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(biao)在生産現場過(guò)程中發揮好、精(jing)确的使用，流量(liàng)計的選擇，必須(xū)要根據生😍産現(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(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(er)、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(liàng)計。
三、砂漿、電粉(fěn)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(zhong)是：電磁流量計(ji)。 四、自來水大流(liu)量的介🐆質，應✨選(xuan)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(rú)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(shi)要考慮液體中(zhōng)不含較多空氣(qì)或氣泡。 六、帶有(you)較多氣泡的🈲液(yè)體介質，應選擇(ze)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(liàng)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(ze)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(ba)、酸、堿液等強腐(fu)蝕性介質，應選(xuan)擇的流量計品(pin)種是：1、抗酸堿内(nei)襯的🤩電磁流量(liang)計。2、外夾式超聲(shēng)波流量計。
用以(yǐ)測量管路中流(liu)體流量(單位時(shi)間内通過的流(liú)❗體體🌍積)的儀🐕表(biǎo)。有轉子流量計(jì)、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(bō)流量計和🔞堰等(děng)。
流量測量方法(fa)和儀表的種類(lèi)繁多,分類方法(fa)也很多。至今📐爲(wèi)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(he)流動狀态以及(jí)任何使用條件(jiàn)都适用的流量(liang)儀表。
這60多種流(liu)量儀表,每種産(chan)品都有它特定(ding)的适用性,也🌈都(dōu)有它㊙️的局限性(xing)。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(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(ji)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(yǒu)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(ce)量原理分有力(lì)學原理、熱學原(yuan)理、聲學原理、電(dian)👈學原理、光學原(yuán)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(jì)、差壓式流量計(jì)、浮子流量計、渦(wō)輪流量計、電磁(cí)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(kuang)及國内外的發(fa)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(chan)生的📞差壓,已知(zhi)的流體條件和(he)檢測件與管道(dào)的幾何尺寸來(lai)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(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(liu)量計、文丘裏流(liu)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(liang)顯示儀表。它已(yǐ)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(lei)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(wèi)、密度等)。
差壓式(shi)流量計的檢測(cè)件按其作用原(yuán)理可分爲:節流(liu)裝置、水力阻力(li)式、離心式、動壓(ya)頭式、動壓頭增(zeng)益式及🔴射流式(shi)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(he)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(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(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(yong)量百分數逐漸(jian)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(lao)固,性能穩定可(ke)靠,使用😘壽命長(zhǎng);
(2)應用範圍廣泛(fàn),至今尚無任何(he)一類流量計可(kě)與之相比拟;
(3)檢(jian)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(ce)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(zhuāng)條件要求高;
(4)壓(yā)損大(指孔闆、噴(pēn)嘴等)。
注：一種新(xīn)型産品：引進美(měi)國航天*而開發(fā)的平衡流量🔴計(ji)，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(shi)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(jian)少流體運行的(de)能力消耗。
應用(yòng)概況:
差壓式流(liú)量計應用範圍(wei)特别廣泛,在封(feng)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(xiàng)、混相、潔淨、髒污(wu)、粘性流等💃;工作(zuò)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(fang)面:亞音速、音速(su)、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(liang)計的一種⚽,在一(yī)根由下向上擴(kuo)大的垂直錐管(guǎn)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(shi)浮子可以在錐(zhuī)管内自由地⛱️上(shàng)升和⁉️下降。
浮子(zǐ)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(liàng)計,特别在小、微(wēi)流量方面有舉(jǔ)足輕重的作用(yòng)㊙️。
80年代中期,日本(běn)、西歐、美國的銷(xiao)售金額占流量(liang)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(bo)璃錐管浮子流(liu)量計結構簡單(dān),使用方便,缺點(dian)是耐壓力低,有(yǒu)玻璃管易碎的(de)較大風險;
(2)适用(yòng)于小管徑和低(dī)流速;
(3)壓力損失(shī)較低。
3.3容積式流(liu)量計
容積式流(liú)量計,又稱定排(pai)量流量計,簡稱(chēng)PD流量計,在流量(liàng)儀🌐表中是精度(du)高的一類。它利(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(liú)體的次數來測(cè)量流體體積總(zǒng)量。
容積式流量(liang)計按其測量元(yuán)件分類,可分爲(wèi)橢圓齒輪流🐅量(liàng)計、刮㊙️闆流量計(ji)、雙轉子流量計(jì)、旋轉活塞流量(liang)計、往複活塞流(liú)量🧡計、圓盤流量(liàng)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(jì)量精度沒有影(ying)響;
(3)可用于高粘(zhān)度液體的測量(liàng);
(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(liàng),清晰明了,操作(zuò)簡便。
缺點:
(1)結果(guo)複雜,體積龐大(dà);
(2)被測介質種類(lei)、口徑、介質工作(zuò)狀态局限性較(jiao)大;
(3)不适用于高(gao)、低溫場合;
(4)大部(bù)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(kuang):
容積式流量計(ji)與差壓式流量(liàng)計、浮子流量計(ji)并列爲三類使(shǐ)用量大的流量(liang)計,常應用于昂(áng)貴介質(油品、天(tian)然氣等)的總量(liang)✉️測量。
工業發達(da)國家近年PD流量(liang)計(不包括家用(yòng)煤氣表和家用(yòng)水表)的銷售金(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(ji)爲34萬台,其中橢(tuo)圓齒輪式和腰(yao)輪式分别約占(zhàn)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(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(dao)🔞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(liàng)計和容積式流(liú)量計、科裏奧利(lì)質量流量計稱(cheng)🤟爲流量計中三(sān)類重複性、精度(du)佳的産品,作爲(wèi)㊙️類型流量計之(zhī)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(gao)精度,在所有流(liu)量計中,屬于精(jing)确的流量計;
(2)重(zhòng)複性好;
(3)元零點(diǎn)漂移,抗幹擾能(neng)力好;
(4)範圍度寬(kuan);
(5)結構緊湊。
缺點(dian):
(1)不能長期保持(chi)校準特性;
(2)流體(ti)物性對流量特(tè)性有較大影響(xiǎng)。
應用概況:
渦輪(lun)流量計在以下(xia)一些測量對象(xiang)獲得廣泛應用(yòng):石油、有機液體(ti)、無機液、液化氣(qi)、天然氣和低溫(wen)流體統在歐洲(zhōu)和美國,渦🔴輪流(liú)量計在用量上(shàng)是僅次于孔闆(pan)流量計的天然(ran)計量儀表,僅荷(hé)蘭在天然氣管(guǎn)🐪線上就采用了(le)2600多台🏃🏻♂️各種尺寸(cun),壓力從0.8~6.5MPa的氣體(ti)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(lǜ)制成的一種測(cè)量導電性液體(tǐ)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(liang)☎️計不易應用的(de)問題,如髒污流(liu)、腐蝕流的測量(liàng)。
70、80年代電磁流量(liang)在技術上有重(zhòng)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(huì)阻塞,适用于測(ce)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(shēng)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(wen)度、壓力和電導(dao)率變化的明顯(xiǎn)影響;
(4)流量範圍(wéi)大,口徑範圍寬(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(shí)油制品;
(2)不能測(ce)量氣體、蒸汽和(he)含有較大氣泡(pào)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(yù)廣泛,大口徑儀(yí)表較多應用于(yú)給排水🐅工程;中(zhong)小口徑常用于(yu)高要求或難測(ce)場合,如🔆鋼鐵工(gong)業高爐風口冷(lěng)卻水控制,造紙(zhi)工業測量紙漿(jiang)液和黑液,化學(xué)工業的強腐蝕(shí)液,有色冶金工(gong)業的礦🔞漿;小口(kou)徑、微小口徑常(chang)用于醫🍉藥工業(ye)、食品工業、生物(wù)🈲化學等有衛生(shēng)要求的場所。
3.6 渦(wo)街流量計
渦街(jiē)流量計是在流(liú)體中安放一根(gēn)非流線型遊渦(wō)發生體,流體⭐在(zài)發生體兩側交(jiāo)替地分離釋放(fang)出兩串規則地(di)交錯排列🌐的遊(yóu)渦的儀表。
渦街(jie)流量計按頻率(lü)檢出方式可分(fen)爲:應力式、應變(bian)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(mu)前已成爲通用(yong)的一類流量計(jì)。
優點:
(1)結構簡單(dan)牢固;
(2)适用流體(ti)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(zhí)管段;
(3)儀表系數(shù)較低(與渦輪流(liu)量計相比);
(4)儀表(biǎo)在脈動流、多相(xiang)流中尚缺乏應(yīng)用經驗。
3.7 超聲波(bo)流量計
超聲波(bō)流量計是通過(guo)檢測流體流動(dong)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(xìn)号檢測的原理(lǐ)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(wèi)差法和頻差法(fǎ))、波束偏移法、多(duo)🔅普勒🔅法、互相關(guān)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(yin)儀表流通通道(dào)未設置任何阻(zu)礙件,均屬*流量(liàng)計,是适于解決(jue)流量測量困難(nan)問題的一🚶類流(liu)量計,特别在大(dà)口徑流量💞測量(liang)方面有較突出(chū)的優點,近♌年來(lái)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(liàng);
(2)爲無流動阻撓(náo)測量,無壓力損(sǔn)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(yi)☀️種補充。
缺點:
(1)傳(chuan)播時間法隻能(neng)用于清潔液體(tǐ)和氣體;而多普(pu)勒法隻能🚩用于(yu)⭕測量含有一定(dìng)量懸浮顆粒和(he)氣泡的液體;
(2)多(duo)普勒法測量精(jīng)度不高。
應用概(gai)況:
(1)傳播時間法(fa)應用于清潔、單(dan)相液體和氣體(ti)。典型應用💰有工(gōng)㊙️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(duō)普勒法适用于(yu)異相含量不太(tai)高的雙相流體(ti),例如:未處理污(wu)水、工廠排放液(yè)、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(ao)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(tǐ)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(li)原理制成的一(yī)種直🔞接式質量(liang)流量儀表。
我國(guo)CMF的應用起步較(jiao)晚,近年已有幾(ji)家制造廠(如太(tài)行👅儀表廠)自行(hang)開發供應市場(chǎng);還有幾家制造(zao)廠組建合資企(qǐ)🙇🏻業或引用♈生産(chan)系列儀表。
熱式(shì)氣體質量流量(liàng)計
熱式流量計(ji)傳感器包含兩(liang)個傳感元件，一(yi)個速度傳感✊器(qi)和一個溫度傳(chuan)感器。它們自動(dòng)地補償和校正(zhèng)氣💋體溫💘度變👈化(huà)。儀表的🤩電加熱(re)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(dù)的傳感器之間(jian)形🧑🏽🤝🧑🏻成恒定溫差(chà)。當保持溫㊙️差不(bu)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(zheng)比。
熱式氣體質(zhì)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(hang)壓力和🏃🏻溫度修(xiū)正，直接⭕測量氣(qì)體的質量流量(liang)，一支傳感器可(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(lì)多組份氣體的(de)測量。
熱式氣體(tǐ)質量流量計是(shì)用于測量和控(kong)制氣體質量流(liu)量的新🐕型儀表(biǎo)。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(men)的空氣、烴類氣(qi)體、可💛燃性氣體(tǐ)、煙道氣體的監(jian)測。
特 點
可靠性(xing)高 重複性好 測(ce)量精度高 壓損(sun)小
無活動部件(jiàn) 量程比寬 響應(yīng)速度快 無須溫(wēn)壓補償
應 用
•工(gōng)業管道中氣體(tǐ)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(liú)量測量 •燃氣過(guò)程中空氣流量(liang)測量
•壓縮空氣(qì)流量測量 •半道(dao)體芯片制造過(guò)程中氣體流量(liàng)測量
•污水處理(li)中氣體流量測(cè)量 •加熱通風和(he)空調系統中🈲的(de)氣🧑🏽🤝🧑🏻體流量測量(liàng)
•熔劑回收系統(tǒng)氣體流量測量(liang) •燃燒鍋爐中燃(rán)燒氣體流量♊測(cè)㊙️量
•天然氣、火炬(jù)氣、氫氣等氣體(ti)流量測量
•啤酒(jiǔ)生産過程中二(èr)氧化碳氣體流(liu)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(ru)：美國SIERRA
中國DSN
3.9 明渠(qú)流量計
與前述(shu)幾種不同,它是(shì)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(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(suo)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(hé)排放渠;工礦企(qi)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(ji)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(ben)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(guǎn)系連接,測量電(diàn)容📐器上靜電荷(he)便可知道測量(liang)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(ce)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(liu)量儀表
(combined effects meter)
該儀表(biao)的工作原理是(shì)基于流體的動(dong)量和壓力作🌈用(yong)于儀表♻️腔體産(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(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(qì)
(tachmetric flowrate sensor)
它是由俄羅斯(si)科學工程中心(xīn)工業儀表公司(si)開發，是基于懸(xuán)浮✌️效應理論研(yan)制的。該儀表已(yǐ)在若幹現場成(chéng)功的應用㊙️(例如(ru)📞在核電站安裝(zhuāng)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(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(lǐng)域日益擴展,80年(nian)🈲代後期起在各(ge)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(bèi)能力。
5.3 渦街流量(liang)計(USF)
USF在60年代後期(qī)進入工業應用(yòng),80年代後期起在(zài)各國流量儀表(biao)銷售金額中已(yǐ)占4%~6%。1992年世界範圍(wei)估計銷售量爲(wei)3.54.8萬台,同期國🐇内(nei)産品估計在8000~9000台(tái)。
5.4威力巴流量計(jì)
威立巴流量計(ji)計采用了*符合(he)空氣動力學原(yuan)理的工程結構(gòu)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(liú)量計發展到今(jīn)天雖然已日趨(qu)成熟,但其種類(lei)仍然極其繁多(duo),至今尚無一種(zhǒng)對于任何🛀場合(he)都适用的流量(liàng)🛀🏻計。
每種流量計(ji)都有其适用範(fan)圍,也都有局限(xian)性。這就要求我(wǒ)們:
(1)在選擇儀表(biao)時,一定要熟悉(xī)儀表和被測對(dui)象兩方♻️面的❓情(qing)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(xīn)型儀表,使其在(zài)現有的基礎上(shàng)更加完㊙️善。
差壓(yā)式流量計
差壓(ya)式流量計(以下(xià)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(ti)條件和檢測件(jiàn)與管道的幾何(he)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(chà)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(lèi)，如孔扳流量計(jì)、文丘裏管流量(liang)計及均速管❓流(liu)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)變送器和♉流量(liàng)顯示及計算儀(yí)表，它已發展爲(wèi)三化(系列化、通(tong)用化及标🚶♀️準化(huà))程度很高的🧡種(zhong)類規格龐雜的(de)一大類儀表。差(cha)壓🔞計既可用于(yú)測量流量參數(shu)，也可測量其他(ta)參數(如壓力、物(wù)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(shì)🏃、水力🥵阻力式、離(lí)心式、動壓增益(yì)式和射流式等(děng)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(jian)測件按其标準(zhǔn)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(zhì)是指按照标準(zhǔn)文件設計、制造(zao)、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(liú)量測量誤差，非(fei)标準節流裝置(zhì)是成熟程度較(jiao)差，尚未列入标(biāo)準文件中的⭕檢(jiǎn)測件。
标準型節(jiē)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(gui)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(zui)開始标準化。現(xiàn)在标準噴嘴的(de)一種型式ISA l932噴嘴(zuǐ)，其幾何形❗狀就(jiu)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(yi)義，因爲隻有節(jie)流裝置結構形(xíng)式标準化了，才(cai)有可能把上衆(zhong)多研究成果彙(hui)集到一起，它促(cu)進檢測件的理(lǐ)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(duì)✔️爲數有限的幾(ji)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(lù)出許🙇♀️多亟待解(jie)決的問題，這些(xiē)問題💜主要有以(yǐ)下幾個方面。
1)ISO 5167試(shì)驗數據的陳舊(jiù)性 ISO 5167中采用的數(shù)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(liu)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(dì)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(mo)的試驗，爲修訂(dìng)ISO 5167打下㊙️基礎。
2) ISO 5167中關(guan)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(dù)的規定有不同(tóng)意見，這個問題(tí)應是ISO 5167修訂的主(zhu)要問題之一。
3) ISO 5167中(zhong)各項規定的科(ke)學性問題 影響(xiǎng)節流裝置流出(chu)系數的因素特(tè)别多，主要有孔(kǒng)徑與管徑的比(bǐ)值β、取壓裝置、雷(lei)諾數、節流件安(ān)裝偏心度、前後(hòu)阻流件類型及(ji)直管段長度❓、孔(kǒng)闆入口邊緣尖(jiān)銳度、管壁粗糙(cao)度、流體流動🌈湍(tuān)流度等，衆多因(yin)素影響錯綜🚩複(fú)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(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(sī)賓塞🐪(E.A.Spencer)提出一系(xì)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(ruì)度、管道粗糙度(dù)、上遊流速分布(bu)及流動調整🙇♀️器(qi)的作用等。
4)關于(yú)節流式DPF測量精(jing)确度提高的問(wèn)題 鑒于節流式(shì)DPF在流量計中😍占(zhan)有重要地位，提(tí)高其測量精确(què)度意義重大。曆(li)次學術會議認(rèn)爲必須使流量(liang)測量工作者、流(liu)體力學與計算(suàn)機技術工🌈作者(zhě)緊密合作共同(tong)✌️攻關才能解決(jue)此問♊題。
20世紀80年(nian)代美國和歐洲(zhou)開始進行大規(guī)模的孔闆流量(liàng)計試驗🧑🏽🤝🧑🏻研究，歐(ou)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(yan)的目的是用現(xiàn)代新測試設備(bèi)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(ding)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(biān)輯上都有很大(da)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(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(xīn)内容皆有實質(zhi)性變化☀️，一是孔(kong)闆㊙️的流出系數(shù)🧡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(guan)段長度的🛀🏻規定(ding)以及流動調💯整(zheng)器的使用等。
我(wo)們通常稱ISO 5167(GB/T2624)中所(suo)列節流裝置爲(wèi)标準節流裝置(zhi)，其他的💃🏻都稱爲(wei)非标準節流裝(zhuāng)置，應該指出，非(fei)标準節流裝🌈置(zhi)不🧑🏾🤝🧑🏼僅是🔞指那些(xie)節流裝置結構(gou)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(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(qiū)裏🍉噴嘴在臨界(jiè)流下工作的都(dou)是。
目前非标準(zhǔn)節流裝置大緻(zhì)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(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(dàn)性加載可變面(mian)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(zhì)；
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(shi)DPF現場應用的不(bu)斷拓展必然提(ti)出發展非标準(zhun)節流裝🈲置的要(yào)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(néng)成爲正式标準(zhun)之前作爲技術(shù)報告發表。可以(yǐ)預見，今後有可(ke)能若幹♌較爲成(cheng)熟的非标準節(jie)流裝置會晉升(shēng)爲标準型的。
20世(shì)紀90年代中後期(qi)世界範圍内各(gè)式DPF銷售量在流(liú)量🧑🏽🤝🧑🏻儀表總🤞量中(zhong)台數占50%-60%(每年約(yue)百萬台)，金額占(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(mei)年6萬💯-7萬台)。
2 工作(zuo)原理
2.1 基本原理(li)
充滿管道的流(liu)體，當它流經管(guan)道内的節流件(jiàn)時，如圖🤩4.1所💋示，流(liu)速将在節流件(jian)處形成局部收(shou)縮，因而流速增(zēng)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(kě)依據💘壓差來衡(heng)量流量的大小(xiao)。這種測量方法(fa)是以流動🐇連續(xu)性方程(質量守(shǒu)恒定律)和伯努(nu)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(hái)與其他許多因(yin)素有關，例如當(dāng)節流裝置形式(shi)或管道内流體(ti)的物理性質(密(mi)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(chéng)
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(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(you)上式可見，流量(liang)爲C、ε、d、ρ、P、β(D)6個參數的函(han)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(liu)量爲平方關系(xì)，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(dào)内徑D必須實測(ce)，需在上遊管段(duan)的幾個截面上(shang)進行多次測量(liàng)求其平均值，誤(wu)差不應大于±0.3%。除(chu)對數值測量精(jing)度要求較高外(wai)，還應考慮内徑(jìng)偏差會對節流(liú)件上遊通道造(zào)成不💋正常節流(liu)現象所帶來的(de)嚴重影響。因此(ci)，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(yu)同等位置，亦就(jiu)是說，當追求差(chà)💯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(chà)壓P的精确測量(liang)不應隻限于選(xuan)用一台高精度(dù)差壓🙇🏻變送器。實(shí)🔅際上差壓變送(song)器能否接受到(dao)真實的差壓值(zhi)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(guān)鍵，這些影響因(yīn)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(shi)無法實測的量(liang)(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(za)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(sù)造成的。應該明(ming)确，上述各環節(jie)全部嚴格遵循(xún)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(shi)難以*這種要求(qiú)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(xiū)正)，有♻️的隻能定(ding)性估計(不确定(dìng)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(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(hua)的修正，它的誤(wù)差由兩部分組(zu)成：其一爲常用(yòng)流量下ε的誤差(cha)，即标準确定值(zhi)的🈲誤差；其二爲(wèi)由⛷️于流量變化(huà)ε值将随之波動(dong)帶來的誤差。一(yi)般在☎️低靜壓高(gao)差壓情況，ε值有(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(liàng)計分類如表4.1所(suǒ)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(yā)頭式；3)水力阻力(lì)⁉️式☁️；4)離🐕心式；5)動壓(ya)增益式；6)射流式(shì)
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(li)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(kong)闆；9)楔‼️形孔闆；10)整(zheng)體(内藏)孔闆；11)線(xian)性孔闆；12)環形孔(kong)闆；13)道爾管；14)羅洛(luo)😘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(lèi) 1)标準節流裝置(zhì)；2)低雷諾數節流(liú)裝置；3)髒污流節(jie)流裝置；4)低壓損(sun)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(cha)壓的作用原理(li)分類
1)節流式 依(yī)據流體通過節(jie)流件使部分壓(yā)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(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(jù)流體阻力産生(sheng)的壓差原理工(gong)作，檢測件爲♍毛(mao)細管束，又稱層(ceng)流流量計，一
般(ban)用于微小流量(liàng)測量。
4)離心式 依(yi)據彎曲管或環(huan)狀管産生離心(xin)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(jù)動壓放大原理(li)工作，如皮托-文(wen)丘🚶♀️裏管。
6)射流式(shì) 依據流體射流(liu)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(lèi)
1) 标準孔闆 又稱(cheng)同心直角邊緣(yuan)孔闆，其軸向截(jie)面如圖4.2所⚽示。孔(kong)♉闆是一塊加工(gong)成圓形同心的(de)具有銳利直角(jiao)邊緣的薄闆。孔(kǒng)闆開孔的上遊(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(fǎ)蘭及D-D/2取壓；如圖(tú)4.3所示。爲從👣兩個(gè)方向的任一個(gè)方向測量流量(liàng)，可采用對稱孔(kong)闆，節流孔的兩(liǎng)個邊緣均符合(he)直角邊緣孔闆(pǎn)上遊邊緣的特(te)性，且孔闆全部(bu)厚度不超過節(jie)流孔的厚度。
圖(tú)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(xíng)式：ISA 1932噴嘴和長徑(jìng)噴嘴。
a. ISA 1932噴嘴(圖4.4) 上(shang)遊面由垂直于(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(xing)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(zhong)。
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(tong)形喉部和可能(néng)有的凹槽或斜(xie)角組成的噴嘴(zuǐ)。長徑噴💚嘴的🍓取(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(bu)C和🏃♀️圓🧑🏽🤝🧑🏻錐擴散段(duàn)E組成，如圖4.6 所示(shì)。根據不同的加(jiā)工方法，有以下(xià)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(suō)段的。不同結構(gòu)形式的L1、L2、R1、R2與D、d的關(guan)系如表4.2所示。
4)文(wén)丘裏噴嘴 由進(jin)口噴嘴、圓筒形(xing)喉部及擴散段(duan)組成，如圖4.7所示(shi)。
5)錐形入口孔闆(pǎn) 錐形入口孔闆(pan)與标準孔闆相(xiàng)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(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(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(kǒu)直徑)
3 R1=1.375D+20% R1<0.25D R1=0,焊縫除外(wai)
4 R2=3.625d至3.8d R2<0.25D R2=0,焊縫除外
圖(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(xian)；6-流向；7-取壓口；8-孔(kong)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(lǐ)及類型
超聲波(bō)在流動的流體(tǐ)中傳播時就載(zai)上流體流速的(de)信🧑🏾🤝🧑🏼息。因此通過(guo)接收到的超聲(sheng)波就可以檢測(cè)出流體的流速(su)，從而換算成流(liu)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(pian)💋移法、噪聲法及(jí)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(shi)幾年來随着集(jí)成電路技術迅(xùn)速發展才開始(shǐ)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(liú)體以及大管🐅徑(jìng)流量。它與水位(wèi)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(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(zhong)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(bān)流量計随着測(cè)量管徑的增大(da)會帶來制造和(hé)運輸上的困難(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(kě)避免。因爲各類(lei)超聲波流量計(ji)均可管外安裝(zhuang)、非接觸測流，儀(yí)🔞表造價基本上(shàng)與被測管道口(kou)徑大小無關，而(er)其它類型的流(liu)量計随着口徑(jìng)增加，造價大🏃🏻幅(fú)度增加，故口徑(jìng)✉️越大超聲波流(liú)量計比相同功(gong)能其它類型流(liu)量計的功能價(jià)格比越*。被認爲(wei)是較好的大管(guan)徑流量測量儀(yi)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(chǎng)中，用便攜式超(chao)聲波流量計㊙️測(ce)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(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(mǐ)寬的明渠、暗渠(qú)到500m寬的河流都(dou)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(deng)參數的影響，又(yòu)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(ji)易燃易爆介質(zhì)的流量測量問(wen)題。另外，鑒于非(fei)接觸測量特點(dian)，再配以合理✂️的(de)電子線路，一台(tái)儀表可适應多(duō)種管徑測量和(hé)多種流量範圍(wei)測量。超聲波流(liú)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(yuè)來越受到重視(shì)并且向産品系(xi)列化、通🛀🏻用化發(fa)展，現已制成⛷️不(bú)同聲道的标準(zhun)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(hé)不同管道條件(jiàn)的流量測量。
超(chāo)聲波流量計目(mù)前所存在的缺(que)點主要是可測(cè)流體🛀的溫度範(fàn)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(du)的原始數據不(bú)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(ji)的測量線路比(bǐ)一般流量計複(fu)雜🚶♀️。這是因爲，一(yi)般工業計量👄中(zhong)液體的流速🤟常(chang)常是每秒幾🈲米(mi)，而聲波在液體(ti)中✉️的傳播速度(du)約爲🏃🏻1500m/s左右，被測(cè)流體流速(流量(liang))變化帶給☔聲速(sù)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(liang)級🧑🏾🤝🧑🏼，因此必須有(you)完善的測量🌐線(xiàn)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(shu)迅速發展的前(qian)題下才能得到(dao)實際應用的原(yuán)🔞因。
超聲波流量(liang)計由超聲波換(huàn)能器、電子線路(lu)及流量顯示和(he)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(jiang)其發射到被測(ce)流體中，接收器(qi)接收到的超聲(shēng)波信号，經電子(zǐ)線路放大并轉(zhuǎn)換爲代表流量(liàng)的電信号供給(gei)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(yòng)壓電換能器。它(ta)利用壓電材料(liào)🌈的壓電效☀️應，采(cǎi)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(shàng)，使其産生超聲(shēng)波振勸。超聲波(bo)以某一角度射(she)入流體中傳播(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(cè)。發射🔞換能器利(lì)用壓電元件的(de)逆壓電效應，而(er)接收換能器則(ze)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(hou)度振動。薄片直(zhí)徑超過厚度的(de)10倍，以保證振動(dòng)的方向性。壓📞電(dian)元件材料多采(cǎi)用锆钛酸鉛。爲(wèi)固定壓電元件(jian)，使超聲波以合(he)适的角度射入(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(bú)僅要求強度高(gāo)、耐老🧑🏾🤝🧑🏼化，而且要(yào)求超聲波經聲(shēng)楔後能量損失(shi)小♊即透射系數(shù)接近1。常用的聲(sheng)楔材料是有機(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(jiāo)、塑⚽料及膠木也(ye)可作聲楔材料(liào)。
超聲波流量計(jì)的電子線路包(bāo)括發射、接收、信(xìn)号處理和顯示(shì)電路。測得的瞬(shùn)時流量和累積(jī)流量值用數字(zì)量或💔模拟量顯(xian)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(fa)、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(cè)量和攜帶，價格(gé)便宜但準确度(dù)較低，适于在流(liu)量測量準确度(du)要求不高的場(chǎng)合使用。由于直(zhi)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(guo)測量超聲波♈脈(mo)沖順流和逆流(liú)傳報時速度之(zhī)差☎️來反映流體(ti)的流速的，故又(yòu)統稱爲傳播✊速(sù)度差法。其🏃🏻中頻(pin)差法和時差法(fa)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(fa))、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(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(pu)勒法是利用聲(sheng)學多普勒原理(li)，通過測量不均(jun1)勻⁉️流體中散射(shè)體散射的超聲(shēng)波多普
勒頻移(yí)來确定流體流(liu)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(lì)用相關技術測(ce)量流量🤩，原理上(shàng)，此法的🔴測量準(zhun)确度與流體中(zhōng)的聲速無關，因(yīn)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(zhe)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(yu)流體的流速有(yǒu)關的原♌理，通過(guò)檢📞測噪聲表示(shi)流速或流量值(zhi)。其方法簡單，設(shè)備價格便宜，但(dàn)準确度低。
以上(shang)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(què)度的要求等因(yin)素進行選擇。一(yi)般說來由于工(gōng)業生産中工質(zhi)的💰溫度常不能(neng)保持恒定，故多(duō)采用頻差法及(ji)🐕時差法。隻有在(zài)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(dang)流體沿管軸平(ping)行流動♉時，選用(yong)Z法；當流動方向(xiang)與管鈾不平行(hang)‼️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(bù)不均勻而表🐇前(qian)直管段又㊙️較短(duǎn)時，也可采用多(duō)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(ce)量誤差。多普勒(le)法适于測量兩(liǎng)相流，可避免常(chang)規儀表由懸浮(fu)粒或氣泡👉造成(cheng)的堵塞、磨損、附(fù)着而不能運行(hang)的弊病，因而得(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(he)(COM)、煤水泥合(CWM)燃料(liao)的輸送和應用(yong)以及燃料油加(jia)水助燃等節能(néng)方法的發✍️展，都(dōu)爲多普勒超聲(sheng)🤟波流量計應用(yong)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(liú)量🔞計、渦街流量(liàng)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(jì)、橢圓齒輪流量(liàng)計、均速管流量(liàng)計、超聲波流量(liang)㊙️計等。它們的安(an)裝條件對直管(guan)段的要求V錐流(liú)量計是🔴低，而電(dian)磁、渦街、孔闆等(děng)對☔直管段要求(qiú)💃🏻就較高，一般❤️是(shi)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(gao)要求直管段🏃是(shi)前50D後5D,因此在選(xuǎn)購流量計時一(yi)定要考慮流量(liang)計現場安🤟裝的(de)環境、位置等因(yīn)素，從而選擇更(geng)加适🧡合現場工(gōng)礦的流量計。
現(xiàn)在流量計所需(xu)要的參數：
1、被測(ce)量的介質
2、被測(cè)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
