測量不(bu)同的介質選(xuan)擇不同的流(liú)量計
廣州迪(di)川儀器儀表(biǎo)有限公司爲(wèi)了保證流量(liang)儀表在生産(chǎn)現場過程中(zhong)發揮好、精确(que)的使用，流量(liang)計的選擇，必(bì)須要根據生(sheng)産現場需要(yào)計量的介質(zhi)而定。
一、氣體(ti)介質，應選擇(zé)的流量計品(pǐn)種是：1、超聲波(bō)氣體流量計(jì)。2、渦街流量計(jì)。如氣體溫度(du)超過300℃,可選氣(qì)壓式🐪流量計(jì)。
二、石油、柴油(you)等油品介質(zhi)，應選擇的流(liú)量計品種是(shì)：超聲㊙️波‼️流量(liang)👉計。
三、砂漿、電(dian)粉漿等大濃(nóng)度、固體顆粒(lì)含量大的介(jiè)質，應選擇的(de)流量計品種(zhǒng)是：電磁流量(liang)計。 四、自來水(shuǐ)大流量㊙️的介(jiè)質，應選擇的(de)流量計品種(zhong)是：适用選型(xíng)爲智能電磁(cí)流量🈲計、超聲(sheng)波流量計。其(qí)他諸如渦街(jie)流量計、孔闆(pǎn)流量計等也(yě)可以。
五、污水(shuǐ)、紙漿等渾濁(zhuó)液體介質，應(ying)選擇的流量(liang)計品種是㊙️：1、超(chāo)🌈聲波流量計(jì)及智能電磁(ci)流量計。但在(zai)選用電磁流(liu)量計時要考(kao)慮液體中不(bu)含較多空氣(qi)或氣泡。 六、帶(dai)有較多氣泡(pao)的💯液體介質(zhi)，應選擇的流(liu)量計品種是(shi)：超🐉聲波流量(liàng)計，使用該類(lei)型的流✍️量計(jì)測量💋帶有氣(qi)泡的流體，效(xiao)果十分好。 七(qi)、純淨水、除鹽(yán)水等電導率(lǜ)低的介質，應(ying)選擇的流量(liang)計品種是：超(chāo)聲波流量計(ji)非常适合測(cè)量這類流體(ti)。 八、酸、堿液等(děng)強腐蝕性介(jiè)質，應選擇的(de)流量計品種(zhong)是：1、抗💯酸堿内(nei)襯的電磁流(liú)量計。2、外夾式(shì)超🔴聲波流量(liang)計。
用以測量(liàng)管路中流體(tǐ)流量(單位時(shi)間内通過的(de)流體體積🏃🏻♂️)的(de)🤞儀表。有轉子(zǐ)流量計、節流(liu)式流量計、細(xi)縫流量計、容(róng)‼️積流量計📞、電(dian)磁流量計、超(chao)聲波流量計(jì)和堰等。
流量(liang)測量方法和(hé)儀表的種類(lei)繁多,分類方(fāng)法也很多。至(zhi)今爲止,可供(gong)工業用的流(liu)量儀表種類(lèi)達60種之多。品(pǐn)💯種如此之多(duo)的🌐原因就在(zai)于至今還沒(mei)找到一種對(dui)任何流體、任(ren)何量程、任何(hé)👣流動狀态以(yi)及任何使用(yong)條件都适用(yong)的流量儀表(biǎo)。
這60多種流量(liang)儀表,每種産(chan)品都有它特(te)定的适用性(xing),也都有它的(de)局限性。按測(cè)量對象劃分(fèn)就有封閉管(guǎn)道和明渠兩(liang)大類;按⁉️測量(liang)目的又可分(fen)爲總量測量(liang)和流量測量(liang),其🍓儀表分别(bie)稱作💋總量表(biao)和流量計。
總(zong)量表測量一(yī)段時間内流(liú)過管道的流(liú)量,是以短暫(zan)時間内流過(guo)的總量除以(yǐ)該時間的商(shang)來表示,實際(ji)上流量✉️計通(tōng)常亦備有累(lei)積流量裝置(zhi),做總量表使(shi)用,而總量表(biao)亦備有流量(liàng)發💔訊裝置。因(yin)此,以嚴格意(yi)義來分🚶流量(liàng)計和🔱總量表(biao)已💯無實際意(yi)📱義。
按測量原(yuán)理分有力學(xué)原理、熱學原(yuan)理、聲學原理(li)、電學原理、光(guang)♈學原理、原子(zǐ)物理學原理(lǐ)等。
按照目前(qián)流行、廣泛的(de)分類法,即分(fen)爲:容積式流(liu)量🌈計、差壓🥵式(shi)流量計、浮子(zǐ)流量計、渦輪(lún)流量計、電磁(cí)流量計、流體(ti)振蕩流量計(jì)中的渦街流(liú)量計、質量流(liu)量計和插入(ru)式流量計、探(tàn)針式流量計(ji)，來分别闡述(shù)各種流量計(jì)的原理、特點(diǎn)、應用概況及(jí)國内外的發(fā)展⁉️情況。
差壓(ya)式流量計是(shì)根據安裝于(yu)管道中流量(liàng)檢測件産生(sheng)的差壓,已知(zhī)的流體條件(jian)和檢測件與(yu)管道的💋幾何(he)尺寸來計算(suan)流量的儀表(biǎo)。
差壓式流量(liàng)計由一次裝(zhuāng)置(檢測件)和(he)二次裝置(差(chà)壓轉換和流(liu)量顯示儀表(biǎo))組成。通常以(yǐ)檢測件形式(shì)對差壓式流(liú)量計分😄類,如(rú)孔闆流量計(jì)、文丘裏流量(liang)計、均速管流(liu)量計等。
二次(cì)裝置爲各種(zhǒng)機械、電子、機(jī)電一體式差(chà)壓計,差壓變(biàn)送🧡器及流量(liang)顯示儀表。它(tā)已發展爲三(san)化(系列♈化、通(tong)用化及标準(zhǔn)化)程度🔱很高(gāo)的、種類規格(gé)龐雜的♊一大(da)類儀表,它✨既(jì)可測量流量(liàng)參數,也可測(ce)量其它參數(shu)(如壓力、物位(wèi)、密度等)。
差壓(ya)式流量計的(de)檢測件按其(qí)作用原理可(ke)分爲:節流裝(zhuāng)置、水力☎️阻力(lì)式、離心式、動(dòng)壓頭式、動壓(ya)頭增益式及(jí)射流式幾大(dà)類。
檢測件又(yòu)可按其标準(zhun)化程度分爲(wèi)二大類:标準(zhǔn)的和非标🤩準(zhǔn)的。
所謂标準(zhun)檢測件是隻(zhī)要按照标準(zhǔn)文件設計、制(zhi)造、安🈚裝❄️和🔞使(shǐ)用,無須經實(shi)流标定即可(ke)确定其流量(liang)值和估算測(cè)量誤👈差。
非标(biao)準檢測件是(shi)成熟程度較(jiao)差的,尚未列(lie)入标準中的(de)檢測件。
差壓(ya)式流量計是(shi)一類應用廣(guang)泛的流量計(jì),在各類流量(liang)儀表中其使(shi)用量占居*。近(jìn)年來,由于各(gè)種新型流量(liàng)🌂計的問世,它(tā)的使用量百(bǎi)分數逐漸下(xia)降,但目前仍(reng)是重要的一(yi)類流量計。
優(yōu)點:
(1)應用多的(de)孔闆式流量(liàng)計結構牢固(gu),性能穩定可(kě)靠,使用壽🏒命(mìng)長;
(2)應用範圍(wéi)廣泛,至今尚(shàng)無任何一類(lèi)流量計可與(yu)之相🐆比拟🤞;
(3)檢(jian)測件與變送(song)器、顯示儀表(biǎo)分别由不同(tóng)廠家生産,便(bian)⁉️于規模經濟(ji)生産。
缺點:
(1)測(ce)量精度普遍(bian)偏低;
(2)範圍度(dù)窄,一般僅3:1~4:1;
(3)現(xiàn)場安裝條件(jian)要求高;
(4)壓損(sun)大(指孔闆、噴(pēn)嘴等)。
注：一種(zhong)新型産品：引(yǐn)進美國航天(tian)*而開發的平(ping)衡流量計，這(zhe)種流量計的(de)測量精度是(shi)傳統節流裝(zhuāng)置的5-10倍，永9壓(ya)力損失1/3。壓力(lì)恢複快2倍，小(xiao)直管段可以(yi)小至1.5D，安裝和(he)使用方便，大(da)大減少流體(ti)運行的能力(lì)消耗。
應用概(gài)況:
差壓式流(liú)量計應用範(fàn)圍特别廣泛(fan),在封閉管道(dao)的流量測量(liàng)🔞中各種對象(xiang)都有應用,如(ru)流體方面:單(dān)相、混相、潔淨(jìng)、髒污、粘性流(liú)等;工作狀态(tai)方面:常壓、高(gāo)壓、真空、常✂️溫(wēn)、高溫、低溫等(děng);管徑方面:從(cóng)幾mm到幾m;流動(dòng)條件方面:亞(ya)音速、音速、脈(mò)動流等。它在(zai)各工業部門(men)的❤️用量約占(zhan)流量計全部(bu)用💰量的1/4~1/3。
3.2 浮子(zi)流量計
浮子(zi)流量計,又稱(cheng)轉子流量計(jì),是變面積式(shì)流量計的一(yi)種,在一根由(you)下向上擴大(da)的垂直錐管(guan)中,圓形橫截(jie)面的浮子的(de)重力是由液(yè)體動力承受(shou)的,從而使浮(fú)子可以在🚩錐(zhuī)管内🛀自由地(di)上升和下降(jiang)。
浮子流量計(ji)是僅次于差(chà)壓式流量計(jì)應用範圍寬(kuan)廣的一類🌐流(liu)量計,特别在(zài)小、微流量方(fang)面有舉足輕(qing)重的⛱️作用。
80年(nián)代中期,日本(běn)、西歐、美國的(de)銷售金額占(zhan)流量儀表的(de)15%~20%。中國産量1990年(nian)估計在12~14萬台(tái),其中95%以上爲(wèi)玻璃錐管浮(fu)子流量🏃🏻計。
特(te)點:
(1)玻璃錐管(guan)浮子流量計(jì)結構簡單,使(shi)用方便,缺點(dian)是耐壓力💋低(dī)💋,有玻璃管易(yi)碎的較大風(feng)險;
(2)适用于小(xiǎo)管徑和低流(liu)速;
(3)壓力損失(shī)較低。
3.3容積式(shi)流量計
容積(ji)式流量計,又(yòu)稱定排量流(liú)量計,簡稱PD流(liú)量計,在流量(liàng)儀表中是精(jīng)度高的一類(lei)。它利用機械(xiè)測量元件把(bǎ)流體連續不(bu)斷地分✔️割成(cheng)單個已知的(de)體積部分,根(gen)據測量室逐(zhú)次重複地充(chong)滿和排✍️放該(gāi)體積部分流(liú)體的次數來(lái)測量流體體(tǐ)積總量。
容積(jī)式流量計按(àn)其測量元件(jian)分類,可分爲(wei)橢圓齒✂️輪流(liu)量計、刮闆流(liu)量計、雙轉子(zǐ)流量計、旋轉(zhuan)活塞流量計(ji)、往複🚶♀️活塞💘流(liu)量計、圓盤流(liu)量計、液封轉(zhuǎn)筒式流🏃♂️量計(ji)、濕式氣量計(jì)及膜式氣量(liàng)計等。
優點:
(1)計(ji)量精度高;
(2)安(an)裝管道條件(jian)對計量精度(dù)沒有影響;
(3)可(ke)用于高粘度(dù)液體的測量(liang);
(4)範圍度寬;
(5)直(zhí)讀式儀表無(wu)需外部能源(yuán)可直接獲得(dé)累計,總量😍,清(qīng)🏃♂️晰明了🚶,操作(zuò)簡便。
缺點:
(1)結(jié)果複雜,體積(ji)龐大;
(2)被測介(jiè)質種類、口徑(jing)、介質工作狀(zhuàng)态局限性較(jiao)大;
(3)不适用于(yú)高、低溫場合(hé);
(4)大部分儀表(biao)隻适用于潔(jie)淨單相流體(ti);
(5)産生噪聲及(jí)振動。
應用概(gai)況:
容積式流(liu)量計與差壓(ya)式流量計、浮(fú)子流量計并(bìng)列爲三類🛀使(shǐ)用量大的流(liú)量計,常應用(yong)于昂貴介質(zhi)(油😘品、天然氣(qi)等)的總量測(cè)量。
工業發達(dá)國家近年PD流(liu)量計(不包括(kuò)家用煤氣表(biǎo)和家🔴用水♌表(biao))的銷售金額(é)占流量儀表(biao)的13%~23%;我國約占(zhàn)20%,1990年産量(不包(bāo)括家用煤氣(qì)表)估計爲34萬(wan)台,其中橢圓(yuan)齒輪式和腰(yāo)輪式分别約(yue)占70%和20%。
3.4 渦輪流(liú)量計
渦輪流(liú)量計,是速度(du)式流量計中(zhōng)的主要種類(lei),它采用🎯多葉(yè)片的轉子(渦(wo)輪)感受流體(ti)平均流速,從(cong)而且推導出(chu)流量或總量(liang)的儀表。
一般(ban)它由傳感器(qì)和顯示儀兩(liang)部分組成,也(ye)可做成整體(tǐ)式。
渦輪流量(liàng)計和容積式(shi)流量計、科裏(lǐ)奧利質量流(liú)量計稱爲流(liu)👄量計中三類(lèi)重複性、精度(du)佳的産品,作(zuo)爲類型流量(liàng)計之💯一,其産(chan)品已發展爲(wèi)多品種、多系(xì)列批量生産(chǎn)的規模。
優點(diǎn):
(1)高精度,在所(suo)有流量計中(zhōng),屬于精确的(de)流量計;
(2)重複(fú)性好;
(3)元零點(dian)漂移,抗幹擾(rǎo)能力好;
(4)範圍(wéi)度寬;
(5)結構緊(jǐn)湊。
缺點:
(1)不能(néng)長期保持校(xiao)準特性;
(2)流體(tǐ)物性對流量(liàng)特性有較大(da)影響。
應用概(gài)況:
渦輪流量(liang)計在以下一(yi)些測量對象(xiàng)獲得廣泛應(ying)用:石油✉️、有機(jī)✊液🈲體、無機液(ye)、液化氣、天然(rán)氣和低溫流(liú)體統在歐洲(zhōu)和美國,渦輪(lún)流💛量計在用(yong)量上是僅次(ci)于孔闆流量(liang)計的天然計(ji)量儀表,僅荷(he)蘭在天然氣(qì)管線上就采(cai)用了2600多台各(gè)種尺寸,壓力(lì)從0.8~6.5MPa的氣體渦(wō)輪流量計,它(tā)們已成爲優(yōu)良的天然氣(qì)計🤟量儀表。
3.5電(diàn)磁流量計
電(dian)磁流量計是(shì)根據法拉弟(dì)電磁感應定(dìng)律制成的💁一(yi)種測🤩量導電(dian)性液體的儀(yí)表。
電磁流量(liàng)計有一系列(lie)優良特性,可(kě)以解決其它(ta)流量計不❤️易(yi)🔅應🍉用的問題(ti),如髒污流、腐(fǔ)蝕流的測量(liang)。
70、80年代電磁流(liu)量在技術上(shàng)有重大突破(pò),使它成爲應(ying)用廣✊泛的♌一(yi)🔅類流量計,在(zai)流量儀表中(zhong)其使用量百(bǎi)分數不斷上(shang)升🌏。
優點:
(1)測量(liàng)通道是段光(guang)滑直管,不會(hui)阻塞,适用于(yu)測量含固體(ti)📧顆🌈粒的液固(gù)二相流體,如(rú)紙漿、泥漿、污(wū)水等;
(2)不産生(sheng)流量檢測所(suo)造成的壓力(lì)損失,節能效(xiào)果好;
(3)所測得(de)體積流量實(shí)際上不受流(liú)體密度、粘度(du)、溫度、壓力和(hé)👈電導率變化(huà)的明顯影響(xiǎng);
(4)流量範圍大(da),口徑範圍寬(kuan);
(5)可應用腐蝕(shí)性流體。
缺點(dian):
(1)不能測量電(dian)導率很低的(de)液體,如石油(yóu)制品;
(2)不能測(cè)量氣體、蒸汽(qi)和含有較大(da)氣泡的液體(tǐ);
(3)不能用于較(jiào)高溫度。
應用(yong)概況:
電磁流(liú)量計應用領(lǐng)域廣泛,大口(kou)徑儀表較多(duō)應用于給排(pai)水工程;中小(xiǎo)口徑常用于(yu)高要求或難(nán)測場合,如鋼(gāng)鐵工業高爐(lú)✨風口冷卻水(shuǐ)控制,造紙工(gōng)業測量紙漿(jiang)液和黑♻️液,化(huà)學工業的強(qiang)腐蝕液,有色(se)冶金工業的(de)礦漿;小口徑(jìng)、微小口徑🧑🏾🤝🧑🏼常(chang)用于醫藥工(gong)業、食品工業(ye)、生物化學等(děng)有衛生要求(qiú)的場所。
3.6 渦街(jie)流量計
渦街(jie)流量計是在(zài)流體中安放(fàng)一根非流線(xian)型遊渦發生(sheng)體,流體在發(fa)生體兩側交(jiāo)替地分離釋(shì)放出兩串規(gui)則地交錯🌐排(pái)列的遊渦的(de)儀表。
渦街流(liú)量計按頻率(lǜ)檢出方式可(kě)分爲:應力式(shì)、應變式、電容(róng)式、熱敏式、振(zhen)動體式、光電(diàn)式及超聲式(shì)等。
渦街流量(liang)計是屬于年(nian)輕的一類流(liu)量計,但其發(fa)展迅速,目前(qián)已成爲通用(yòng)的一類流量(liang)計。
優點:
(1)結構(gou)簡單牢固;
(2)适(shi)用流體種類(lèi)多;
(3)精度較高(gao);
(4)範圍度寬;
(5)壓(ya)損小。
缺點:
(1)不(bú)适用于低雷(lei)諾數測量;
(2)需(xu)較長直管段(duan);
(3)儀表系數較(jiào)低(與渦輪流(liu)量計相比);
(4)儀(yí)表在脈動流(liu)、多相流中尚(shàng)缺乏應用經(jing)驗。
3.7 超聲波流(liu)量計
超聲波(bō)流量計是通(tōng)過檢測流體(tǐ)流動對超聲(shēng)束(或超聲🆚脈(mò)🈲沖)的作用以(yǐ)測量流量的(de)儀表。
根據對(duì)信号檢測的(de)原理超聲流(liú)量計可分爲(wèi)傳播速度👄差(chà)法(直接時差(cha)法、時差法、相(xiàng)位差法和頻(pín)差法)、波束💰偏(piān)移法、多💘普勒(lè)法、互相關法(fa)、空間濾法及(jí)噪聲法等。
超(chāo)聲流量計和(hé)電磁流量計(ji)一樣,因儀表(biao)流通通道🤟未(wèi)設置⭐任何阻(zu)礙件,均屬*流(liú)量計,是适于(yu)解決流量測(cè)量困難問題(tí)🈲的一類流量(liang)計,特别在大(dà)口徑流量測(cè)量方面有較(jiào)突出的優點(dian),近年來它是(shi)發展迅速的(de)一類流🈲量計(ji)之一。
優點:
(1)可(ke)做非接觸式(shì)測量;
(2)爲無流(liú)動阻撓測量(liang),無壓力損失(shī);
(3)可測量非導(dǎo)電性液體,對(dui)無阻撓測量(liàng)的電磁流量(liang)計是一💔種🐪補(bǔ)充。
缺點:
(1)傳播(bo)時間法隻能(neng)用于清潔液(ye)體和氣體;而(ér)多普勒💋法隻(zhī)㊙️能㊙️用于測量(liàng)含有一定量(liàng)懸浮顆粒和(hé)氣泡的液體(tǐ);
(2)多普勒法測(ce)量精度不高(gao)。
應用概況:
(1)傳(chuan)播時間法應(ying)用于清潔、單(dan)相液體和氣(qi)體。典型應用(yong)🆚有工🚶廠排放(fàng)液、:怪液、液化(hua)天然氣等;
(2)氣(qì)體應用方面(mian)在高壓天然(rán)氣領域已有(yǒu)使用良好的(de)經驗;
(3)多普勒(le)法适用于異(yì)相含量不太(tài)高的雙相流(liu)體,例💋如:未處(chù)理污水、工廠(chǎng)排放液、髒流(liú)程液;通常不(bu)适用于非🔅常(chang)清潔的液體(tǐ)。
[編輯本段]3.8 科(ke)裏奧利質量(liàng)流量計
科裏(lǐ)奧利質量流(liu)量計(以下簡(jiǎn)稱CMF)是利用流(liu)體在振動管(guan)中流❄️動時,産(chan)生與質量流(liú)量成正比的(de)科裏奧利力(li)原理制成的(de)一🌈種直接式(shì)質量流量儀(yi)表。
我國CMF的應(ying)用起步較晚(wǎn),近年已有幾(ji)家制造廠(如(rú)太行儀表廠(chǎng))自行開發供(gòng)應市場;還有(yǒu)幾家制造廠(chǎng)組建合資企(qǐ)業或♋引用生(sheng)産系列儀表(biao)。
熱式氣體質(zhì)量流量計
熱(rè)式流量計傳(chuán)感器包含兩(liǎng)個傳感元件(jiàn)，一個速度傳(chuán)🔞感👈器和一個(gè)溫度傳感器(qì)。它們自動地(di)補償和校正(zheng)氣體溫度變(biàn)化。儀㊙️表的電(diàn)加熱部分将(jiāng)速度傳感器(qi)加熱到高于(yú)工況溫💁度的(de)某一個定值(zhí)，使速度傳感(gǎn)器和測👨❤️👨量工(gong)況溫度的傳(chuán)感器之間形(xíng)👣成恒定溫差(chà)。當保持溫差(chà)不變時，電🈲加(jia)熱消耗的能(neng)量，也可以說(shuo)熱消散值💰，與(yǔ)流過氣體的(de)質🔞量流量成(chéng)正比。
熱式氣(qi)體質量流量(liang)計即Mass Flow Meter(縮寫爲(wèi)MFM)，它是氣體流(liu)量計量中新(xin)型儀表，區别(bié)于其它氣體(tǐ)流量計不需(xu)要進⛱️行壓力(lì)和📱溫度修正(zhèng)，直接測量氣(qì)體的質量流(liú)量，一☁️支傳感(gan)器可以做到(dao)量⛷️程從極⭐低(di)到高📞量程。它(tā)适合☔單一氣(qi)體和固定比(bǐ)例多組份氣(qì)體的測量。
熱(re)式氣體質量(liang)流量計是用(yong)于測量和控(kòng)制氣體質💛量(liang)🐪流量的新型(xing)儀表。可用于(yu)石油、化工、鋼(gang)鐵、冶金、電力(li)、輕工、醫♍藥、環(huán)保等工業部(bù)門的空氣、烴(ting)類氣體、可燃(rán)性氣體、煙道(dào)氣體的監測(cè)。
特 點
可靠性(xìng)高 重複性好(hǎo) 測量精度高(gāo) 壓損小
無活(huó)動部件 量程(chéng)比寬 響應速(sù)度快 無須溫(wen)壓補償
應 用(yòng)
•工業管道中(zhong)氣體質量流(liu)量測量 •煙囪(cong)排出的煙氣(qi)流速測💃量
•煅(duàn)燒爐煙道氣(qi)流量測量 •燃(rán)氣過程中空(kong)氣流量測量(liàng)
•壓縮空氣流(liu)量測量 •半道(dào)體芯片制造(zao)過程中氣體(tǐ)流量測量
•污(wū)水處理中氣(qi)體流量測量(liang) •加熱通風和(hé)空調系統中(zhōng)的氣體流量(liang)測量
•熔劑回(huí)收系統氣體(ti)流量測量 •燃(rán)燒鍋爐中燃(ran)燒氣♋體🤟流量(liàng)測量
•天然氣(qi)、火炬氣、氫氣(qi)等氣體流量(liàng)測量
•啤酒生(shēng)産過程中二(èr)氧化碳氣體(ti)流量測量
•水(shui)泥、卷煙、玻璃(li)廠生産過程(chéng)中氣體質量(liàng)流量測量
如(ru)：美國SIERRA
中國DSN
3.9 明(ming)渠流量計
與(yǔ)前述幾種不(bu)同,它是在非(fei)滿管狀敞開(kāi)渠道測量自(zì)由表面🈲自然(rán)流的流量儀(yi)表。
非滿管态(tài)流動的水路(lù)稱作明渠,測(ce)量明渠中水(shuǐ)流流量㊙️的⚽稱(cheng)作明渠流量(liang)計(open channel flowmeter)。
明渠流量(liàng)計除圓形外(wài),還有U字形、梯(ti)形、矩形等多(duō)種形♊狀。
明渠(qú)流量計應用(yong)場所有城市(shì)供水引水渠(qu);火電廠引水(shui)和🌐排水渠、污(wu)水治理流入(rù)和排放渠;工(gōng)礦企業水排(pái)放以及水利(lì)工程和農業(yè)灌溉用渠道(dào)。有人估計1995台(tai),約占流量儀(yi)表整體的1.6%,但(dàn)是國内🏒應用(yong)尚無估👣計數(shù)據。
4, 新工作原(yuan)理流量儀表(biǎo)的研究和開(kāi)發
4.1 靜電流量(liang)計
(electrostatic flowmeter)
日本東京(jing)技術學院研(yan)制适用于石(shi)油輸送管線(xian)低導電🔱液體(ti)流量測量的(de)靜電流量計(ji)。
靜電流量計(jì)的金屬測量(liang)管絕緣地與(yǔ)管系連接,測(ce)量電容器上(shang)靜電荷便可(ke)知道測量管(guǎn)内的電荷。他(tā)們分别作了(le)内徑4~8mm銅、不鏽(xiù)鋼等金屬和(he)塑料測量管(guǎn)儀表的實流(liú)試驗,試驗表(biao)明流量與電(diàn)⚽荷之間接近(jin)于線性。
4.2 複合(he)效應流量儀(yí)表
(combined effects meter)
該儀表的(de)工作原理是(shi)基于流體的(de)動量和壓力(li)作用于儀表(biǎo)腔體産生的(de)變形,測量複(fu)合效應的變(biàn)形求取流量(liàng)。本儀表由美(mei)國♉GMI工程和管(guǎn)理學院開發(fā),已申請兩項(xiang)專力。
4.3 轉速表(biǎo)式流量傳感(gan)器
(tachmetric flowrate sensor)
它是由俄(é)羅斯科學工(gong)程中心工業(yè)儀表公司開(kai)發，是基于❤️懸(xuán)浮效應理論(lun)研制的。該儀(yí)表已在若幹(gàn)現場成🐆功的(de)應用👄(例如在(zài)核電站安裝(zhuang)2000餘台測量熱(re)水⚽流量，連續(xù)使用8年),且還(hai)💰在改進以擴(kuò)大應用領域(yù)。
5, 幾種流量儀(yi)表應用和發(fa)展動向
5.1 科裏(lǐ)奧利質量流(liu)量計(CMF)
5.2 電磁流量(liàng)計(EMF)
EMF從50年代初(chū)進入工業應(ying)用以來,使用(yong)領域日益擴(kuò)展🏃♀️,80年代🌍後期(qī)起在各國流(liú)量儀表銷售(shòu)金額中已占(zhan)16%~20%。
我國近年發(fa)展迅速,1994年銷(xiāo)售估計爲6500~7500台(tái)。國内已生産(chǎn)大口徑爲2~6m的(de)ENF,并有實流校(xiao)驗口徑3m的設(she)備能力。
5.3 渦街(jie)流量計(USF)
USF在60年(nian)代後期進入(ru)工業應用,80年(nian)代後期起在(zai)各國流量儀(yi)表銷售金額(é)中已占4%~6%。1992年世(shi)界範圍估計(jì)銷售量爲3.54.8萬(wàn)台,同期國内(nèi)産品估計在(zai)8000~9000台。
5.4威力巴流(liu)量計
威立巴(bā)流量計計采(cai)用了*符合空(kōng)氣動力學原(yuán)理的工程結(jié)構設💞計，是一(yī)種在精度、功(gōng)效及可靠方(fang)面達到了無(wú)比卓yue程🔞度的(de)傳感🔴元件。
6, 結(jié)論
由上述可(kě)知,流量計發(fa)展到今天雖(sui)然已日趨成(chéng)熟,但其種⁉️類(lei)仍然極其繁(fan)多,至今尚無(wu)一種對于任(rèn)何場合都适(shì)用的流量計(jì)。
每種流量計(jì)都有其适用(yong)範圍,也都有(yǒu)局限性。這就(jiù)要求我們:
(1)在(zai)選擇儀表時(shí),一定要熟悉(xi)儀表和被測(cè)對象兩方面(mian)的情況,并要(yao)兼顧考慮其(qi)它因素,這樣(yang)測量才會準(zhǔn)确;
(2)努力研制(zhi)新型儀表,使(shǐ)其在現有的(de)基礎上更加(jiā)完善。
差壓式(shì)流量計
差壓(yā)式流量計(以(yi)下簡稱DPF或流(liú)量計)是根據(jù)安裝于管道(dào)中流量檢測(cè)件産生的差(cha)壓、已知的流(liu)體條件和檢(jiǎn)測件與管道(dào)的🔞幾何尺寸(cun)來測量流量(liàng)的儀表。DPF由一(yī)次裝置(檢測(cè)件)和二次裝(zhuāng)置(差壓轉換(huan)和流量🐆顯示(shi)儀表)組成。通(tōng)常以檢測件(jian)的型式對👉DPF分(fen)類，如孔扳流(liú)量計、文丘裏(li)管流量計及(ji)均速管✂️流量(liàng)計等。二♈次裝(zhuang)置爲各種機(ji)械、電子、機電(diàn)一體式差壓(ya)計，差壓變送(sòng)器和📐流量顯(xiǎn)示及計🔞算儀(yi)表，它已發展(zhan)爲三化(系列(liè)化、通用化及(ji)标準化)程度(dù)很高的種類(lèi)規格龐雜的(de)一大類儀表(biǎo)。差壓計既可(kě)用于測量流(liú)量參數♍，也可(ke)測量其他參(cān)數(如壓力、物(wù)位、密度等)。
DPF按(an)其檢測件的(de)作用原理可(ke)分爲節流式(shi)、動壓頭式❌、水(shuǐ)力阻力式、離(lí)心式、動壓增(zeng)益式和射流(liú)式等幾大類(lei)，其中以節流(liu)式和動壓頭(tou)式應用爲廣(guang)泛。
節流式DPF的(de)檢測件按其(qi)标準化程度(dù)分爲标準型(xing)和非标準型(xíng)兩🆚大類。所謂(wei)标準節流裝(zhuang)置是指按照(zhao)标準文件設(she)計、制造、安裝(zhuāng)和使用，無須(xū)經實流校準(zhǔn)即🔴可确定其(qí)流量⭐值并估(gu)算流量測量(liàng)誤差，非标準(zhǔn)節流裝置是(shì)成熟程度較(jiao)差，尚未列入(rù)标準文件中(zhong)的檢測件。
标(biao)準型節流式(shì)DPF的發展經過(guo)漫長的過程(cheng)，早在20世紀20年(nian)🌈代，美國和歐(ōu)洲即開始進(jìn)行大規模的(de)節流裝置試(shi)驗🈚研究。用得(de)普遍的節流(liú)裝置--孔闆和(he)噴嘴開始标(biao)準化。現在标(biāo)準噴嘴的一(yi)種🤞型式ISA l932噴嘴(zuǐ)，其幾何形狀(zhuàng)就是30年代标(biāo)準化的，而标(biāo)準孔闆亦曾(ceng)稱爲ISA l932孔闆。節(jie)流裝置結構(gou)形式的标準(zhun)化有很深🏒遠(yuan)的意義，因爲(wèi)隻有節流裝(zhuang)置結構形式(shì)标💘準化了，才(cai)有可能把上(shang)衆多研究成(cheng)果彙集到🌈一(yī)起，它促進檢(jiǎn)測件的理論(lùn)和實踐向深(shēn)度和廣度拓(tuò)展，這是其他(ta)📧流量計所不(bu)及的。1980年ISO(标準(zhun)化組織)正式(shì)通過标準ISO 5167，至(zhì)此流量測⛷️量(liang)節流裝置*個(gè)标🔅準誕生了(le)。ISO 5167總結了幾十(shí)年來上對爲(wei)數有限的幾(ji)種節流裝置(zhì)(孔闆、噴嘴和(he)文丘裏管)的(de)理論與試驗(yan)的研究成果(guo)，反映了此類(lèi)檢測件的當(dang)代科學與生(shēng)産的技術水(shuǐ)平。但是從🏃🏻♂️ISO 5167正(zheng)式頒布之🏃♂️日(rì)起，它就暴露(lu)出許多亟待(dài)解決的問題(ti)，這些問題主(zhu)要有以下幾(ji)個方面。
1)ISO 5167試驗(yàn)數據的陳舊(jiu)性 ISO 5167中采用的(de)數據大多是(shì)30年代的試驗(yan)結果，今🐅天無(wu)論節流裝置(zhi)制造技術，流(liú)量試驗設備(bèi)及實🐉驗技😍術(shù)都有巨大的(de)進步，重新進(jin)行系統地試(shì)驗以獲得更(gèng)高精确度及(ji)更可靠的數(shù)據是必要的(de)。進入80年代美(měi)國和歐洲都(dou)進行大規模(mo)的試驗，爲修(xiu)訂ISO 5167打下⛱️基礎(chǔ)。
2) ISO 5167中關于直管(guan)段長度規定(dìng)的問題 在ISO投(tóu)票通過ISO 5167時，美(měi)國投🌈了反對(duì)票，其主要原(yuán)因是對直管(guan)段長度的規(guī)定有👣不同意(yi)見，這個問題(ti)🤟應是ISO 5167修訂的(de)主要問題之(zhi)一。
3) ISO 5167中各項規(gui)定的科學性(xìng)問題 影響節(jie)流裝置流出(chu)系數的因素(su)🏃♂️特别多，主要(yào)有孔徑與管(guǎn)徑的比值β、取(qu)壓裝置🌈、雷諾(nuò)數、節👌流件安(an)裝偏心度、前(qián)後阻流件類(lèi)型👅及直管段(duàn)長度、孔闆入(ru)口邊緣📱尖銳(rui)度、管壁粗糙(cao)度、流體流動(dòng)湍流度等📐，衆(zhong)多因素影響(xiǎng)錯綜複雜，有(yǒu)的參數難以(yi)直接測量，因(yīn)此标準中有(you)些規定并非(fei)科學地确定(dìng)，而是爲了取(qǔ)得一緻，不得(de)不人爲地确(que)定。*流量專家(jia)斯賓塞(E.A.Spencer)提出(chū)一🔅系列應重(zhòng)新檢讨的問(wen)題，如孔闆平(píng)直度、同心度(du)、直角邊緣尖(jian)銳🌈度🐇、管道粗(cū)糙度、上遊流(liú)速分布及流(liu)💛動調整器的(de)作用等。
4)關于(yu)節流式DPF測量(liang)精确度提高(gao)的問題 鑒于(yu)節流式DPF在流(liú)量計中占有(you)重要地位，提(ti)高其測量精(jīng)确度意🈲義重(zhong)大。曆🔅次學術(shù)會議認爲必(bi)須使流量測(cè)量工作者、流(liu)體‼️力學與計(ji)算機技術工(gōng)作者緊密合(hé)作共同攻關(guan)才能解決此(ci)問題。
20世紀80年(nian)代美國和歐(ōu)洲開始進行(háng)大規模的孔(kong)闆流量計試(shì)驗研☀️究，歐洲(zhou)爲歐共體實(shí)驗計劃(EEC Experimental Program)，美國(guó)爲API實驗計劃(hua)(API Experimental Program)。試驗的目的(de)是用現代新(xīn)測試設備及(jí)試驗數據的(de)統計處📐理技(jì)術進行新一(yī)輪的範圍廣(guǎng)泛的試驗研(yán)究，爲修訂ISO 5167打(dǎ)下技術基礎(chu)。1999年ISO發出💋ISO 5167的修(xiū)訂稿(ISO/CD 5167-1-4)，該文件(jiàn)爲委員會草(cao)案，它在技術(shu)内容與編輯(ji)上都有很大(da)改動，是一份(fèn)全新的标準(zhǔn)。本來預定于(yu)2025年12月‼️在美國(guo)丹佛舉行的(de)ISO/TC30/SC2會議🔞上審查(cha)通過爲DIS(标準(zhun)草案)，但是會(huì)議認爲尚有(yǒu)細節問題應(ying)再商榷而未(wèi)能通過。新的(de)ISO 5167标✍️準何時正(zheng)式頒布尚不(bu)得而知。ISO 5167新标(biao)準在标準的(de)兩個核心内(nèi)容皆有實質(zhi)性變化，一是(shì)孔闆的流出(chu)系數公式，用(yong)Reader-Harris/Gallagher計算式(R-G式)代(dài)替Stolz計算式，另(lìng)一爲節流🤞裝(zhuang)置上遊側直(zhí)管段🥵長度的(de)規定以及流(liu)動調整器的(de)使用等。
我們(men)通常稱ISO 5167(GB/T2624)中所(suo)列節流裝置(zhi)爲标準節流(liu)裝置，其他的(de)都稱🌈爲非标(biāo)準節流裝置(zhi)，應該指出，非(fei)标準節流裝(zhuāng)置不⭐僅是指(zhǐ)那些節流裝(zhuang)置結構與标(biao)難節流㊙️裝置(zhì)相異的，如果(guo)标準🚶節流裝(zhuāng)置在偏離标(biāo)準條件❓下工(gong)作亦應稱爲(wei)非标準節流(liu)⭐裝置，例如，标(biao)準孔闆在混(hùn)相流或标準(zhǔn)文丘裏噴嘴(zuǐ)在臨界流下(xia)工作的✌️都是(shi)。
目前非标準(zhǔn)節流裝置大(da)緻有以下一(yi)些種類：
1)低雷(léi)諾數用 1/4圓孔(kong)闆，錐形入口(kǒu)孔闆，雙重孔(kong)闆，雙斜孔闆(pǎn)✂️，半圓孔闆等(deng)；
2)髒污介質用(yòng) 圓缺孔闆，偏(pian)心孔闆，環狀(zhuàng)孔闆，楔形孔(kǒng)闆，彎管節流(liu)件等；
3)低壓損(sǔn)用 羅洛斯管(guan)，道爾管，道爾(er)孔闆，雙重文(wen)丘裏🔴噴⛹🏻♀️嘴，通(tong)用❌文丘裏管(guan)，Vasy管等；
4)小管徑(jing)用 整體(内藏(cang))孔闆；
5)端頭節(jiē)流裝置 端頭(tou)孔闆，端頭噴(pēn)嘴，Borda管等；
6)寬範(fan)圍度節流裝(zhuāng)置 彈性加載(zai)可變面積可(ke)變壓頭流量(liàng)計(線性孔闆(pan))；
7)毛細管節流(liú)件 層流流量(liàng)計；
8)脈動流節(jie)流裝置；
9)臨界(jiè)流節流裝置(zhì) 音速文丘裏(li)噴嘴；
10)混相流(liú)節流裝置。
節(jiē)流式DPF現場應(yīng)用的不斷拓(tuo)展必然提出(chu)發展非标準(zhun)節☎️流裝置❄️的(de)要求，十餘年(nián)來ISO亦在不斷(duàn)制訂有關🧑🏾🤝🧑🏼非(fēi)标準節流裝(zhuang)置的🌈技術文(wén)件，在它們不(bu)能成爲正式(shì)标準之前作(zuo)爲技術報告(gao)發表。可以預(yu)見，今後有可(ke)能若幹較爲(wei)成熟的非标(biāo)準節流裝置(zhi)會晉升爲✔️标(biāo)準型的。
20世紀(jì)90年代中後期(qi)世界範圍内(nèi)各式DPF銷售量(liàng)在流量儀㊙️表(biao)總量中台數(shu)占50%-60%(每年約百(bǎi)萬台)，金額占(zhàn)30%左右。我㊙️國銷(xiāo)售台數約占(zhàn)流量儀🌈表總(zong)量(不包括*表(biǎo)和家用水表(biǎo)及玻璃管浮(fú)子流量計)的(de)35%-42%(每年6萬-7萬台(tái))。
2 工作原理
2.1 基(ji)本原理
充滿(man)管道的流體(ti)，當它流經管(guan)道内的節流(liu)件時，如圖🔴4.1所(suǒ)示，流速㊙️将在(zài)節流件處形(xing)成局部收縮(suō)，因而流速增(zēng)加，靜壓力降(jiang)低，于是👉在節(jie)流件前後便(biàn)産生了壓差(chà)。流體流量愈(yù)大，産生的壓(ya)差愈大，這樣(yang)可依據🏒壓差(cha)來衡🔴量流量(liàng)的♍大小。這種(zhong)測量方法是(shi)以流動連續(xu)性方程🈲(質量(liang)守恒定律)和(hé)伯努利方程(cheng)(能量守恒定(dìng)律)爲基🐪礎的(de)。壓差的大小(xiao)🔅不僅與流量(liang)還與其🔞他許(xǔ)多因素有關(guan)，例如當節流(liu)裝置😘形式或(huo)管道内流體(tǐ)的物理性質(zhì)(密度、粘度)不(bú)同時，在同樣(yang)大小的流量(liàng)下産生的壓(yā)差也是不同(tóng)的。
圖4.1 孔闆附(fù)近的流速和(hé)壓力分布
2.2 流(liú)量方程
式中(zhōng) qm--質量流量，kg/s;
qv--體(ti)積流量，m3/s;
C--流出(chu)系數；
ε--可膨脹(zhàng)性系數；
β--直徑(jìng)比，β=d/D;
d--工作條件(jian)下節流件的(de)孔徑，m；
D--工作條(tiao)件下上遊管(guǎn)道内徑，m；
P--差壓(yā)，Pa；
ρl--上遊流體密(mi)度，kg/m3。
由上式可(kě)見，流量爲C、ε、d、ρ、P、β(D)6個(gè)參數的函數(shu)，此6個參數可(ke)分爲實⁉️測量(liàng)[d，ρ，P，β(D)]和統計量(C、ε)兩(liang)類。
(1)實測量
1)d、D 式(shì)(4.1)中d與流量爲(wei)平方關系，其(qi)精确度對流(liu)量總精度影(ying)響🛀較✊大，誤差(cha)值一般應控(kong)制在±0.05%左右，還(hái)應計及工作(zuò)溫度對材料(liào)熱膨♍脹的影(yǐng)響。标準規定(ding)管道内徑D必(bi)須實測，需在(zai)上遊管段的(de)幾個截面上(shang)進行多次測(cè)量求其平均(jun)值，誤差不應(ying)大于±0.3%。除對數(shù)🤟值測量精♊度(dù)要求較高外(wài)，還應考慮内(nèi)徑偏差會🔴對(duì)節流件上遊(you)通道造成不(bu)🌍正常節流現(xian)象所帶來的(de)嚴重影響。因(yin)此，當不是成(chéng)套🔞供應節流(liú)裝置時，在現(xiàn)場配管應☁️充(chong)分注意這個(gè)問題。
2)ρ ρ在流量(liàng)方程中與P是(shi)處于同等位(wèi)置，亦就是說(shuō)，當追求差壓(yā)變送器高精(jing)度等級時，絕(jue)不要忘記ρ的(de)測量精度亦(yì)應與之🐕相匹(pǐ)配。否則P的提(ti)高将會被ρ的(de)降低所抵消(xiāo)。
3)P 差壓P的精确(què)測量不應隻(zhi)限于選用一(yī)台高精度差(chà)壓變送器✌️。實(shí)💃際上差壓變(bian)送器能否接(jie)受到真實的(de)差壓值還決(jué)定于一系列(liè)因素，其中正(zhèng)确的取壓孔(kong)及引壓管線(xian)的制造、安裝(zhuāng)及使🙇🏻用是保(bao)證獲得真實(shi)差壓值的關(guan)鍵，這些影響(xiang)因素很多是(shì)難以定量或(huo)🌏定性确定的(de)，隻有加強制(zhì)🎯造及安裝的(de)規範化工作(zuò)🌈才能達到目(mu)的。
(2)統計量
1)C 統(tong)計量C是無法(fa)實測的量(指(zhi)按标準設計(jì)制造安裝🐕，不(bú)經校準使用(yong))，在現場使用(yong)時複雜的情(qing)況出現在實(shi)際的C值與标(biao)準确定的C值(zhí)不相符合。它(ta)們的偏離😄是(shì)由設計、制造(zao)、安裝及使用(yòng)一系列因素(su)造成的。應⛷️該(gāi)明确，上💰述各(gè)環節全部嚴(yan)格遵循标準(zhǔn)的規定，其實(shí)際值才會👨❤️👨與(yǔ)标準确定的(de)值相符合，現(xian)場是難以✊*這(zhè)種要求的。
應(ying)該指出，與标(biāo)準條件的偏(piān)離，有的可定(dìng)量估算(可進(jin)行修正)，有🌏的(de)隻能定性估(gu)計(不确定度(du)的幅值與方(fang)向)。但是在現(xian)實中💞，有時不(bu)僅是一個條(tiao)件偏離，這就(jiù)帶來🐆非常複(fú)雜的情況，因(yīn)爲一般資料(liao)中隻介紹某(mǒu)一條件偏離(lí)引起的誤差(chà)。如果許多條(tiáo)件同時偏㊙️離(li)，則缺少相關(guān)的資料可🏃🏻查(chá)。
2)ε 可膨脹性系(xì)數ε是對流體(ti)通過節流件(jiàn)時密度發生(sheng)變化而🔞引起(qi)的流出系數(shu)變化的修正(zhèng)，它的誤差由(yóu)兩部分組成(cheng)：其一爲常用(yòng)流量下ε的誤(wù)差，即标準确(que)定值的誤差(cha)；其二爲由于(yu)流量變化ε值(zhi)将随之波動(dòng)帶來的誤差(cha)。一般在低靜(jing)壓高差壓情(qíng)況，ε值有不可(kě)忽略的誤差(chà)🌈。當P/P≤0.04時，ε的誤差(cha)可忽略不計(jì)👉。
3 分 類
差壓式(shì)流量計分類(lei)如表4.1所示。
表(biao)4.1 差壓式流量(liang)計分類表
分(fèn)類原則 分 類(lei) 類 型
按産生(shēng)差壓的作用(yong)原理分類 1)節(jie)流式；2)動壓頭(tóu)式；3)水力🌈阻力(lì)式；4)離🔴心式；5)動(dong)壓增益式；6)射(shè)流式
按結構(gou)形式分類 1)标(biāo)準孔闆；2)标準(zhun)噴嘴；3)經典文(wén)丘裏管；4)文丘(qiū)裏噴嘴；5)錐形(xing)入口孔闆；6)1/4圓(yuán)孔闆；7)圓缺孔(kong)闆；8)偏心孔闆(pan)；9)楔形孔闆；10)整(zhěng)體(内藏)孔闆(pan)；11)線性孔闆；12)環(huán)形孔💁闆；13)道爾(ěr)管；14)羅洛斯管(guan)；15)彎🈲管；16)可換🍉孔(kong)闆節流裝置(zhi)；17)臨界流節流(liu)裝置
按用途(tú)分類 1)标準節(jiē)流裝置；2)低雷(lei)諾數節流裝(zhuāng)置；3)髒污流節(jie)流裝置；4)低壓(ya)損節流裝置(zhì)；5)小管徑節流(liu)裝置✔️；6)寬範圍(wei)度節流裝置(zhi)；7)臨界流節流(liú)裝置；
3.1 按産生(shēng)差壓的作用(yong)原理分類
1)節(jie)流式 依據流(liú)體通過節流(liú)件使部分壓(ya)力能轉變爲(wèi)♉動能♈以産生(sheng)差壓的原理(lǐ)工作，其檢測(cè)件稱
之爲節(jie)流裝置，是DPF的(de)主要品種。
2)動(dòng)壓頭式 依據(ju)動壓轉變爲(wèi)靜壓的原理(li)工作，如均速(sù)🙇♀️管流⭐量計。
3)水(shui)力阻力式 依(yī)據流體阻力(li)産生的壓差(cha)原理工作，檢(jian)測件爲毛細(xì)管束，又稱層(ceng)流流量計，一(yī)
般用于微小(xiǎo)流量測量。
4)離(lí)心式 依據彎(wān)曲管或環狀(zhuàng)管産生離心(xin)力原理形成(chéng)的✏️壓差工作(zuo)，如彎管流量(liàng)計，環形管流(liu)量
計等。
5)動壓(ya)增益式 依據(ju)動壓放大原(yuan)理工作，如皮(pí)托-文丘🔴裏㊙️管(guǎn)👣。
6)射流式 依據(ju)流體射流撞(zhuang)擊産生原理(lǐ)工作，如射流(liu)式差壓流量(liàng)🎯計。
3.2 按結構形(xíng)式分類
1) 标準(zhun)孔闆 又稱同(tóng)心直角邊緣(yuán)孔闆，其軸向(xiang)截面如圖4.2所(suǒ)示。孔闆❓是一(yī)塊加工成圓(yuán)形同心的具(jù)有銳利直角(jiǎo)邊緣的薄闆(pǎn)。孔闆開孔的(de)上遊側邊緣(yuan)應是銳利的(de)直角。标準孔(kǒng)闆有三種取(qǔ)壓方式：角接(jie)、法蘭及D-D/2取壓(yā)；如圖📞4.3所示。爲(wèi)從兩個方向(xiàng)的任一個方(fang)向測量流量(liàng)，可采用對稱(cheng)孔闆，節流孔(kǒng)的兩個❄️邊緣(yuán)均符合直角(jiao)邊緣孔闆上(shang)遊邊緣的特(tè)性，且孔闆全(quan)部厚度不超(chao)過節流孔的(de)厚度。
圖4.2 标準(zhun)孔闆
圖4.3 孔闆(pan)的三種取壓(ya)方式
2) 标準噴(pēn)嘴 有兩種結(jié)構形式：ISA 1932噴嘴(zui)和長徑噴嘴(zui)。
a. ISA 1932噴嘴(圖4.4) 上遊(yóu)面由垂直于(yú)軸的平面、廓(kuo)形爲圓周的(de)兩段🤩弧線💋所(suǒ)确定的收縮(suo)段、圓筒形喉(hou)部和凹槽組(zu)成的噴嘴。ISA 1932噴(pen)嘴✨的取壓方(fāng)✔️式僅角接取(qu)壓一種。
圖4.4 ISA 1932噴(pēn)嘴
b. 長徑噴嘴(zuǐ)(圖4.5) 上遊面由(yóu)垂直于軸的(de)平面、廓形爲(wèi)1/4橢圓的收縮(suo)段、圓筒形喉(hou)部和可能有(yǒu)的凹槽或斜(xie)角組成的噴(pēn)嘴。長徑噴嘴(zui)的取壓方式(shi)僅D-D/2取壓一種(zhǒng)。
3) 經典文丘裏(lǐ)管 由入口圓(yuan)筒段A、圓錐收(shou)縮段B、圓筒形(xíng)喉部C和圓✔️錐(zhui)擴散段E組成(cheng)，如圖4.6 所示。根(gen)據不同的加(jia)工方法，有🈲以(yi)下結構形式(shi)：①具有粗鑄收(shōu)縮段的；②具有(you)機械加🛀工收(shōu)縮段的；③具有(yǒu)鐵闆⁉️焊接收(shōu)㊙️縮段的。不同(tóng)結構形式的(de)L1、L2、R1、R2與D、d的關系如(ru)表4.2所示。
4)文丘(qiū)裏噴嘴 由進(jin)口噴嘴、圓筒(tong)形喉部及擴(kuò)散段組成，如(rú)圖4.7所示🐕。
5)錐形(xing)入口孔闆 錐(zhuī)形入口孔闆(pǎn)與标準孔闆(pan)相似，相⛹🏻♀️當于(yu)一塊倒裝的(de)标準孔闆，其(qi)結構如圖4 . 8所(suǒ)示，取壓方式(shi)爲角接取壓(yā)。表👄4.2 L1、L2、R1、R2與D、d關系
注(zhù) 粗 鑄 入 口 機(ji)械加工的入(rù)口 粗焊的鐵(tie)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(xiao)者 L2≥D(入口直徑(jìng)) L2≥D(入口直徑)
3 R1=1.375D+20% R1<0.25D R1=0,焊(hàn)縫除外
4 R2=3.625d至3.8d R2<0.25D R2=0,焊(han)縫除外
圖4.6 經(jīng)典文丘裏管(guǎn)
圖4.7 文丘裏噴(pēn)嘴
圖4.8 錐形入(ru)口孔闆
1一環(huán)隙；2-夾持環；3一(yī)上遊端面A；4-下(xià)遊端面B；
5-軸線(xiàn)；6-流向；7-取壓口(kǒu)；8-孔闆；
X-帶環隙(xì)的夾持環；Y-單(dan)獨取壓口
超(chāo)聲波流量計(ji)的基本原理(li)及類型
超聲(sheng)波在流動的(de)流體中傳播(bō)時就載上流(liu)體流速的信(xìn)息。因🐕此通過(guò)接收到的超(chāo)聲波就可以(yǐ)檢測出流體(ti)的流速，從㊙️而(ér)換算成流量(liang)。根據檢測的(de)方式，可分爲(wèi)傳播速度差(chà)法、多普勒法(fǎ)❤️、波束偏🚶♀️移法(fa)、噪聲法🏃🏻♂️及相(xiang)關法☎️等不同(tong)類♊型的超聲(shēng)波流量計⁉️。起(qi)聲波流量計(ji)是近十幾年(nian)來随着集成(cheng)電路技術迅(xùn)速發展才開(kāi)始應用的一(yī)種
非接觸式(shì)儀表，适于測(ce)量不易接觸(chù)和觀察的流(liu)體🥰以及大管(guǎn)徑🐕流量。它與(yǔ)水位計聯動(dòng)可進行敞開(kāi)水流的流量(liàng)測量。使用超(chao)聲波流量比(bi)不用在流體(tǐ)中📞安裝測⁉️量(liang)元件故不會(hui)💜改變流體的(de)流動狀态，不(bú)産☔生附加阻(zu)力，儀表的安(an)裝及檢修均(jun1)可不影響生(shēng)産管線運行(hang)因✨而是一種(zhong)理想的節能(néng)型流量計。
*，目(mù)前的工業流(liú)量測量普遍(biàn)存在着大管(guǎn)徑、大流量測(cè)量困🌈難的問(wèn)題，這是因爲(wèi)一般流量計(ji)随着測量管(guan)徑的增大會(huì)帶來💞制造和(he)運輸上的困(kùn)難，造價提高(gāo)、能損加大、安(an)裝不僅這些(xiē)缺點，超聲🍓波(bo)流量計均可(kě)避免。因爲各(gè)類超聲波流(liu)量😘計均可管(guǎn)外安裝、非接(jiē)觸測流，儀表(biǎo)造價基本上(shàng)與被測管道(dào)口徑大小無(wú)關，而其它類(lei)型的流量計(jì)随✉️着口徑增(zēng)加，造🐉價大幅(fú)度增加，故口(kou)徑越大超聲(shēng)波流量計比(bǐ)相同功能其(qí)它類型流量(liàng)計的功能價(jia)格比越*。被🥰認(rèn)爲是較好的(de)大管徑流量(liang)測量儀表，多(duo)普勒法超聲(shēng)波流量計☎️可(ke)測雙相介質(zhi)的⛱️流量，故可(ke)用于下水道(dao)及排污水等(deng)髒污流的測(ce)量。在發電廠(chang)🛀🏻中，用便攜式(shì)超聲波流🈚量(liàng)計測量水輪(lún)機進水量、汽(qì)輪機循環水(shuǐ)量等大管徑(jing)流量，比過去(qù)的皮脫管流(liú)速計方便得(dé)多。超聲被流(liu)量汁也可用(yòng)于氣體測量(liang)。管徑的适用(yòng)範圍從2cm到5m，從(cóng)幾米寬的明(míng)渠、暗渠到500m寬(kuan)的河流都可(ke)适用。
另外，超(chāo)聲測量儀表(biǎo)的流量測量(liàng)準确度幾乎(hu)不受被測😘流(liu)體溫度、壓力(li)、粘度、密度等(deng)參數的影響(xiang)，又可制成非(fēi)接觸及🚶♀️便攜(xié)式測量儀表(biǎo)，故可解決其(qi)它類型儀表(biao)所難以測量(liang)的強腐蝕性(xìng)、非導電性、放(fàng)射性及易燃(rán)易💯爆介質的(de)流量測量問(wèn)題。另外，鑒于(yú)非接觸測量(liang)特點，再配以(yi)合理的電子(zi)線路，一台儀(yi)表可🧡适應多(duō)種管徑測量(liàng)和多種流量(liang)範圍測量。超(chao)聲波流量計(ji)的适應能力(li)也是其它儀(yi)表不可比拟(ni)的。超聲波流(liú)量計具有上(shàng)♍述一些優點(diǎn)因此‼️它越來(lai)越受🔞到重視(shi)并且向産品(pǐn)系列化、通用(yòng)化發展，現已(yi)制成不同聲(sheng)道的标準型(xing)、高溫型、防爆(bào)型、濕式型儀(yí)表以🔞适應不(bu)同介質，不同(tóng)場合和不同(tong)管道條件的(de)流量測量。
超(chāo)聲波流量計(ji)目前所存在(zài)的缺點主要(yào)是可測流體(ti)的溫度🔆範圍(wéi)受超聲波換(huan)能鋁及換能(neng)器與管道🌂之(zhī)間的耦合材(cai)料耐🎯溫程度(du)的限制，以及(ji)高溫下被💔測(cè)流體傳聲速(su)度的原始數(shù)據不全。目🧑🏾🤝🧑🏼前(qián)我國隻能用(yòng)于測量200℃以下(xia)的流💚體。另外(wai)，超聲波流量(liang)計的測量線(xian)路比一般👉流(liu)量計複雜。這(zhè)是因爲，一✉️般(bān)工業計量中(zhōng)液體的流速(sù)常常是每秒(miao)幾米，而聲波(bo)在液體中的(de)傳播速度約(yue)爲1500m/s左右，被測(ce)流體流速(流(liu)量)變化帶給(gei)聲速的變化(huà)量大也是10-3數(shù)量級.若要求(qiu)測量流速的(de)準确度爲1%，則(ze)對聲速的測(ce)量準确度需(xū)爲10-5～10-6數量級，因(yin)此必須有完(wán)善‼️的測量線(xian)路才能實現(xian)，這也正是超(chāo)聲波流量計(ji)隻有在集💰成(chéng)電路技術迅(xun)速發展的前(qian)題下才能得(de)到實際應用(yong)的🏃🏻原因。
超聲(shēng)波流量計由(you)超聲波換能(neng)器、電子線路(lù)及流量顯示(shi)🙇🏻和累積系統(tong)三部分組成(chéng)。超聲波發射(she)換能器将電(diàn)能轉換爲🐅超(chao)聲波能量，并(bìng)将其發射到(dào)被測流體中(zhōng)，接收器接收(shou)到的🌈超聲波(bo)🈲信号，經電子(zǐ)線路放大并(bìng)轉換爲代表(biǎo)流🆚量的電信(xìn)号供給顯示(shì)和積算儀表(biao)進行顯㊙️示和(he)積算。這⁉️樣就(jiu)實現了流量(liàng)的檢測🆚和顯(xian)示。
超聲波流(liú)量計常用壓(yā)電換能器。它(ta)利用壓電材(cai)料🈲的壓電效(xiao)🈚應，采用适出(chu)的發射電路(lù)把電能加到(dao)發射換能器(qi)的壓電元🔆件(jiàn)上，使其産生(sheng)超聲波振勸(quan)。超聲波以某(mou)一角度射入(rù)流體中傳播(bō)，然後由接收(shou)換能器接收(shōu)，并經壓電元(yuan)件變爲電能(néng)，以便檢測。發(fa)射換能器利(li)用壓電元件(jian)的㊙️逆壓電效(xiào)應，而接收換(huan)能器則是利(lì)用🌈壓電效應(yīng)。
超聲波流量(liàng)計換能器的(de)壓電元件常(chang)做成圓形薄(báo)片，沿厚度振(zhen)動。薄片直徑(jing)超過厚度的(de)10倍，以保證振(zhèn)動的方向性(xing)。壓👣電元件材(cai)料多采用锆(gao)钛酸鉛。爲固(gu)定壓電元件(jian)，使超聲波以(yǐ)合适的角度(du)🍉射入到流體(tǐ)㊙️中，需把元件(jian)故人聲楔中(zhong)，構成換能器(qi)整體(又稱探(tan)頭)。聲楔的材(cai)🌈料不僅要求(qiu)強度高、耐老(lao)化，而且要求(qiu)超聲波經聲(sheng)楔後能量損(sǔn)失小🌈即透射(shè)系數接近1。常(cháng)用的聲楔材(cai)料是有機玻(bō)璃，因爲它透(tòu)明，可以觀察(chá)到聲楔中壓(yā)電元件的組(zu)裝情況。另外(wài)，某些橡膠、塑(su)料及膠木也(yě)可作聲楔材(cai)料。
超聲波流(liu)量計的電子(zi)線路包括發(fa)射、接收、信号(hào)處🌈理和顯示(shi)電路。測得的(de)瞬時流量和(hé)累積流量值(zhí)用數字量或(huò)模拟量顯示(shi)。
根據對信号(hào)檢測的原理(lǐ)，目前超聲波(bō)流量計大緻(zhi)可分傳播速(su)度差法(包括(kuò)：直接時差法(fa)、時差法、相位(wèi)差法、頻差法(fǎ))波束偏移法(fǎ)、多普勒法、相(xiang)關法、空間濾(lǜ)👌波法及噪聲(sheng)法等類型，如(ru)圖所👅示。其中(zhong)以噪聲法原(yuán)🌈理及結構簡(jian)單，便于測量(liàng)和攜帶，價格(ge)便🔴宜但準确(que)度較低，适于(yú)在流量測量(liang)準确度要求(qiú)不高的場合(he)💰使用。由于直(zhi)接時差法、時(shí)差法🧑🏾🤝🧑🏼、頻差法(fa)和相位🔴差法(fǎ)的基本原理(lǐ)都是通過測(ce)量超聲波💋脈(mo)沖順流和逆(nì)♌流傳報時速(su)度之差來反(fǎn)映流體的流(liú)速的，故又統(tǒng)稱爲傳播速(sù)度差法。其中(zhong)頻差法和時(shi)差法克服了(le)聲速随流體(ti)溫度變化帶(dai)來的誤差，準(zhǔn)确度較高，所(suǒ)🔴以被廣泛采(cai)用。按照換能(neng)器的配置方(fāng)法不同，傳播(bō)速度差撥又(yòu)分爲：Z法(透過(guo)法)、V法(反射法(fǎ))、X法(交叉法)等(děng)。波束偏移🍓法(fǎ)是利用超聲(shēng)波束在♌流體(ti)中🔴的傳播方(fāng)向随流體流(liu)速變化而産(chan)生偏移來🙇♀️反(fǎn)映流體流速(su)的，低流速時(shí)，靈敏度❤️很低(dī)适用性不大(da).多普勒法是(shì)利用聲學多(duo)普勒原理，通(tong)㊙️過測量不均(jun1)勻流體中散(san)⁉️射體散射的(de)超聲波多普(pǔ)🐇
勒頻移來确(que)定流體流量(liang)的，适用于含(han)懸浮顆粒、氣(qi)泡等👉流體流(liu)量測量。相關(guan)法是利用相(xiàng)關技術測量(liang)📧流量，原理上(shàng)，此法的測量(liang)準确度與流(liú)體中的聲速(sù)無關，因而與(yu)流體溫度，濃(nong)度等無關，因(yin)而測量準确(que)度高，适用範(fan)圍廣。但相關(guan)器價格貴，線(xiàn)路比較複雜(zá)。在微處理機(jī)普及應用後(hou)，這個缺點可(kě)以克服。噪聲(shēng)法(聽音法)是(shi)💜利用管道内(nei)流體流動時(shí)産生的噪聲(sheng)與流體的流(liu)速有💋關的原(yuán)理，通過檢測(ce)噪聲表示流(liu)速或流量值(zhi)。其方法簡單(dan)，設備價格便(bian)宜，但準确度(du)低。
以上幾種(zhong)方法各有特(te)點，應根據被(bei)測流體性質(zhì).流速分布情(qíng)❗況、管路安裝(zhuang)地點以及對(duì)測量準确度(du)的要求等因(yin)素進行選擇(ze)。一般說來由(you)于工業生産(chǎn)中工質的溫(wēn)度常🐅不能保(bǎo)持恒定，故多(duō)采用頻差法(fǎ)及時差法。隻(zhī)有在管徑💯很(hěn)大時才采用(yong)直接時差法(fa)。對換能器安(an)裝方法的選(xuan)擇原則一般(bān)是🧡：當流體沿(yán)管軸平行流(liu)動時🍉，選用Z法(fa)；當流動方向(xiang)與管鈾不平(píng)行或管路安(ān)裝地點使換(huan)能器安裝間(jiān)隔受到限制(zhì)時‼️，采用V法或(huò)X法。當流場分(fen)布不均勻而(ér)表⭐前直管段(duan)又較短時，也(yě)🏃♀️可采用多聲(shēng)🥵道(例如雙聲(shēng)道或四聲道(dao))來♻️克服流速(sù)擾動帶來的(de)流量測量誤(wu)差。多普勒法(fǎ)适于測量兩(liang)相流，可避免(mian)常規儀表由(you)懸浮粒或氣(qì)泡造成🥵的堵(dǔ)塞、磨損、附着(zhe)而不能運行(hang)的弊病，因而(ér)得以迅速發(fā)展。随着工業(ye)的發展及節(jie)能工作的開(kāi)展，煤油混合(hé)(COM)、煤水泥合(CWM)燃(ran)料的輸送和(he)應用以及燃(rán)料油加水助(zhù)燃等節能⚽方(fang)法的發🔴展，都(dōu)爲🛀多普勒超(chāo)聲波流♊量計(jì)應💛用開辟廣(guǎng)闊❌前景。
流量(liang)計的種類很(hen)多，一般市場(chǎng)上用得比較(jiào)廣泛的有：電(diàn)磁流量計、渦(wō)街流量計、渦(wo)輪流量計、孔(kǒng)闆流量計、V錐(zhui)流量👈計、金屬(shǔ)轉子流量計(jì)、玻璃轉子流(liu)量計、旋進旋(xuan)渦流量計、橢(tuǒ)圓齒輪流量(liang)🛀🏻計、均速管流(liu)量計、超👨❤️👨聲波(bo)流量計等。它(ta)們的安裝條(tiáo)件對直管💋段(duan)的要求V錐流(liú)量計是低，而(er)電磁、渦街、孔(kong)闆等對直管(guan)段要求就較(jiào)高，一般是前(qian)5D後3D,對于流量(liàng)計前端有彎(wān)頭、閥門電磁(ci)流量計等的(de)直管段要求(qiú)就更高，高要(yao)求直管段是(shì)前50D後5D,因此在(zài)選⭐購流量計(ji)時一定要考(kao)慮流量計現(xiàn)場安裝的環(huan)境、位置等因(yīn)素，從而選擇(ze)更加适合現(xian)場工礦的流(liu)量計。
現在流(liu)量計所需要(yào)的參數：
1、被測(ce)量的介質
2、被(bèi)測量介質的(de)溫度
3、被測量(liang)介質的壓力(lì)
4、被測量介質(zhi)的流量
5、要求(qiu)的測量精度(dù)
6、現場工礦情(qíng)況
