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(biao)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(xu)要根🔞據生💞産現(xian)場需要計量的(de)介質而定。
一、氣(qi)體介質，應選擇(zé)的流量計品種(zhǒng)是：1、超聲波氣體(tǐ)流量計。2、渦街流(liú)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(you)品介質，應選擇(ze)的流量計品種(zhǒng)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(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(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(liu)量計、超聲波流(liu)量計。其他諸如(ru)渦街流量計、孔(kong)闆流量計等⛷️也(ye)可以。
五、污水、紙(zhǐ)漿等渾濁液體(tǐ)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(liu)量計。但在選用(yòng)電磁流量計時(shí)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(yè)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(zhong)是：超💜聲波流量(liàng)計非常适合💜測(cè)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(nei)襯的電磁流量(liàng)計。2、外夾式超聲(shēng)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(jì)、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(deng)。
流量測量方法(fǎ)和儀表的種類(lei)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(zhǒng)類達60種之❄️多。品(pin)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(jiàn)🍉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(dōu)有它的局限性(xìng)。按測量對象劃(hua)分就有封閉管(guan)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(bié)稱作總量表和(hé)流量計。
總量表(biao)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(ji)通常亦備有累(lei)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(zhi)。因此,以嚴格意(yì)義來分流量計(jì)和總量表已無(wú)實際意💘義。
按測(cè)量原理分有力(li)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(wei):容積式流量計(ji)、差壓式流量計(ji)、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(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(li)、特點、應用概況(kuàng)及國内外的發(fā)展💚情況。
差壓式(shì)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(hé)檢測件與管道(dao)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(zhì)(檢測件)和二次(cì)裝置(差壓轉換(huàn)🈲和流量顯示儀(yi)表)組成。通常以(yi)檢測件形式💋對(duì)差壓式流量計(jì)分類,如孔闆流(liú)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(yā)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(ji)标⛷️準化)程度很(hěn)高的、種類規格(ge)龐雜的一大類(lèi)儀表,它既可測(ce)量流量㊙️參數,也(yě)可測量其它參(cān)數(如壓力、物位(wei)、密㊙️度等)。
差壓式(shì)流量計的檢測(ce)件按其作用原(yuan)理可分爲:節流(liú)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(jian)又可按其标準(zhǔn)化程度分爲二(èr)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(zhun)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(zhun)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(ya)式流量計是一(yī)類應用廣泛的(de)流量計,在各類(lèi)流☎️量儀表♉中其(qí)使用量占居*。近(jìn)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(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(láo)固,性能穩定可(kě)靠,使用🌂壽命長(zhǎng);
(2)應用範圍廣泛(fàn),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(bié)由不同廠家生(sheng)産,便💜于🈲規模經(jīng)濟生産。
缺點:
(1)測(cè)量精度普遍偏(piān)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(ya)損大(指孔闆、噴(pēn)嘴等)。
注：一種新(xin)型産品：引進美(mei)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(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(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(yong)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(liang)測量中📱各種對(dui)象都有應用,如(rú)流體方面:單相(xiang)、混相、潔淨😄、髒污(wū)、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(guǎn)徑方面:從幾mm到(dào)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(liang)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(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(lì)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(zǐ)流量計是僅次(cì)于差壓式流量(liang)計應用範圍寬(kuān)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(xiāo)售金額占流量(liàng)儀表的15%~20%。中國産(chǎn)👅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(bō)璃錐管浮子流(liu)量計結構簡單(dan),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(di)流速;
(3)壓力損失(shi)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(cheng)PD流量計,在流量(liàng)✌️儀表中是精度(du)高的一類。它利(lì)用機械測量元(yuán)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(fu)地充滿和排放(fang)該體積部分流(liu)體的㊙️次數來測(cè)量流體體積總(zong)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(liu)量計、圓盤流量(liang)計、液封轉筒式(shì)流量計、濕式氣(qì)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(zhan)度液體的測量(liang);
(4)範圍度寬;
(5)直讀(du)式儀表無需外(wài)部能源可直接(jiē)獲得累計,總量(liàng)⛱️,清晰明了,操作(zuo)簡便。
缺點:
(1)結果(guo)複雜,體積龐大(da);
(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(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(ji)振動。
應用概況(kuàng):
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(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(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(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(zhan)70%和20%。
3.4 渦輪流量計(jì)
渦輪流量計,是(shi)速度式流量計(ji)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(liàng)🏃🏻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(liàng)計和容積式流(liu)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(dù)佳的産品,作爲(wèi)類型流量計之(zhi)一,其産品已發(fā)展爲多品種、多(duo)系列批量生✊産(chan)的規模。
優點:
(1)高(gao)精度,在所有流(liú)量計中,屬于精(jīng)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(kuan);
(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(te)性有較大影響(xiǎng)。
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(yong):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(pan)流量計的天然(rán)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(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(liàng)計
電磁流量計(ji)是根據法拉弟(dì)電磁感應定律(lü)制成的一種測(ce)量導電性液體(tǐ)的儀表。
電磁流(liú)量計有一系列(lie)優良特性,可以(yi)解決其它流量(liàng)⚽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(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(huì)阻塞,适用于測(ce)量含固體顆粒(lì)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(zao)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(liu)體密度、粘度、溫(wēn)度、壓力和電導(dǎo)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(xìng)流體。
缺點:
(1)不能(neng)測量電導率很(hěn)低的液體,如石(shí)油制品;
(2)不能測(cè)量氣體、蒸汽和(he)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(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(zhōng)小口徑常用于(yú)高要求或難測(ce)場⛹🏻♀️合,如鋼鐵🛀🏻工(gong)業高爐❤️風口冷(leng)卻水控制,造紙(zhi)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(gōng)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(wù)化學等有衛生(sheng)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(zai)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(you)渦的儀表。
渦街(jie)流量計按頻率(lǜ)檢出方式可分(fen)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(shi)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(ti)種類多;
(3)精度較(jiao)高;
(4)範圍度寬;
(5)壓(ya)損小。
缺點:
(1)不适(shi)用于低雷諾數(shù)測量;
(2)需較長直(zhí)管段;
(3)儀表系數(shu)較低(與渦輪流(liú)量計相比);
(4)儀表(biao)在脈動流、多相(xiàng)流中尚缺乏應(yīng)用經驗。
3.7 超聲波(bō)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(kě)分爲傳播速度(du)差法(直接時差(cha)法、時差法、相位(wèi)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(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(zu)礙件,均屬*流量(liàng)計,是适于解決(jué)流量👨❤️👨測量困難(nán)問題的一🙇♀️類流(liú)量計,特别在大(da)口徑流量測量(liang)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(nao)測量,無壓力損(sun)失;
(3)可測量非導(dǎo)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(chuán)播時間法隻能(neng)用于清潔液體(tǐ)和氣體;而多普(pǔ)勒法隻能用于(yú)測量含有一定(dìng)量懸浮顆粒和(hé)氣泡的液體;
(2)多(duō)普勒法測量精(jing)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(ye)、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(tai)高的雙相流體(tǐ),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(cháng)清潔的液體。
[編(bian)輯本段]3.8 科裏奧(ào)利質量流量計(ji)
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(liu)動時,産生與質(zhì)量流量成正比(bǐ)的科裏奧🎯利力(lì)原理🐅制成的一(yī)種直接式質量(liang)流量儀表。
我國(guó)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(chang);還有幾家制造(zào)廠組🏒建合資企(qi)業或引用生産(chǎn)系列儀表。
熱式(shi)氣體質量流量(liang)計
熱式流量計(ji)傳感器包含兩(liǎng)個傳感元件，一(yi)個速度😘傳感㊙️器(qì)和一個溫度傳(chuán)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(gāo)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(cha)。當保持溫差不(bú)變時，電加熱消(xiao)耗的能量，也可(kě)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(zhì)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(yú)其它氣體流量(liang)計不需要進💁行(háng)壓力和溫度修(xiu)正，直接測量氣(qi)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(cheng)。它适合單一氣(qi)體和固定比例(li)多組份氣體的(de)測量。
熱式氣體(ti)質量流量計是(shi)用于測量和控(kòng)制氣體質量流(liu)量的🚶新型儀表(biǎo)。可用于石油、化(hua)工、鋼鐵、冶金、電(diàn)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(xing)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(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(liàng) •煙囪排出的煙(yān)氣流速測量🌏
•煅(duàn)燒爐煙道氣流(liú)量測量 •燃氣過(guò)程中空氣流量(liang)測量
•壓縮空氣(qi)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(lǐ)中氣體流量測(ce)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(cè)量
•天然氣、火炬(jù)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(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(shù)幾種不同,它是(shi)在非滿管狀敞(chǎng)開渠道測量自(zi)🔆由表面自然流(liú)的流量儀表。
非(fēi)滿管态流動的(de)水路稱作明渠(qu),測量明渠中水(shui)流☀️流🌈量的稱👈作(zuo)明渠流量計(open channel flowmeter)。
明(míng)渠流量計除圓(yuan)形外,還有U字形(xíng)、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(yin)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(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(zhěng)體的1.6%,但是國内(nei)應用尚無估計(ji)數據。
4, 新工作原(yuán)理流量儀表的(de)研究和開發
4.1 靜(jing)電流量計
(electrostatic flowmeter)
日本(běn)東京技術學院(yuàn)研制适用于石(shi)油輸送管線低(di)⭐導電液♋體流量(liang)測量的靜電流(liu)量計。
靜電流量(liang)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(cè)量管儀表的實(shí)流試驗,試驗表(biao)明流♍量與電🏃🏻♂️荷(he)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(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(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(yuan)開發,已申請兩(liǎng)☔項專力。
4.3 轉速表(biǎo)式流量傳感器(qì)
(tachmetric flowrate sensor)
它是由俄羅斯(sī)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(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(yòng)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(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(ying)用以來,使用領(ling)域日益擴展,80年(nián)代後期起在各(gè)國流量儀表銷(xiāo)售金額中已占(zhan)16%~20%。
我國近年發展(zhǎn)迅速,1994年銷售估(gū)計爲6500~7500台。國内已(yi)生産大口徑🔆爲(wei)☁️2~6m的ENF,并有實流校(xiao)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(zai)各國流🈲量儀表(biao)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(ji)
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(zài)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(duo),至今尚無一種(zhong)對于任何場合(hé)都适用的流量(liàng)計。
每種流量計(jì)都有其适用範(fàn)圍,也都有局限(xiàn)性。這就要求我(wǒ)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(xīn)型儀表,使其在(zài)現有的基礎上(shàng)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(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(jian)與管道的🧡幾何(he)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(cheng)。通常以檢測件(jian)的型式對DPF分類(lèi)，如孔⁉️扳流量計(ji)、文🚶丘裏管流量(liàng)🤞計及均速管流(liú)量計等。二次裝(zhuāng)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(liàng)顯示及計算儀(yí)表，它已發展爲(wei)三化(系🌍列化、通(tōng)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(chà)壓計既可用于(yu)測量流量參數(shu)，也可測量其他(tā)參🧑🏾🤝🧑🏼數(如壓🏒力、物(wù)位、密度等)。
DPF按其(qí)檢測件的作用(yòng)原理可分爲節(jie)流式、動壓頭式(shì)、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(yi)節流式和動壓(yā)頭式應用爲廣(guang)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(zhun)型兩大類。所謂(wèi)标準節流裝置(zhi)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(zhǔn)即可确定其流(liu)量值并估算流(liu)量測量誤差，非(fei)标準節流裝置(zhi)是🙇🏻成熟程度較(jiao)差，尚未列入标(biāo)準💃文件中的檢(jiǎn)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(dài)，美國和歐洲即(jí)開始進行大規(guī)模的節流裝置(zhi)試驗研究。用得(dé)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(jiù)是30年代标準化(hua)的，而标準孔闆(pǎn)亦曾🔞稱爲ISA l932孔闆(pan)。節流裝置結構(gou)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(xing)式标準化了，才(cái)有可能把上衆(zhōng)多研究成果彙(hui)集到一起，它促(cù)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(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(ji)種節流裝置💃🏻(孔(kong)闆、噴嘴和文丘(qiu)裏管)的理論與(yǔ)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(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(xie)問⁉️題主要有以(yi)下幾個方㊙️面。
1)ISO 5167試(shì)驗數據的陳舊(jiu)性 ISO 5167中采用的數(shu)據大多是30年代(dài)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(yǒu)巨大的進步，重(zhong)新進行系統地(di)試驗以獲得更(gèng)高精确度及更(geng)可靠的數據是(shì)必要的。進入80年(nian)代美國♌和歐洲(zhou)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(guān)于直管段長度(dù)規定的問題 在(zài)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(tóng)意見㊙️，這個問題(ti)應是ISO 5167修訂的主(zhu)要問題之一。
3) ISO 5167中(zhōng)各項規定的科(ke)學性問題 影響(xiǎng)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(hou)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(cao)度、流體流動湍(tuan)流度等，衆多因(yin)素影響錯綜☔複(fu)雜，有的參數難(nan)以直接測量，因(yīn)此㊙️标準中有些(xiē)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(que)定。*流量專家斯(sī)賓塞❓(E.A.Spencer)提出一系(xì)列應重新檢讨(tǎo)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(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(jīng)确度提高的問(wen)題 鑒于節流式(shì)DPF在流量計中占(zhan)有重要地位，提(ti)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(liàng)測量工作者、流(liu)體力學與計算(suàn)機技術工作者(zhe)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(gui)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(wèi)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(shu)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(wei)員會草案，它在(zài)技術内容與編(bian)輯上都🆚有很大(dà)改動🌈，是一份全(quan)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(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(shì)🐪頒布尚不得而(er)知。ISO 5167新标💚準在标(biao)準的兩個核心(xīn)内容皆有實質(zhi)性變化，一是孔(kǒng)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(zhuang)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(zhi)，其他的都稱爲(wèi)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(zhuang)置相異的，如果(guo)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(jie)流裝置，例如，标(biāo)準孔闆⛹🏻♀️在混相(xiang)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(yòng) 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(wū)介質用 圓缺孔(kǒng)闆，偏心孔闆，環(huan)狀孔闆，楔形孔(kong)闆🌐，彎管節流件(jiàn)等；
3)低壓損用 羅(luo)洛斯管，道爾管(guan)，道爾孔闆，雙重(zhong)文丘裏💋噴嘴，通(tōng)用文🌂丘裏管，Vasy管(guǎn)等；
4)小管徑用 整(zhěng)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(dan)性加載可變面(miàn)積可變壓頭流(liu)量計(線性孔闆(pan))；
7)毛細管節流件(jian) 層流流量計；
8)脈(mò)動流節流裝置(zhi)；
9)臨界流節流裝(zhuāng)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(bú)斷拓展必然提(tí)出發展非标準(zhun)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(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(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(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(shou)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(fú)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(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(jian)前後便産生了(le)壓差。流體流量(liang)♉愈大，産生的壓(ya)差愈大，這樣可(kě)依據🔱壓差來衡(heng)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(nu)利💰方程(能量守(shou)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(yin)素有關，例如當(dang)節流裝置☔形式(shi)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(tong)的。
圖4.1 孔闆附近(jin)的流速和壓力(lì)分布
2.2 流量方程(cheng)
式中 qm--質量流量(liang)，kg/s;
qv--體積流量，m3/s;
C--流出(chū)系數；
ε--可膨脹性(xing)系數；
β--直徑比，β=d/D;
d--工(gōng)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(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(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(shí)測量
1)d、D 式(4.1)中d與流(liú)量爲平方關系(xì)，其精确度對流(liu)量總精度影🧡響(xiǎng)較大🔞，誤差值一(yi)般應控制在±0.05%左(zuǒ)右，還應計及工(gong)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(cè)，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(wù)差不應大于±0.3%。除(chú)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(liu)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(shi)，在現場配管應(ying)充分注意這個(gè)問題。
2)ρ ρ在流量方(fāng)程中與P是處于(yu)同等位置，亦就(jiu)是說，當追求差(cha)壓🌂變送器高精(jing)度等級時，絕不(bu)要忘記ρ的測量(liang)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(dù)差😍壓變送器。實(shi)‼️際上差壓變送(song)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(zheng)确的取壓孔及(jí)引壓管線的制(zhì)造、安🚶裝及使用(yong)是保🈲證獲得真(zhēn)實差壓值的關(guan)鍵，這些影響因(yin)素🍉很多是難以(yi)定量或❓定性确(que)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(jì)制造安裝，不經(jīng)校準🐆使用)，在現(xian)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(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(su)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(yu)标準确定的值(zhi)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(pian)離，有的可定量(liàng)估算(可進🔞行修(xiū)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(shi)一個條件偏離(li)，這就帶來非常(chang)複雜的情況，因(yin)爲㊙️一般資料中(zhōng)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(duì)流體通過節流(liú)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(wù)差由兩部♉分組(zu)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(hua)ε值♋将随之波動(dòng)帶來的誤差。一(yī)般在低靜壓高(gao)🔆差壓情況，ε值有(you)不可忽略的誤(wù)差。當P/P≤0.04時，ε的誤差(chà)可忽略不計。
3 分(fen) 類
差壓式流量(liàng)計分類如表4.1所(suo)示。
表4.1 差壓式流(liu)量計分類表
分(fen)類原則 分 類 類(lei) 型
按産生差壓(ya)的作用原理分(fèn)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(shì)
按結構形式分(fèn)類 1)标準孔闆；2)标(biāo)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(kong)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(lèi) 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(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(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(dong)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(ya)轉變爲靜壓的(de)原理工作，如均(jun1)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(liang)測量。
4)離心式 依(yī)據彎曲管或環(huan)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(wen)丘裏管。
6)射流式(shi) 依據流體射流(liu)撞擊産生原理(lǐ)工作，如射流式(shi)⭐差壓流量計。
3.2 按(àn)結構形式分類(lèi)
1) 标準孔闆 又稱(chēng)同心直角邊緣(yuán)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(jiao)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(liǎng)個邊緣均符合(hé)直角邊緣孔闆(pǎn)上遊邊緣的特(te)性，且孔闆全部(bù)💚厚度不超過節(jiē)流孔的厚度。
圖(tu)4.2 标準孔闆
圖4.3 孔(kǒng)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(jing)噴嘴。
a. ISA 1932噴嘴(圖4.4) 上(shàng)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(zǔ)成的噴嘴。ISA 1932噴嘴(zuǐ)✉️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(yuán)💜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(zui)。長✏️徑噴嘴的取(qǔ)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(duan)E組成，如圖4.6 所示(shì)。根據不同的加(jia)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(suo)段的。不同👨❤️👨結構(gòu)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(duan)組成，如圖4.7所㊙️示(shì)。
5)錐形入口孔闆(pan) 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(biao)4.2 L1、L2、R1、R2與D、d關系
注 粗 鑄(zhù) 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(liǎng)個量中的小者(zhe) 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(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(guǎn)
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(jiá)持環；Y-單獨取壓(ya)口
超聲波流量(liang)計的基本原理(li)及類型
超聲波(bō)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(cè)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(duo)普勒法、波束偏(pian)移法、噪聲法及(ji)相關法💃🏻等不同(tóng)類型的超聲波(bō)流量計💘。起聲波(bo)流♉量計是近十(shí)幾年來随着集(ji)成電路技術迅(xun)速發展🔅才開始(shǐ)應用♍的一種
非(fei)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(jìng)流量。它與水位(wei)計聯動可進行(hang)敞開水流的流(liú)量測量。使用超(chao)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(ti)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(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(liang)普遍存在着大(da)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(ce)量管徑的增✊大(dà)會帶來制造和(hé)運輸上的困難(nán)，造價提高、能損(sun)加大、安裝不僅(jin)這些缺點，超聲(shēng)🛀波流量計均可(kě)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(yi)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(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(wū)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(cè)量水輪機進水(shuǐ)量、汽輪機循環(huán)水量等大管⛱️徑(jìng)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(kě)用于氣體測量(liang)。管徑的适用範(fan)圍從2cm到5m，從幾米(mǐ)寬的明渠、暗👨❤️👨渠(qu)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(bei)測流體溫度、壓(yā)力、粘度、密度等(děng)參數的影響，又(you)可制成非接觸(chù)及💜便攜式測量(liàng)儀表，故可解決(jué)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(ji)易燃易爆介質(zhi)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(hé)多種流量範圍(wéi)測量。超聲波☀️流(liu)量計的适應能(neng)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(shi)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(biao)以适應不同介(jie)質，不同場合和(hé)⛱️不同管道條件(jian)的流量測量。
超(chāo)聲波流量計目(mu)前所存在的缺(que)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(dù)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(wài)，超聲波流量🐉計(jì)的測量線路比(bi)一般流量計複(fú)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(ti)中的傳播速度(du)約爲1500m/s左右，被測(ce)流體流速(流量(liang))變化帶給聲速(sù)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(zhun)确度需爲10-5～10-6數量(liang)級，因此必須有(you)完善的測量線(xian)路才能實現🐕，這(zhe)也正是超聲波(bo)流量計隻有在(zài)集成電路技術(shù)迅速發展的前(qián)題🏃🏻♂️下才能得到(dao)實際應用的原(yuán)因。
超聲波流量(liàng)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(jiāng)電能轉🔞換爲超(chāo)聲波能量，并将(jiāng)其發射到被測(ce)流體中，接收器(qì)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(liàng)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(jian)測和顯示。
超聲(sheng)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(cǎi)用适出的發射(shè)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(sheng)波振勸。超聲波(bo)以某一角度射(she)入流體中傳播(bo)，然後由接收換(huàn)能器接收，并經(jing)壓電🔞元件變爲(wei)電能，以便檢測(cè)。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(liang)計換能器的壓(ya)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(diàn)元件材料多采(cai)用锆钛酸鉛。爲(wei)固定壓電📐元件(jiàn)，使🌈超聲波以合(hé)适的角度🌈射入(ru)到流體中，需把(bǎ)元件故人聲🤞楔(xie)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(yao)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(shēng)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(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(liao)。
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(zi)量或💛模拟量顯(xiǎn)🙇🏻示。
根據對信号(hao)檢測的原理，目(mù)前超聲波流量(liàng)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(chà)法、頻差法)波束(shù)偏移法🙇♀️、多普勒(lè)法、相關法、空間(jian)濾⛱️波法及噪聲(sheng)法等類型🈲，如圖(tu)所示。其中以噪(zào)聲法原理及結(jié)構簡單，便于測(ce)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(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(ben)原理都是通過(guo)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(you)統稱爲傳播速(sù)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(hua)帶來的誤差，準(zhǔn)确度較高，所🤟以(yǐ)被廣泛采用。按(àn)照換能器的配(pèi)置方法不同，傳(chuan)播速度💯差撥又(you)分爲：Z法(透過🌏法(fǎ))、V法(反射法)、X法(交(jiao)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(xiang)随流體流速變(biàn)化而産生偏移(yí)來反映流體流(liú)速的，低流速時(shi)，靈敏度很低适(shi)用性不大.多普(pǔ)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(liu)量的，适用于含(han)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(cè)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(yīn)而測量準确🐉度(du)高，适用範圍廣(guǎng)。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(ke)服。噪聲法(聽音(yin)法)是利用管道(dao)内流體💃🏻流動時(shi)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(shì)流速或流量值(zhí)。其方法簡單，設(shè)備價格便宜，但(dan)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(liú)🔞速‼️分布情況、管(guǎn)路安裝地點以(yǐ)及對測量準确(què)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(néng)保持恒定，故多(duō)采用頻差法及(ji)時差法。隻有在(zai)管徑很大時才(cai)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(dāng)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(an)裝間隔受到限(xian)制時，采用V法或(huò)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(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(chéng)的堵塞、磨損、附(fu)着而🤞不能運行(háng)的弊病，因而得(dé)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(hé)(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(neng)方法的發展，都(dou)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(lèi)很多，一般市場(chang)上用得比較廣(guang)泛的🥰有：電磁流(liu)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(zhuan)子流量計、玻璃(li)轉子流量計、旋(xuán)進旋渦流量計(ji)、橢圓齒輪流量(liàng)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(qiú)就較高，一般🔴是(shì)前5D後3D,對于流量(liang)🆚計前端有彎頭(tou)、閥門電磁流量(liang)計等的直管段(duan)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(yi)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(gèng)加适合現場工(gong)礦的流量計。
現(xiàn)在流量計所需(xū)要的參數：
1、被測(ce)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(qiú)的測量精度
6、現(xiàn)場工礦情況
