測量不同的(de)介質選擇不同(tóng)的流量計
廣州(zhou)迪川儀器儀表(biao)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(liang)計的選擇，必須(xū)要根據生産現(xian)場需要計量的(de)介質而定。
一、氣(qì)體介質，應選擇(zé)的流量計品種(zhong)是：1、超聲波氣體(ti)流量計。2、渦街流(liu)量計。如氣體溫(wēn)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(zhǒng)是：超聲波流❓量(liang)計。
三、砂漿、電粉(fen)漿等大濃度、固(gù)體顆粒含量大(dà)的介質，應⭐選擇(ze)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(ru)渦街流量計、孔(kǒng)闆流量計等也(ye)可以。
五、污水、紙(zhi)漿等渾濁液體(tǐ)介質，應選擇的(de)流量計品種是(shi)：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(qi)或氣泡。 六、帶有(you)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(xíng)的流量計測量(liang)帶有氣泡的流(liú)體，效果十❌分好(hǎo)。 七、純淨水、除鹽(yan)水等👨❤️👨電導率低(di)的✊介質，應選擇(zé)的流量計品種(zhǒng)是：超聲波流量(liang)計非常适合測(ce)量這類流體。 八(bā)、酸、堿液等強腐(fu)蝕性介質，應選(xuan)擇的💋流量計品(pǐn)種是：1、抗酸堿内(nèi)襯的電磁流量(liang)計。2、外夾式超聲(sheng)波流量計。
用以(yǐ)測量管路中流(liu)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(ji)、節流式流量計(ji)、細縫流量🎯計、容(rong)積流量計、電磁(ci)流量計、超聲波(bo)流量計和堰等(deng)。
流量測量方法(fa)和儀表的種類(lei)繁多,分類方法(fǎ)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(ti)、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(liu)量儀表,每種産(chan)品都有它特定(dìng)的适用性,也都(dou)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(cè)量,其儀表分别(bie)稱作總量表和(hé)流量計。
總量表(biǎo)測量一段時間(jiān)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(jì)通常亦備有累(lei)積流量裝置,做(zuo)總量表使用,而(er)總量表亦備有(you)流量發訊裝置(zhi)🐉。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(li)學原理、熱學原(yuán)理、聲學原理、電(diàn)學原理、光學原(yuán)理、原子物理學(xué)原理等。
按照目(mù)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(wo)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(zhì)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(zhong)流量計的原理(lǐ)、特點、應用概🥰況(kuàng)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(zhong)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(yi)表。
差壓式流量(liàng)計由一次裝置(zhi)(檢測件)和二次(ci)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(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(zhuāng)置爲各種機械(xiè)、電子、機電一體(tǐ)式差壓計,差壓(yā)變送器及流量(liàng)顯示儀表。它已(yǐ)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(ye)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(ce)件按其作用原(yuan)理可分爲:節流(liu)裝置❌、水力阻力(li)式、離心式、動壓(yā)頭式、動壓頭增(zeng)益🏃🏻♂️式及射流式(shì)幾🤟大類。
檢測件(jiàn)又可按其标準(zhǔn)化程度分爲二(èr)大類:标準的和(hé)💯非标準的。
所謂(wèi)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(liu)量值和估算測(ce)量誤✂️差。
非标準(zhǔn)檢測件是成熟(shu)程度較差的,尚(shàng)未列入标準中(zhōng)的✂️檢測🈚件。
差壓(yā)式流量計是一(yī)類應用廣泛的(de)流量計,在各類(lei)流量💋儀表中其(qi)使用量占居*。近(jin)年來,由于各種(zhǒng)新型流量計的(de)問世,它的使用(yong)量百分數逐漸(jiàn)下降,但目前仍(réng)是重要的😍一類(lèi)流量計。
優點:
(1)應(ying)用多的孔闆式(shi)流量計結構牢(lao)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(sheng)産,便于規模⚽經(jing)濟生産。
缺點:
(1)測(ce)量精度普遍偏(piān)低;
(2)範圍度窄,一(yī)般僅3:1~4:1;
(3)現場安裝(zhuāng)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(fā)的平衡流💜量計(jì)🌈，這😄種流量計的(de)測量精度是傳(chuan)統節流裝置的(de)5-10倍，永9壓力損失(shī)1/3。壓力恢複快2倍(bei)，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(wéi)特别廣泛,在封(fēng)閉管道的🎯流量(liàng)測量中各種對(dui)象都有應用,如(ru)流體方面:單相(xiang)、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(guǎn)徑方💋面:從幾mm到(dao)幾m;流動條件方(fang)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(fu)子流量計,又稱(cheng)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(miàn)的浮子👣的重力(li)是由液體動力(li)承受的,從而使(shǐ)浮子可以在錐(zhui)管内自由地🐇上(shang)升和⛷️下降。
浮子(zi)流量計是僅次(ci)于差壓式流量(liang)計應用範圍寬(kuān)廣的一類流量(liàng)計,特别在小、微(wei)流量方面有舉(jǔ)足輕重的作用(yong)。
80年代中期,日本(běn)、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(zǐ)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(dian)是耐壓力低,有(you)玻璃管易碎的(de)較大風險;
(2)适用(yòng)于小管徑和低(dī)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(pai)量流量計,簡稱(cheng)PD流量計,在流量(liang)儀表中是精度(du)高的一類。它利(li)用機械測量元(yuán)件把流體連續(xù)💰不斷地分⛹🏻♀️割成(chéng)單個已知的體(tǐ)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(ce)量流體體🌂積總(zong)量。
容積式流量(liang)計按其測量元(yuán)件分類,可分爲(wei)橢圓齒輪流♍量(liang)計、刮🧡闆流量計(jì)、雙轉子流量計(ji)、旋轉活塞流量(liàng)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(qì)量📐計等。
優點:
(1)計(jì)量精度高;
(2)安裝(zhuang)管道條件對計(ji)量精度沒有影(yǐng)響;
(3)可用于高粘(zhān)度液體的測量(liang);
(4)範圍度寬;
(5)直讀(dú)式儀表無需外(wài)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(da);
(2)被測介質種類(lèi)、口徑、介質工作(zuò)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(yong)于潔淨單相流(liú)體;
(5)産生噪聲及(jí)振動。
應用概況(kuàng):
容積式流量計(jì)與差壓式流量(liàng)計、浮子流量計(jì)并列爲三類使(shǐ)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(liàng)測量。
工業發達(da)國家近年PD流量(liàng)計(不包括家用(yong)煤氣表和家用(yong)水表)的🥰銷售金(jin)額占流量儀表(biǎo)的13%~23%;我國約占20%,1990年(nian)♌産量🏃🏻♂️(不包括家(jiā)㊙️用煤氣表)估計(jì)爲34萬台,其中橢(tuo)圓齒輪式和腰(yao)輪式分别約占(zhan)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(lèi),它采用多葉片(piàn)的轉子(渦輪)感(gan)受流體平均流(liu)速,從而且🔴推導(dǎo)出流🏒量或💃總量(liang)的儀🏃♂️表。
一般它(tā)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(liang)計和容積式流(liu)量計、科裏奧利(lì)質量流量計♈稱(chēng)爲流量計中三(sān)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(duo)系列批量生産(chǎn)的規模。
優點:
(1)高(gao)精度,在所有流(liu)量計中,屬于精(jing)确的流量計;
(2)重(zhong)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(chí)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(lun)流量計在以下(xià)一些測量對象(xiàng)獲得廣泛應用(yòng):石油、有👣機液體(tǐ)、無機液、液化氣(qì)、天然氣和低溫(wen)流體統在歐洲(zhōu)🔞和美國,渦🚩輪流(liu)量計在用量上(shang)是僅次于孔闆(pan)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(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(ji)是根據法拉弟(di)電磁感應定律(lǜ)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(liè)優良特性,可以(yǐ)解決其它流💞量(liang)計不易應用的(de)問題,如髒污流(liú)、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(zài)流量儀表中其(qí)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(huì)阻塞,适用于測(cè)量含固體顆粒(li)的液固二相流(liú)體,如紙漿、泥漿(jiang)、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(suo)測得體積流量(liàng)實際上不受流(liú)體密度、粘度、溫(wen)度🌈、壓力🏃🏻和電導(dǎo)率變化的明顯(xiǎn)影響;
(4)流量範圍(wei)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(hěn)低的液體,如石(shi)油制品;
(2)不能測(ce)量氣體、蒸汽和(hé)含有較大氣泡(pao)的液體;
(3)不能用(yong)于較高溫度。
應(ying)用概況:
電磁流(liú)量計應用領域(yu)廣泛,大口徑儀(yi)表較多應用于(yu)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(gong)業高爐風口💜冷(leng)卻水控制,造紙(zhǐ)工業測量紙漿(jiāng)♻️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(kǒu)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(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(gen)非流線型遊渦(wō)發生體,流體在(zài)發生體兩側交(jiao)替地分離釋放(fang)出兩串規則地(dì)交錯排列的遊(yóu)渦的儀表。
渦街(jiē)流量計按頻率(lü)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(jì)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(yong)的一類流量計(jì)。
優點:
(1)結構簡單(dān)牢固;
(2)适用流體(tǐ)種類多;
(3)精度較(jiao)高;
(4)範圍度寬;
(5)壓(ya)損小。
缺點:
(1)不适(shì)用于低雷諾數(shu)測量;
(2)需較長直(zhí)管段;
(3)儀表系數(shu)較低(與渦輪流(liu)量計相比);
(4)儀表(biǎo)在脈動流、多相(xiàng)流中尚缺乏應(ying)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(dong)對超聲束(或超(chāo)聲脈沖🧡)的作用(yong)以測量流量的(de)儀表。
根據對信(xìn)号檢測的原理(li)超聲流量計可(ke)分爲傳播速度(dù)差🔞法(直接時差(chà)法、時差法、相位(wei)差法和頻差法(fa))、波束偏移法、多(duo)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(ci)流量計一樣,因(yīn)儀表流通通道(dào)未設置任何阻(zu)礙件,均屬*流量(liang)計,是适于解決(jue)流量㊙️測量🈲困難(nán)🌈問題的一類流(liu)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(ji)之一。
優點:
(1)可做(zuò)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(dao)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(chuan)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(hé)氣泡的液體;
(2)多(duo)普勒法測量精(jīng)度不高。
應用概(gai)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(mian)在高壓天然氣(qi)領域已有使用(yong)良好📱的經驗;
(3)多(duo)普勒法适用于(yú)異相含量不太(tài)高的雙相流體(ti),例如:未處理污(wu)水、工廠排放液(ye)、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(ao)利質量流量計(ji)
科裏奧利質量(liàng)流量計(以下簡(jiǎn)稱CMF)是利用流體(ti)在振動管中流(liu)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(yi)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(hang)開發供應市場(chǎng);還有幾家制造(zao)廠組建合資企(qǐ)業或🔞引用生産(chǎn)系列儀表。
熱式(shi)氣體質量流量(liàng)計
熱式流量計(jì)傳感器包含兩(liǎng)個傳感元件，一(yī)個速度❓傳感器(qi)和一個溫度傳(chuan)感器。它們自動(dong)地補償和校正(zhèng)氣體溫度變化(huà)。儀表的電加熱(rè)部分将速度傳(chuan)感器加熱到高(gao)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(chà)。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(zhí)，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(ti)流量計量💚中新(xin)型儀表，區别于(yu)其它氣體流量(liàng)計不需要進行(háng)壓力和溫度修(xiu)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(tǐ)質量流量計是(shi)用于測量和控(kong)制氣體質量♻️流(liu)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(huán)保等♻️工業部門(men)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(xìng)高 重複性好 測(cè)量精度高 壓損(sun)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(gong)業管道中氣體(ti)質量流量測量(liang) •煙囪排出的煙(yan)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(dào)體芯片制造過(guo)程中氣體流量(liang)測量
•污水處理(lǐ)中氣體流量測(cè)量 •加熱通風和(hé)空調系統中的(de)🛀🏻氣👉體🐆流量測量(liang)
•熔劑回收系統(tǒng)氣體流量測量(liàng) •燃燒鍋爐中燃(ran)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(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(rú)：美國SIERRA
中國DSN
3.9 明渠(qú)流量計
與前述(shu)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(shuǐ)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(suǒ)有城市供水引(yin)水渠;火電廠☔引(yǐn)水和排水渠、污(wū)水治理流入和(he)排放渠;工礦企(qǐ)業水排放以及(jí)水利工程和農(nóng)業灌溉用渠道(dào)。有人估計1995台,約(yue)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(shí)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(liang)計的金屬測量(liàng)管絕緣地與管(guǎn)系連接,測量電(dian)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(nèi)徑4~8mm銅、不鏽🌐鋼等(deng)金屬和塑料測(cè)量管儀表的實(shi)流試驗,試驗表(biǎo)明流量與電荷(hé)之間接近于線(xian)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(shi)基于流體的動(dong)量和壓力作用(yòng)于🛀🏻儀表腔體産(chǎn)生的變形,測量(liang)複合效應的變(biàn)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(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(xuán)浮效應理論研(yan)制的。該儀表已(yi)在若幹現場成(cheng)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(yí)表應用和發展(zhan)動向
5.1 科裏奧利(li)質量流量計(CMF)
國(guó)外CMF已發展30餘系(xì)列，各系列開發(fā)在技術上着眼(yǎn)點♻️在于:流量檢(jiǎn)測測量管結構(gou)上設計創新;提(tí)高儀表零點穩(wen)定性和精确度(dù)等性能;增加測(cè)量管撓度,提高(gāo)靈敏度;改善📱測(ce)量管應力分布(bù),降低⭐疲勞損壞(huai),加強抗振動幹(gan)擾能力等。
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(lǐng)域日益擴展,80年(nian)代後期🈲起在各(gè)國流量儀表銷(xiao)售金額中已占(zhan)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(wèi)✂️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(yòng),80年代後期起在(zai)各國流量儀表(biǎo)銷🔞售金額中已(yǐ)占4%~6%。1992年世界範圍(wei)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(yuan)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(qu)成熟🐕,但其種類(lèi)仍然極其繁多(duō),至今尚無一種(zhǒng)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(fàn)圍,也都有局限(xian)性。這就要求我(wǒ)們:
(1)在選擇儀表(biǎo)時,一定要熟悉(xi)儀表和被測對(duì)象兩方❓面的情(qíng)💘況,并要兼顧考(kǎo)慮其它因素,這(zhè)樣測量才會準(zhun)确;
(2)努力研制新(xin)型儀表,使其在(zài)現有的基礎上(shang)更加完善。
差壓(yā)式流量計
差壓(yā)式流量計(以下(xia)簡稱DPF或流量計(ji))是根據安裝于(yú)管道中流量檢(jiǎn)測件産生的差(chà)壓、已知的流體(ti)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(yī)次裝置(檢測件(jian))和二次裝🏃🏻♂️置(差(chà)壓轉換和流量(liang)💞顯示儀表💚)組成(chéng)。通常以檢測件(jiàn)的型式對DPF分類(lèi)，如孔♋扳流量計(jì)、文💯丘裏管流量(liàng)計及均速管🤟流(liu)量計等。二次裝(zhuang)置爲各種機械(xie)、電子、機電一體(tǐ)式差壓計，差壓(ya)變送器和流量(liang)顯示及計算儀(yi)表，它已發展爲(wei)三化(系列化、通(tong)用化及标💚準化(huà))程度很高的種(zhǒng)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(shù)，也可測量其他(ta)參數(如壓力、物(wu)位、密度等)。
DPF按其(qí)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(li)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(yā)🥵頭式應用爲廣(guǎng)泛。
節流式DPF的檢(jiǎn)測件按其标準(zhun)化程度分爲标(biao)準型和非😍标✍️準(zhǔn)型兩🈚大類。所謂(wei)标準節流裝置(zhì)是指按照标準(zhun)文件設計、制造(zào)、安裝和⭕使用，無(wu)須經實流校準(zhun)即🍉可确定🤟其流(liu)量值并估算流(liu)量😍測量誤差，非(fēi)标準節流裝置(zhi)是成熟程度較(jiao)差，尚未🔞列入标(biao)準文件中的檢(jian)測件。
标準型節(jie)流式DPF的發展經(jīng)過漫長的過程(chéng)，早在20世紀20年代(dai)，美🚶國和歐洲即(ji)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(zhuang)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(jiù)是30年代标準化(hua)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(jie)流裝🥵置結構形(xíng)式标準化了，才(cái)有可能把上衆(zhōng)多研究成果彙(huì)集到📐一起，它促(cu)進檢測件的理(li)🙇🏻論和實踐向深(shēn)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(zhèng)式通過标準ISO 5167，至(zhì)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(kǒng)闆、噴嘴和文丘(qiu)裏管🌐)的理論與(yǔ)試驗的研究成(chéng)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(shi)從ISO 5167正式頒布之(zhī)日起，它就暴露(lu)📐出許多亟待解(jiě)決的問題，這些(xiē)問題主要有以(yǐ)下幾個方面。
1)ISO 5167試(shi)驗數據的陳舊(jiu)性 ISO 5167中采用的數(shu)據大多是30年代(dai)的試驗結果，今(jin)天無論節流裝(zhuāng)置制造技術，流(liú)量試驗設備及(ji)實驗技術都有(you)巨大的進步，重(zhòng)新進行系統地(di)試驗以獲得更(geng)高精🙇♀️确度及更(gèng)可靠的數據是(shi)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(zai)ISO投票通過ISO 5167時，美(měi)國投了反對票(piào)，其主要原因是(shi)對直管段長度(dù)的規定有✉️不同(tóng)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(ke)學性問題 影響(xiang)節流裝置流出(chū)系數的因素特(te)别多，主要有孔(kǒng)徑與管徑的比(bǐ)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(jian)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(yīn)此标準中有些(xie)規定并非科學(xué)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(xi)列應重‼️新檢讨(tao)的問題，如孔闆(pan)平直度、同心度(dù)、直角邊緣尖銳(rui)❌度、管道粗糙度(dù)、上遊流速分布(bù)及流動調整器(qì)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(tí)高其測量精确(que)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(liú)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(nián)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(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(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(ding)ISO 5167打🌏下技術基礎(chǔ)。1999年ISO發出ISO 5167的修訂(ding)稿(ISO/CD 5167-1-4)，該文件爲委(wěi)員會草案，它在(zai)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(lái)預定于2025年12月在(zai)美國丹佛舉行(hang)的ISO/TC30/SC2會議♻️上審查(cha)通🈲過爲DIS(标準草(cao)案)，但是會議認(rèn)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(shì)頒布尚不得而(er)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(kǒng)闆的流出系數(shù)公式，用Reader-Harris/Gallagher計算♻️式(shì)㊙️(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(wo)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(wèi)非标準節流裝(zhuāng)置，應該指出，非(fēi)标準節流裝置(zhì)不僅是指那些(xie)節💋流裝置結構(gòu)與标難節流裝(zhuang)置相異的，如果(guo)标準節流裝置(zhì)在偏離标準條(tiao)件下工作亦應(yīng)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(qiū)裏噴嘴在臨界(jie)流下工作的都(dou)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(yòng) 1/4圓孔闆，錐形入(ru)口孔闆，雙重孔(kong)闆，雙斜孔闆，半(ban)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(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(duan)頭孔闆，端頭噴(pēn)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(zhi)；
9)臨界流節流裝(zhuāng)置 音速文丘裏(li)噴嘴；
10)混相流節(jie)流裝置。
節流式(shi)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(yì)在不斷制訂有(you)關非标㊙️準節流(liú)裝置的🌂技術文(wén)件，在它們不能(néng)成爲正式标準(zhǔn)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(shēng)爲✌️标準型的。
20世(shì)紀90年代中後期(qī)世界範圍内各(gè)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(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(zuò)原理
2.1 基本原理(lǐ)
充滿管道的流(liu)體，當它流經管(guǎn)道内的節流件(jiàn)時，如🏒圖👉4.1所示，流(liú)速将在節流件(jian)處形成局部收(shou)縮，因而流速增(zeng)加，靜壓力降低(di)，于是在節流件(jiàn)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(kě)依據壓差來衡(héng)量流量的大小(xiǎo)。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(chu)的。壓差的大小(xiǎo)不僅與流量還(hai)與其他許多因(yin)素有關🈲，例如當(dang)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(shí)，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(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(liú)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(shang)遊流體密度，kg/m3。
由(yóu)上式可見，流量(liang)爲C、ε、d、ρ、P、β(D)6個參數的函(hán)數，此6個參數可(kě)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(xi)，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(zuǒ)右，還應計及工(gōng)作溫度對材料(liào)熱膨脹的影響(xiang)。标準規定管道(dào)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(liang)求其平均值，誤(wu)差不應大于±0.3%。除(chú)對數值測量精(jīng)度要求較高外(wai)，還應考慮内徑(jing)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(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(xuan)用一台高精度(dù)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(zhi)還決定于一系(xi)列因素，其中正(zheng)确的取壓孔🍓及(ji)引壓管線的制(zhì)造、安裝及使用(yòng)是保證獲得真(zhen)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(que)定的♋，隻有加強(qiáng)制造及安裝的(de)規範化工作才(cái)能達到目的。
(2)統(tǒng)計量
1)C 統計量C是(shi)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(zai)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(jì)、制造、安裝及👨❤️👨使(shi)用一💃系列因素(sù)造成的。應該明(ming)确，上述各環節(jie)全部嚴格遵循(xun)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(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(shí)中，有時🌈不僅是(shi)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(li)，則缺少相關的(de)資料可查。
2)ε 可膨(peng)脹性系數ε是對(dui)流體通過節流(liú)件時密度發生(sheng)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(zhi)的誤差；其二爲(wèi)由于流量變化(huà)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(you)不可👨❤️👨忽略的誤(wu)差。當P/P≤0.04時，ε的誤差(chà)可忽略不計🔴。
3 分(fèn) 類
差壓式流量(liang)計分類如表4.1所(suo)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(yā)的作用原理分(fèn)類 1)節流式；2)動壓(yā)頭式；3)水力💃阻力(li)式；4)離心式；5)動壓(ya)增益式；6)射流式(shì)
按結構形式分(fèn)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(kǒng)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(zhi)；2)低雷諾數節流(liú)裝置；3)髒♈污☔流節(jiē)流裝置；4)低壓損(sǔn)節流裝置；5)小管(guan)徑節流裝置；6)寬(kuan)範圍度節流裝(zhuang)置；7)臨界🏃🏻流節流(liu)裝置；
3.1 按産生差(chà)壓的作用原理(li)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(yā)的原理工作，其(qi)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(yā)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(jù)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(ceng)流流量計，一
般(bān)用于微小流量(liang)測量。
4)離心式 依(yī)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(xing)管流量
計等。
5)動(dong)壓增益式 依據(ju)動壓放大原理(li)工作，如皮托-文(wén)丘裏管。
6)射流式(shì) 依據流體射流(liú)撞擊産生原理(lǐ)工作，如射流式(shì)💛差壓流量💘計。
3.2 按(àn)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(kong)闆🏃♂️是一塊加工(gong)成圓形同心的(de)具有銳利🌈直角(jiǎo)邊緣✌️的薄闆。孔(kǒng)闆開孔的上遊(you)側邊緣應是銳(rui)利的直角。标準(zhun)孔闆有三種取(qu)壓方式：角接、法(fa)蘭及D-D/2取壓；如圖(tú)4.3所示。爲從兩個(ge)方向的任一個(ge)方向測量流量(liang)，可采用對稱孔(kǒng)闆，節流孔的兩(liang)個邊緣均符合(hé)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(jie)流孔的👅厚度。
圖(tú)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(jing)噴嘴。
a. ISA 1932噴嘴(圖4.4) 上(shang)遊面由垂直于(yú)軸的平面、廓形(xíng)爲圓周的兩段(duàn)弧線所确定的(de)收縮段、圓筒形(xing)喉部和凹槽組(zu)成的噴嘴。ISA 1932噴嘴(zuǐ)💔的取壓方⭐式僅(jin)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(yóu)垂直于軸的平(píng)面、廓形爲1/4橢⛱️圓(yuan)的收縮✂️段💁、圓筒(tǒng)形喉部和可能(néng)有的凹槽或斜(xié)角組成的噴嘴(zuǐ)。長徑噴嘴的取(qu)壓方式僅D-D/2取壓(yā)一種。
3) 經典文丘(qiū)裏管 由入口圓(yuán)筒段A、圓錐收縮(suo)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(xia)結構形式㊙️：①具有(yǒu)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(suo)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(jìn)口噴嘴、圓筒形(xíng)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(kuai)倒裝的标準孔(kong)闆，其結構如圖(tu)4 . 8所示，取壓方式(shì)爲角接取壓。表(biao)🔞4.2 L1、L2、R1、R2與D、d關💚系
注 粗 鑄(zhù) 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(liang)個量中的小者(zhě) 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(wài)
4 R2=3.625d至3.8d R2<0.25D R2=0,焊縫除外
圖(tú)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(kǒng)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(jia)持環；Y-單獨取壓(yā)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(ti)中傳播時就載(zǎi)上流體流速的(de)信息。因此通過(guò)接收到的超聲(sheng)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(chuan)播速度差法、多(duō)普勒法、波束偏(piān)🏃移法、噪聲法🙇🏻及(ji)相關法等不同(tong)類型的超聲波(bō)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(xun)速發展㊙️才開始(shi)應用的一種
非(fei)接觸式儀表，适(shi)于測量不易接(jiē)觸和觀察的流(liu)體以及大🐅管徑(jìng)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(yǐng)響生産🧑🏽🤝🧑🏻管線運(yùn)行因而是一種(zhong)理🌈想的節能型(xíng)流量計。
*，目前的(de)工業流量測量(liang)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(ban)流量計随着測(ce)量管徑的增大(dà)會帶來制造和(he)運輸上的困難(nan)，造價提高、能損(sun)加大、安😄裝不僅(jin)這些缺點，超聲(sheng)☔波流量計均可(ke)避免。因爲各類(lèi)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(kǒu)徑大小無關，而(ér)其它類型的流(liú)量計随🤩着口徑(jing)增加，造價大幅(fu)度增加，故口徑(jìng)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(chao)聲波流❓量計可(kě)測雙相介質的(de)流量，故可用于(yú)下水道及排污(wu)水✉️等髒污流的(de)測量。在發電廠(chang)🍓中，用便攜式超(chāo)聲波流⭐量計測(ce)量水輪機進水(shuǐ)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(shēng)被流量汁也可(kě)用于氣體測量(liang)。管徑的适用範(fàn)圍從2cm到5m，從幾米(mi)寬的明渠、暗渠(qu)到500m寬的河流都(dōu)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(yā)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(jue)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(jí)易燃易爆介質(zhì)的流量測量✂️問(wen)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(tai)儀表可♋适應多(duo)種管徑測量和(he)多種流量範圍(wéi)測量。超💚聲波流(liú)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(ji)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(xi)💰列化、通用化發(fā)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(biao)以适應不同介(jiè)質，不同場合💋和(hé)不同管道條件(jian)的流量測量。
超(chao)聲波流量計目(mù)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(huan)能鋁及換能器(qì)與管道之間的(de)耦合材料耐溫(wēn)程度的限制，以(yi)及高溫下被測(ce)流體傳聲速度(dù)的原🧑🏽🤝🧑🏻始數據不(bu)全。目前我國隻(zhī)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(bǐ)一般流量計複(fú)雜🏃♂️。這是因爲，一(yī)般工業計量🧑🏽🤝🧑🏻中(zhōng)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(du)約爲1500m/s左右，被測(cè)流體流速(流量(liàng))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(dui)聲速☂️的測量準(zhǔn)确度需爲10-5～10-6數量(liang)級，因此必須有(yǒu)完善的測量☔線(xian)路才能實現，這(zhè)也正是㊙️超聲波(bō)流量計隻有在(zai)集成電路技術(shù)迅速發展的🐪前(qian)題㊙️下才能得到(dào)實際應用的原(yuan)因。
超聲波流量(liang)計由超聲波換(huàn)能器、電子線路(lu)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(jiāng)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(sheng)波信号，經電子(zǐ)線路放大并轉(zhuǎn)換爲代表流量(liàng)的電信号供給(gěi)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(jiǎn)測和顯示。
超聲(shēng)波流量計常用(yòng)壓電換能器。它(tā)利用壓電材料(liào)👄的壓電效應，采(cǎi)用适出的發射(shè)電路把電能加(jia)到發射換能器(qi)的壓電元件上(shang)，使其産生超聲(shēng)波振勸。超聲波(bō)以某一角度射(shè)入流體中傳播(bo)，然後由接收換(huan)能器接收🔞，并經(jīng)壓電💃🏻元件變爲(wei)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(xiao)應。
超聲波流量(liàng)計換能器的壓(ya)電元件常做成(cheng)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(dong)的方向🏒性。壓☁️電(diàn)元件材料多采(cǎi)用锆钛酸鉛。爲(wèi)固定壓電元件(jiàn)，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(xie)中，構成換能器(qì)整♻️體(又稱探頭(tóu))。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(shu)接近1。常用的聲(sheng)楔材料是有機(jī)玻璃，因爲它✉️透(tòu)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(ye)可作聲楔材料(liao)。
超聲波流量計(ji)的電子線路包(bāo)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(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(jiān)濾👣波法及噪聲(sheng)法等類型，如圖(tú)所示。其中🏃🏻♂️以噪(zào)聲法原理及結(jié)構簡單，便于測(cè)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(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(mo)沖順流和逆流(liu)傳報時速度之(zhī)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(zhun)确度較高，所🛀以(yi)被廣泛采用。按(àn)照換能👉器的配(pei)置方法不同，傳(chuán)播速度差撥又(yòu)分爲：Z法(透過法(fǎ))、V法(反射法)、X法(交(jiāo)叉法)等。波束偏(pian)移法是利用超(chāo)聲波束在流體(tǐ)中的傳播方向(xiàng)随流體流速變(bian)化而産生偏移(yi)來反映流體流(liu)速的，低流速時(shi)，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(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(liu)量的，适用于含(han)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(ce)量流量，原理上(shang)，此法的測量👌準(zhun)确度與流體中(zhong)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(jī)💔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(shi)産生的♍噪聲與(yǔ)流體的流速有(you)關的原理，通過(guo)檢🐪測噪聲表示(shì)流🔞速或流量值(zhí)。其方法簡單，設(she)備價格便👌宜，但(dàn)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(guan)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(zhì)的溫度常不能(néng)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(cai)采用直接時差(cha)法。對🚶換能器安(an)裝👉方法的選擇(zé)原則一般是：當(dang)流體沿管軸平(ping)行流動時，選用(yòng)Z法；當流動💚方向(xiang)與管鈾不平行(háng)💜或管路安裝地(dì)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(qian)🤩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(lái)🚩克服流速擾動(dòng)帶來的流量測(ce)量誤差。多普勒(lè)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(fu)着而不能😘運👌行(hang)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(he)(COM)、煤水泥合(CWM)燃料(liao)的輸送和應用(yòng)以及燃🙇🏻料✏️油加(jia)水助燃等節能(néng)方法的發✂️展，都(dou)爲多普勒超聲(shēng)波流📱量計應用(yòng)開辟廣闊前景(jǐng)。
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(ji)、孔闆流量計、V錐(zhui)流量☁️計、金屬轉(zhuǎn)子流量計、玻璃(lí)轉子流量計、旋(xuan)進旋渦流量計(ji)、橢圓齒輪流量(liang)計、均速管流量(liàng)計、超聲波流量(liang)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(qiú)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(liàng)📧計等的直管段(duan)要求就更高，高(gao)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(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(qiu)的測量精度
6、現(xian)場工礦情況
