和積算儀(yí)表進行顯示和(hé)積算。這樣就實(shí)現了⭐流量的檢(jiǎn)測🌏和顯示。
超聲(shēng)波流量計常用(yong)壓電換能器。它(tā)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(qi)的壓👈電元件上(shang)，使其産生超聲(sheng)波振勸。超聲波(bo)以🎯某一角度射(shè)入流體中傳播(bō)，然後由接收換(huan)能器接收🔞，并經(jing)壓電元件變爲(wèi)電能，以便檢測(ce)。發射💋換能器利(lì)用壓電元件的(de)逆壓電效應⭐，而(ér)接收換能器則(zé)是利用壓電效(xiào)應。
超聲波流量(liang)計換能器的壓(yā)電元件常做成(chéng)圓形薄片，沿厚(hòu)❤️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(cai)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(bǎ)元件故人聲楔(xiē)中，構成🧑🏾🤝🧑🏼換能器(qì)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(yao)求超聲波經聲(sheng)楔後能量損失(shī)小即透射系數(shù)接近1。常用的聲(sheng)楔材料是有機(jī)玻璃，因爲它透(tou)明，可以觀察到(dào)聲楔中壓電元(yuan)件的組裝情況(kuàng)。另外，某🔞些橡膠(jiao)、塑料及膠木☂️也(yě)可作聲楔👌材料(liào)。
超聲波流量計(ji)的電子線路包(bao)括發射、接收、信(xin)号處理和顯示(shi)💔電路。測得的瞬(shùn)時流量和累積(jī)流量值用數字(zi)量或模拟量顯(xian)示。
根據對信号(hào)檢測的原理，目(mu)前超聲波流量(liang)計大緻🔞可分傳(chuan)播速度差法(包(bao)括：直接時差法(fǎ)、時差法、相位差(cha)法、頻差法)波束(shù)偏移法、多普勒(le)法、相關法、空間(jian)濾波法及噪聲(shēng)法🛀等類型，如圖(tu)所示。其中以噪(zao)聲法原理及結(jié)構簡單，便于測(ce)量和攜帶，價格(ge)便宜但準确度(dù)較低，适于在流(liú)量測量準确度(dù)要求不高的場(chǎng)合使用。由于直(zhí)接㊙️時差法、時差(chà)法♋、頻差法和相(xiàng)位差法的基本(běn)原理都是通過(guò)測量超聲波脈(mo)沖順流和逆流(liú)傳報時速度之(zhi)差來反映流體(ti)的流速⛷️的，故又(yòu)統💋稱爲傳播⭐速(su)度差法。其中頻(pín)差法和時差法(fa)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(yi)被廣泛采用。按(an)照換能器的配(pei)置方法不同，傳(chuan)播速度差撥又(yòu)分爲：Z法(透過法(fa))、V法(反⭕射法)、X法(交(jiāo)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(biàn)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(li)，通過測量不均(jun1)勻流體中散射(she)體散射的超聲(sheng)波多普
勒頻移(yi)來确定流體流(liú)量的，适用于含(hán)懸浮顆粒、氣泡(pao)等流體流量測(cè)量。相關法是利(li)用相關技術測(ce)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(du)，濃度等無關，因(yīn)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(fu)雜‼️。在微處理機(jī)普及應用後，這(zhe)個缺點可以克(ke)服。噪聲法(聽音(yīn)法)是利用管道(dào)内流體流動時(shi)産生的噪聲與(yu)流體的流速有(you)🛀關的原理，通過(guò)檢測噪聲表示(shi)流速或流量值(zhí)。其方法簡單，設(shè)備價格便宜，但(dàn)準确度🏃🏻低。
以上(shang)幾種方法各有(you)特點，應根據被(bèi)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(yin)💞素進行選擇。一(yi)般說來由于工(gong)業生産中工質(zhi)的溫度常不能(neng)保持恒定，故多(duō)采用頻差法及(jí)時差法。隻有在(zài)管徑很大時才(cái)采用直接時差(chà)法。對換能器安(an)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(yòng)Z法；當流動方向(xiàng)與管鈾不平行(háng)或管路安裝地(di)點使換能器安(ān)裝間💛隔受到限(xian)制時，采用V法或(huo)X法。當流場分布(bu)不均勻而表前(qián)直管段又較短(duan)時，也可采用多(duo)聲道(例如雙聲(sheng)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(lè)法适于測量兩(liǎng)相💔流，可避免常(chang)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(háng)的弊病，因而得(de)以迅速發展。随(sui)着工業的發展(zhan)及節能工作的(de)開展，煤油混合(hé)(COM)、煤水泥合(CWM)燃料(liao)的輸送和👄應用(yòng)以及燃料🛀🏻油加(jiā)水助燃等節能(neng)方法的發展，都(dōu)爲多普勒超聲(sheng)波流量計應用(yòng)開辟廣闊前景(jing)。
流量計的種類(lei)很多，一般市場(chang)上用得比較廣(guǎng)泛的🐆有：電♍磁流(liu)量計、渦街流量(liàng)計、渦輪流量計(ji)、孔闆流量計、V錐(zhuī)流量計、金屬轉(zhuan)子流量計、玻璃(li)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(ān)裝條🔱件對直管(guǎn)㊙️段的要求V錐流(liú)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(shì)前5D後3D,對于流量(liàng)計前端有彎頭(tou)、閥門電磁流量(liàng)計等的🍓直管段(duàn)要求就更高，高(gāo)要求直管段是(shì)前50D後5D,因此在選(xuǎn)🌈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(yin)素，從而選擇更(geng)加适合現場工(gōng)礦的流量計。
現(xian)在流量計所需(xū)要的參數：
1、被測(cè)量的介質
2、被測(ce)量介質的溫度(du)
3、被測量介質的(de)壓力
4、被測量介(jiè)質的流量
5、要求(qiú)的測量精度
6、現(xiàn)場工礦情況
