測量不同的(de)介質選擇不同(tong)的流量計
廣州(zhou)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(guo)程中發揮好、精(jing)确的使用，流量(liang)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(qì)體介質，應選擇(zé)的流量計品種(zhong)是：1、超聲波氣體(tǐ)流量🧑🏾🤝🧑🏼計。2、渦街流(liu)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(yóu)品介質，應選擇(ze)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(gu)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(xuan)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(liú)量計。其他諸如(ru)渦街流量計、孔(kǒng)闆流量計等♊也(yě)可以。
五、污水、紙(zhi)漿等渾濁液體(tǐ)介質，應選擇的(de)流量計品種✏️是(shì)：1、超聲💃波流量計(ji)及智能電磁流(liú)量計。但在選用(yòng)電磁流量計時(shi)要考慮液體中(zhōng)不含較多空氣(qi)或氣泡。 六、帶有(yǒu)較多氣泡的液(ye)體介質，應選擇(ze)的流量計🈲品種(zhong)是：超聲波流量(liàng)計，使用該類型(xing)的流🌂量計測量(liàng)♌帶有氣泡的流(liú)體，效果十分好(hao)。 七、純淨水、除鹽(yan)水等🙇♀️電導率低(dī)的介😍質，應選擇(ze)的流量計品種(zhong)是：超聲波流量(liang)計非常适合測(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(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(yi)測量管路中流(liu)體流量(單位時(shi)間内通過的流(liu)🐇體體積❗)的儀表(biao)。有轉子流量計(jì)、節流式流量計(jì)、細縫流量計、容(rong)💋積流量計、電磁(cí)流量計、超聲波(bo)流量計和堰等(děng)。
流量測量方法(fǎ)和儀表的種類(lei)繁多,分類方法(fǎ)也很多。至今爲(wei)止,可供工業用(yong)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(zhì)今還沒找到一(yī)💋種對任何流體(tǐ)🚶♀️、任何量♍程、任何(hé)流動狀态以及(ji)任何使用條件(jian)☔都适用的🔱流量(liàng)儀表🔞。
這60多種流(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(guǎn)道和明渠兩大(da)類;按測量目的(de)又可分爲總量(liàng)測量和流量測(ce)量,其儀表分别(bie)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(zan)時間内🏃🏻流過的(de)總量除以該時(shi)間的商來表示(shi),實際上流量計(jì)通常亦備有⛹🏻♀️累(lèi)積流量裝置,做(zuo)總量表使用,而(ér)總量表亦備有(you)☁️流量發訊裝置(zhi)。因此,以嚴格意(yi)義來分流量計(ji)和總量表已無(wú)實際意義。
按測(ce)量原理分有力(lì)學原理、熱學原(yuán)理、聲學原理、電(dian)學原理、光學原(yuán)理、原子物理學(xue)原理等。
按照目(mu)前流行、廣泛的(de)分類法,即分爲(wei):容積式流量計(ji)、差壓式流量計(jì)、浮子流量計、渦(wo)輪流量計、電磁(ci)流量計、流體振(zhèn)蕩流量計中❗的(de)渦街流量計、質(zhì)量流量計和插(chā)入式流量計、探(tan)🏃♂️針式流量計，來(lái)分别闡述各種(zhǒng)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(shì)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(hé)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(huàn)和流量顯示儀(yí)表)組成。通常以(yǐ)檢測件形式對(duì)差壓式流量計(ji)分類,如孔闆流(liu)量計、文丘裏流(liú)量計、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(ti)式差壓計,差壓(ya)變🔴送器及流量(liang)顯示儀表。它已(yi)發展爲三化(系(xi)列化、通用化及(jí)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(cè)量流量參數,也(yě)可測量其它參(can)數(如壓力、物位(wei)、密度等)。
差壓式(shì)流量計的檢測(cè)件按其作用原(yuan)理可分爲:節流(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(shì)幾🐇大類。
檢測件(jiàn)又可按其标準(zhǔn)化程度分爲二(er)大類:标準的🐕和(hé)👨❤️👨非🔱标準的👄。
所謂(wèi)标準檢測件是(shi)隻要按照标準(zhǔn)文件設計、制造(zào)、安裝和使用,無(wú)須經實流标定(ding)即可确定其流(liú)量值和估算測(cè)㊙️量誤差。
非标準(zhǔn)檢測件是成熟(shú)程度較差的,尚(shang)未列入标準中(zhōng)的檢測件。
差壓(ya)式流量計是一(yi)類應用廣泛的(de)流量計,在各類(lei)流量儀表中其(qí)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(yòng)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(ying)用多的孔闆式(shì)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(fan),至今尚無任何(hé)一類流量計可(kě)與之相比拟🐅;
(3)檢(jian)測件與變送器(qì)、顯示儀表分别(bié)由不同廠家生(sheng)産,便于規模經(jing)濟生産。
缺點:
(1)測(cè)量精度普遍偏(pian)低;
(2)範圍度窄,一(yī)般僅3:1~4:1;
(3)現場安裝(zhuāng)條件要求高;
(4)壓(yā)損大(指孔闆、噴(pen)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(chuán)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(yǐ)小至1.5D，安裝和使(shǐ)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(liú)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(rú)流體方面:單相(xiàng)😍、混相🈲、潔淨、髒污(wū)、粘性流等;工作(zuo)狀态方面:常壓(ya)、高壓、真空、常溫(wēn)、高溫、低溫等;管(guan)徑方面:從幾mm到(dào)幾m;流動條件方(fang)面:亞音速、音速(su)、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(fú)子流量計,又稱(chēng)轉子流量計,是(shi)變面積式流量(liàng)計的一種,在一(yi)根由下向上擴(kuo)大的垂直錐管(guǎn)中,圓形橫截⭕面(mian)的❓浮子💃🏻的重力(lì)是由液體動力(li)承受的,從而使(shi)浮子可以在錐(zhuī)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(liàng)計應用範圍寬(kuān)廣🎯的一類流❌量(liang)計,特别在小、微(wēi)流量方面有舉(ju)足輕重的作用(yòng)。
80年代中期,日本(běn)、西歐、美國的銷(xiāo)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(wan)台,其中95%以上爲(wei)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(yong)于小管徑和低(dī)流速;
(3)壓力損失(shi)較低。
3.3容積式流(liu)量計
容積式流(liu)量計,又稱定排(pái)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(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(ti)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(liàng)計按其測量元(yuan)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(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(shi)流量計、濕式氣(qì)量計及膜式氣(qì)量計等。
優點:
(1)計(ji)量精度高;
(2)安裝(zhuāng)管道條件對計(jì)量精度沒有影(yǐng)響;
(3)可用于高粘(zhan)度液體的測量(liang);
(4)範圍度寬;
(5)直讀(dú)式儀表無需外(wai)部能源可直接(jie)獲得累計,總量(liàng)👌,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(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(yòng)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(ji)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(liang)計(不包括家用(yòng)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(nián)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(shi)速度式流量計(jì)中的主要種類(lèi),它采用㊙️多葉片(pian)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(ta)由傳感器和顯(xiǎn)示儀兩部分組(zu)成,也可做成🔞整(zhěng)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(cheng)爲流量❗計中三(san)類重複性、精度(du)佳的産品,作爲(wèi)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(chan)的規模。
優點:
(1)高(gāo)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(dian)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(te)性有較大影響(xiang)。
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(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(zhou)♉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(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(ti)渦輪流量計,它(tā)們已成爲優良(liang)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(ce)量導♉電性液體(tǐ)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(chéng)爲應用廣泛的(de)一類流量計,在(zai)流量儀表中其(qí)使用量百分數(shu)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(sheng)流量檢測所造(zao)成的壓力損失(shi),節能效果好;
(3)所(suǒ)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(dao)率變化的明顯(xiǎn)影響;
(4)流量範圍(wei)大,口徑範圍寬(kuan);
(5)可應用腐蝕性(xìng)流體。
缺點:
(1)不能(neng)測量電導率很(hěn)低的液體,如石(shi)油制品;
(2)不能測(ce)量氣體、蒸汽和(he)含有較大氣泡(pào)的液體;
(3)不能用(yòng)于較高溫度。
應(yīng)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(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(lěng)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(shí)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(yè)、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(jiē)流量計是在流(liu)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(fàng)出兩串規🤩則地(di)交錯排列的遊(yóu)渦的儀表。
渦街(jiē)流量計按頻率(lǜ)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(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(dan)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(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(biǎo)在脈動流、多相(xiang)流中尚缺乏應(ying)用經驗。
3.7 超聲波(bō)流量計
超聲波(bo)流量計是通過(guò)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(li)超聲流量計可(ke)分爲傳播👅速度(dù)差法(直接時差(cha)法、時差法、相位(wèi)差法和頻差法(fǎ))、波束偏移法、多(duō)普勒法、互相關(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(yīn)儀表流通通道(dào)未設置任何阻(zǔ)礙件,均屬*流量(liang)計,是适于解決(jué)流量測量困難(nan)問題的一類流(liú)量計,特别在大(da)口徑流量測量(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(jì)之一。
優點:
(1)可做(zuo)非接觸式測量(liang);
(2)爲無流動阻撓(náo)測量,無壓力損(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(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(pǔ)勒法隻能用于(yu)測量含有一定(ding)量懸浮顆粒和(he)氣泡的液體❗;
(2)多(duō)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(dān)相液體和氣體(tǐ)。典型應用有工(gong)廠排放液、:怪液(ye)、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(tǐ),例如:未處理污(wū)🧑🏽🤝🧑🏻水、工廠排放液(yè)、髒流程液;通常(cháng)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(ji)
科裏奧利質量(liang)流量計(以下簡(jian)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(bǐ)的科裏奧🏃利力(lì)✨原理制成的一(yi)種直接式質量(liang)流量儀表。
我國(guo)CMF的應用起步較(jiào)晚,近年已有幾(jǐ)家制造廠(如太(tài)行儀表‼️廠)自🧑🏾🤝🧑🏼行(hang)開發供應市場(chang);還有幾家制造(zao)廠組建合資企(qi)業或引用♍生産(chan)系列儀表。
熱式(shì)氣體質量流量(liang)計
熱式流量計(ji)傳感器包含兩(liang)個傳感元件，一(yī)個速度🆚傳🏃🏻♂️感器(qì)和一個溫度傳(chuán)感器。它們自動(dong)地補償和校正(zhèng)氣體溫度變化(hua)。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(chà)。當保持溫差不(bú)變時，電加熱消(xiao)耗的能量，也可(ke)以☁️說熱消散值(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(xīn)型儀表，區别于(yu)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(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(qì)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(shì)用于測量和控(kòng)制氣體質量流(liú)🔞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(huán)保等工業部門(mén)的空氣、烴類氣(qì)體、可燃性氣體(ti)、煙道氣體的🔞監(jiān)測。
特 點
可靠性(xìng)高 重複性好 測(cè)量精度高 壓損(sǔn)小
無活動部件(jian) 量程比寬 響應(ying)速度快 無須溫(wēn)壓補償
應 用
•工(gong)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(duan)燒爐煙道氣流(liu)量測量 •燃氣過(guo)程中空氣流量(liang)測量
•壓縮空氣(qì)流量測量 •半道(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(ce)量 •加熱通風和(he)空調系統中的(de)氣體流量測量(liang)
•熔劑回收系統(tong)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(ju)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(chǎn)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(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(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(yǐn)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(nong)業灌溉用渠道(dao)。有人估計1995台,約(yuē)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(yuan)理流量儀表的(de)研究和開發
4.1 靜(jing)電流量計
(electrostatic flowmeter)
日本(ben)東京技術學院(yuan)研制适用于石(shi)油輸送管線低(dī)導電液體流量(liàng)測量的靜電流(liu)量計。
靜電流量(liàng)計的金屬測量(liàng)管絕緣地與管(guan)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(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(shi)流試👣驗,試驗表(biao)明流量與電荷(hé)之間接近🥰于線(xian)性。
4.2 複合效應流(liú)量儀表
(combined effects meter)
該儀表(biǎo)的工作原理是(shì)基于流體的動(dong)量和壓力作⭕用(yong)于✂️儀表🈲腔體産(chan)生的變形,測量(liàng)複合效應的變(bian)形求取流量。本(ben)儀表由美國GMI工(gōng)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(sī)科學工程中心(xin)工業儀表公司(si)開發，是基于💔懸(xuan)浮效應理論研(yan)制的。該儀表已(yi)在若幹現場成(cheng)功的應用(例如(ru)🥰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(jin)以擴大應用領(ling)域。
5, 幾種流量儀(yi)表應用和發展(zhan)動向
5.1 科裏奧利(li)質量流量計(CMF)
5.2 電磁(cí)流量計(EMF)
EMF從50年代(dài)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(zhàn)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(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(bèi)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(yi)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(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(ji)計采用了*符合(hé)空氣動力學原(yuan)理的工程🏃🏻結構(gòu)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(lèi)❄️仍然極其繁多(duō),至今尚無一種(zhong)對于任何👄場合(hé)都适用的流量(liàng)㊙️計。
每種流量計(ji)都有其适用範(fan)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(xī)儀表和被測對(duì)象兩方面⛹🏻♀️的情(qíng)⭕況,并要兼顧考(kao)慮其它因素,這(zhè)樣測量才會準(zhǔn)确;
(2)努力研制新(xīn)型儀表,使其在(zai)現有的基礎上(shang)更加完善。
差壓(ya)式流量計
差壓(yā)式流量計(以下(xià)簡稱DPF或流量計(jì))是根據安裝于(yu)管道中流量檢(jian)測件産生的差(chà)壓、已知的流體(tǐ)條件和檢測件(jian)與管道的幾何(hé)尺寸來測量流(liú)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(liàng)顯示儀表🌂)組成(chéng)。通常以檢測件(jian)🐉的型式對DPF分類(lei)，如孔🈚扳流量計(ji)、文丘裏管流量(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(ti)式差壓計，差壓(ya)變送器和流量(liang)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(hua))程度很高的種(zhǒng)類規格龐雜的(de)一大類儀表。差(cha)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(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(lí)心式、動壓增益(yi)式和射流式等(deng)幾大類，其中以(yǐ)節流式和動壓(yā)🙇🏻頭式應用爲廣(guang)泛。
節流式DPF的檢(jian)測件按其标準(zhun)化程度分爲标(biao)準型和🌐非❄️标準(zhun)型🧡兩大類。所謂(wèi)标準節流裝置(zhi)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(zhi)是⭕成熟程度較(jiao)差，尚未列入标(biao)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(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(zhuang)置--孔闆和噴嘴(zui)開始标準化。現(xian)在标準噴嘴的(de)一種型式ISA l932噴嘴(zui)，其幾何形狀就(jiù)是30年代标準化(huà)的，而标準孔闆(pǎn)亦曾稱爲ISA l932孔闆(pǎn)。節流裝置結💰構(gòu)形式的标準化(huà)有很深遠的意(yì)義，因爲隻有節(jiē)流裝置結構形(xíng)式标準化了，才(cai)有可能把上衆(zhong)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(shen)度和🏃♂️廣度拓展(zhan)，這是其🈲他✏️流量(liang)計所不及的。1980年(nian)ISO(标準化組織)正(zheng)式通🈲過标準ISO 5167，至(zhi)此流量測量節(jie)流裝置*個标準(zhǔn)誕生了。ISO 5167總結了(le)幾十🌍年來上對(dui)爲數有限的幾(ji)種節流裝置❗(孔(kǒng)闆、噴嘴和文丘(qiū)裏管🈲)的理論與(yǔ)試驗的研究成(chéng)果，反映了此類(lèi)檢測件的當代(dai)科學🥰與生産的(de)技術水平。但是(shi)從ISO 5167正式頒布之(zhī)日起，它就暴露(lu)🙇🏻出許多亟待解(jiě)決的問題，這些(xie)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(dài)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(jí)實驗技術都有(you)巨大的進步，重(zhong)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(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(guān)于直管段長度(dù)規定的問題 在(zai)ISO投票通過ISO 5167時，美(měi)國投了👉反👌對票(piao)，其主要原因是(shì)對直管段長度(du)的規定有不同(tong)意見，這個問題(ti)應是ISO 5167修訂的主(zhǔ)要問題之一。
3) ISO 5167中(zhong)各項規定的科(kē)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(lei)諾🈚數、節流件安(an)裝偏心度、前後(hòu)阻流件類型及(ji)直管段長度、孔(kǒng)闆入口邊緣尖(jian)銳度、管壁粗糙(cāo)度、流體流動湍(tuān)流度等💃🏻，衆多因(yin)素影響錯綜複(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(xue)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(si)賓塞(E.A.Spencer)提出一系(xi)列應重新檢讨(tao)的問題，如💰孔闆(pǎn)平直度、同心🔴度(du)、直角邊緣尖銳(ruì)度🔴、管道粗糙度(dù)、上遊流💃速分布(bu)及流動調整器(qì)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(què)度意義重大。曆(li)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(suan)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(zhōu)開始進行大規(guī)模的孔闆流量(liang)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(yàn)的目的是用現(xiàn)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(shi)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(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(wèn)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(ér)知。ISO 5167新标準在🌏标(biāo)準的兩個核心(xin)内容皆有實質(zhi)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(shì)，另一爲🌈節流☔裝(zhuang)置上遊側直管(guǎn)段長度🐅的👉規定(dìng)以及流動調整(zhěng)器的使用等。
我(wǒ)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(fei)标準節流裝置(zhì)不僅是指那些(xie)節流裝置結構(gou)與标難節流裝(zhuāng)置相異的，如果(guǒ)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(jie)流裝置，例如，标(biāo)準孔闆在混相(xiang)流或标準文丘(qiu)裏❤️噴嘴在臨界(jie)流下工作的都(dōu)是。
目前非标準(zhǔn)節流裝置大緻(zhi)有以下一些種(zhong)類：
1)低雷諾數用(yong) 1/4圓孔闆，錐形入(rù)口孔闆，雙重孔(kǒng)闆，雙斜⛱️孔闆，半(bàn)😍圓孔🔆闆等；
2)髒污(wū)介質用 圓缺孔(kong)闆，偏心孔闆，環(huan)狀孔闆，楔形孔(kong)🌈闆，彎管節流件(jian)等；
3)低壓損用 羅(luó)洛斯管，道爾管(guan)，道爾孔闆，雙重(zhong)文丘裏噴嘴🌐，通(tong)用文丘裏管，Vasy管(guǎn)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(wéi)度節流裝置 彈(dan)性加載可變面(mian)積可變壓頭流(liú)量計(線性孔闆(pǎn))；
7)毛細管節流件(jiàn) 層流流量計；
8)脈(mo)動流節流裝置(zhì)；
9)臨界流節流裝(zhuang)置 音速文丘裏(li)噴嘴；
10)混相流節(jiē)流裝置。
節流式(shi)DPF現場應用的不(bú)斷拓展必然提(ti)出發展非标準(zhǔn)節流📞裝置的要(yao)求，十餘年來ISO亦(yi)在不斷制訂有(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(shù)報告發表。可以(yi)預見，今後有可(ke)能若幹較爲成(chéng)熟的非标準節(jie)流裝置會晉升(shēng)爲标準型的。
20世(shi)紀90年代中後期(qī)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(yuē)百萬台)，金額占(zhan)30%左右。我國銷售(shou)台♊數約占流💔量(liàng)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(mei)年6萬-7萬台)。
2 工作(zuo)原理
2.1 基本原理(lǐ)
充滿管道的流(liú)體，當它流經管(guan)道内的節流件(jian)時，如圖🐉4.1所示，流(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(di)，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(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(xù)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(hai)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(tǐ)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(tóng)的。
圖4.1 孔闆附近(jìn)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(chu)系數；
ε--可膨脹性(xing)系數；
β--直徑比，β=d/D;
d--工(gong)作條件下節流(liu)件的孔徑，m；
D--工作(zuo)條件下上遊管(guǎn)道内徑，m；
P--差壓，Pa；
ρl--上(shang)遊流體密度，kg/m3。
由(you)上式可見，流量(liàng)爲C、ε、d、ρ、P、β(D)6個參數的函(han)數，此6個參數可(ke)分爲實⛱️測量㊙️[d，ρ，P，β(D)]和(hé)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(yi)般應控制在±0.05%左(zuo)右，還應計及工(gōng)作溫度對材料(liào)熱膨脹的影響(xiǎng)。标準規定管道(dào)内徑D必須實測(cè)，需在上遊管段(duàn)的幾個截面上(shàng)進行多次測量(liàng)求其平均值，誤(wù)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(jing)偏差會對節流(liú)件上遊通道造(zao)成不正常節流(liú)現象所帶來的(de)嚴重影響。因此(ci)，當不是成套供(gong)應節流裝置時(shi)，在現場配管應(yīng)充分注意這個(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(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(zhī)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(xuǎn)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(dao)真實的差壓值(zhi)還🔴決定于一🤩系(xi)列🧑🏽🤝🧑🏻因素，其中正(zhèng)确的取壓孔及(ji)引壓📧管線的🌐制(zhi)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(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(cái)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(jing)🛀校準使用)，在現(xian)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(bu)相符合。它們的(de)偏離🌈是由設計(ji)、制造🔴、安裝及使(shi)用一系列因素(su)造成的。應該明(míng)确，上述各環節(jie)全部嚴格遵循(xún)标準的規定，其(qi)⭕實際值才會與(yǔ)标準确定的值(zhí)相符合🏃🏻♂️，現場是(shi)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(liang)估算(可進行修(xiu)正)，有的隻能定(dìng)性估計(不确定(dìng)度的幅值與方(fāng)向🌂)。但是在現實(shi)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(zhōng)隻介紹某一條(tiáo)件偏離引起的(de)誤差。如🌐果許多(duō)條💋件同時偏🧡離(li)，則缺少相關的(de)資料可查。
2)ε 可膨(péng)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(wu)差由兩部分組(zǔ)❄️成：其一爲常用(yong)🐉流量下ε的誤差(cha)，即标準确定值(zhí)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(wù)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(suǒ)示。
表4.1 差壓式流(liu)量計分類表
分(fen)類原則 分 類 類(lèi) 型
按産生差壓(yā)的作用原理分(fen)類 1)節流式；2)動壓(ya)頭式；3)水⁉️力阻力(li)式；4)離心式；5)動壓(ya)增益式；6)射流式(shì)
按結構形式分(fen)類 1)标準孔闆；2)标(biao)準噴嘴；3)經典文(wen)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(kong)闆；9)楔形孔🈚闆；10)整(zhěng)🤟體(内藏)孔闆；11)線(xiàn)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(huàn)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(zhi)；2)低雷諾數節流(liú)裝置；3)髒污流節(jie)流裝置；4)低壓損(sǔn)節流裝置；5)小管(guan)徑節流裝置；6)寬(kuān)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(yi)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(ya)的原理工作，其(qí)檢測件稱
之爲(wèi)節流裝置，是DPF的(de)主要品種。
2)動壓(ya)頭式 依據動壓(yā)轉變爲靜壓的(de)原理工作，如均(jun)速管流量計🧑🏽🤝🧑🏻。
3)水(shuǐ)力阻力式 依據(ju)流體阻力産生(sheng)的壓差原理工(gōng)作，檢測件🈲爲毛(máo)細管束，又稱層(ceng)流流量計，一
般(bān)用于微小流量(liàng)測量。
4)離心式 依(yī)據彎曲管或環(huan)狀管産生離心(xīn)力原理形成的(de)壓差工作，如彎(wan)管流量計，環形(xíng)管流量
計等。
5)動(dong)壓增益式 依據(ju)動壓放大原理(lǐ)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(shi)差🐕壓流🚶♀️量計。
3.2 按(àn)結構形式分類(lei)
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(kong)闆開孔的上遊(you)側邊緣應是銳(rui)😄利的直角。标準(zhǔn)孔闆有🚶♀️三種取(qǔ)壓方式：角接、法(fǎ)蘭及D-D/2取壓；如圖(tu)4.3所示。爲從兩個(ge)方向的任一個(gè)方向測量流量(liàng)，可采用對稱孔(kong)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(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(xíng)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(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(yóu)垂直于軸的平(píng)面、廓形爲1/4橢圓(yuan)的♋收💋縮👣段、圓筒(tong)形喉部和可能(neng)有的凹槽或斜(xie)角🌈組成🌐的噴嘴(zui)。長徑噴嘴的🈚取(qu)壓方式僅D-D/2取壓(ya)一種。
3) 經典文丘(qiu)裏管 由入口圓(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(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(gou)形式的L1、L2、R1、R2與D、d的關(guan)🐅系如表4.2所示。
4)文(wen)丘裏噴嘴 由進(jìn)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(pǎn)與标準孔闆相(xiang)似，相當于一🌈塊(kuài)倒裝的标準孔(kong)闆，其結構如圖(tu)4 . 8所示，取壓方式(shi)爲角接取壓。表(biǎo)🈲4.2 L1、L2、R1、R2與D、d關系
注 粗 鑄(zhu) 入 口 機械加工(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(wài)
4 R2=3.625d至3.8d R2<0.25D R2=0,焊縫除外
圖(tu)4.6 經典文丘裏管(guan)
圖4.7 文丘裏噴嘴(zui)
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(miàn)A；4-下遊端面B；
5-軸線(xiàn)；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(ya)口
超聲波流量(liang)計的基本原理(lǐ)及類型
超聲波(bō)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(guo)接收到的超聲(shēng)波就可以檢測(ce)出流體的流🍉速(su)，從而換算成流(liú)量。根據檢測的(de)方式，可分爲傳(chuán)播速度差法、多(duō)普勒法、波束偏(piān)移法、噪聲法及(ji)相關法🌈等不同(tong)類型的超聲🌈波(bo)流量計。起聲波(bo)流量計是近十(shí)幾年來随着集(ji)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(shì)于測量不易接(jie)觸和觀察的流(liu)體以及👉大✔️管🏃🏻徑(jing)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(gu)不會改變流體(ti)的流動狀态，不(bú)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(xing)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(ban)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(nán)，造價提高、能損(sǔn)加大、安裝不僅(jǐn)♈這些缺點，超聲(sheng)🏃♀️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(zhuāng)、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(er)其它類型的流(liu)量計随🔴着口徑(jing)增加，造價大幅(fu)度增加，故口徑(jing)🍉越大超聲波流(liú)量計比相同功(gōng)能其它類型流(liu)量計的㊙️功能價(jia)格比越*。被🧑🏾🤝🧑🏼認爲(wei)是較好的大管(guǎn)徑流量測量儀(yí)👉表，多普勒法超(chāo)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(huan)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(ke)用于氣體測量(liàng)。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(chāo)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(ya)力、粘度、密度等(děng)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(biǎo)所難以測量的(de)強腐蝕💔性、非導(dǎo)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(diǎn)，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(wei)測量。超聲波流(liu)量計的适應能(néng)✏️力也是其它儀(yí)表不可比拟的(de)。超聲波流量計(jì)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(fa)展，現已制成不(bú)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(mu)前所存在的缺(que)點主要是可測(ce)流🏒體的溫度範(fàn)圍受超聲波換(huan)能鋁及換能器(qi)與管道之間的(de)耦合材料耐🙇♀️溫(wēn)程度的限制，以(yǐ)及高溫下被測(cè)流體傳聲速度(dù)的原始數據🌂不(bú)全。目🈲前我國隻(zhi)能㊙️用于測量200℃以(yi)下的流體。另外(wai)，超聲波流量計(jì)的測量❌線路比(bi)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(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(ce)流體流速(流量(liang))變化帶給聲速(su)的變化量大也(ye)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(liàng)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(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(huan)能器、電子線路(lù)及流量🐪顯示和(he)累積系統三部(bù)分組成。超聲波(bō)發射換能器将(jiang)電能轉換爲超(chao)聲波能量，并将(jiāng)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(zhuan)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(he)積算。這🚶♀️樣就實(shí)現了流量的檢(jiǎn)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(shè)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(sheng)波振勸。超聲波(bo)以某一角度射(shè)入流體中🐅傳播(bō)，然後由接收換(huan)能器接收，并經(jing)壓電元件變爲(wei)電能，以便檢測(ce)。發射🌂換能器利(li)用壓電元件的(de)逆壓電效應，而(er)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(yā)電元件常做成(chéng)圓形薄🙇🏻片，沿厚(hòu)度振💚動。薄片直(zhi)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(wèi)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(ba)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(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(liao)。
超聲波流量計(jì)的電子線路包(bao)括發射、接收、信(xin)号處理和顯示(shi)電路。測得的瞬(shùn)時流量和累積(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(mu)前超聲波流量(liàng)計大緻可💃分傳(chuan)播速度差法(包(bāo)括：直接時差法(fa)、時差法、相位差(cha)法、頻差😘法)波束(shù)偏⁉️移法🔞、多普勒(lè)法、相關法、空間(jiān)濾波法及噪聲(shēng)法等類型💋，如圖(tú)所示。其中以噪(zao)聲法原㊙️理及結(jié)構🈲簡單，便于測(ce)量和攜帶，價格(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(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(guo)測💋量超聲波脈(mò)沖順流和逆流(liú)傳報時速度之(zhi)差💋來反映流體(tǐ)的流速的，故又(yòu)統稱爲傳播速(sù)度差法。其中頻(pín)差法和時差法(fa)克🌂服了🧑🏽🤝🧑🏻聲速随(suí)流體溫度變化(hua)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(pèi)置方法不同，傳(chuán)播👣速度差撥又(yòu)分爲：Z法(透過法(fa))、V法(反☎️射法)、X法(交(jiāo)叉法)等。波束偏(piān)移法是利用超(chao)聲波束在⁉️流體(ti)中的傳播方向(xiàng)随流體流速變(bian)化而産生偏移(yí)來反映流體流(liu)速🍉的，低流速時(shí)，靈敏度很低适(shì)用性不大❌.多普(pu)勒法是❗利用聲(sheng)學多💃🏻普勒原理(lǐ)，通過測量不均(jun)勻流體中散射(shè)體散射的👄超聲(shēng)波多普
勒頻移(yi)來确定流體流(liú)量的，适用于含(hán)懸浮顆粒、氣泡(pào)等🈲流體流💞量測(cè)量。相關法是利(lì)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(du)，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(yǔ)流體的流速有(you)✌️關的原理，通過(guo)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(yǒu)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(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(zhì)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(cái)采用直接時差(chà)法。對換能器安(ān)裝方法的選擇(ze)原則一般是🔞：當(dāng)流體沿管軸平(ping)行流動時💋，選用(yong)Z法；當流動方向(xiàng)與管鈾不平行(hang)或管路安裝地(di)點使換能器安(an)裝間隔受到限(xiàn)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(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(liang)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(yong)以及燃料油加(jiā)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(chang)上用得比較廣(guǎng)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(zhui)流量計、金屬轉(zhuan)子流量計、玻璃(li)轉子流量計、旋(xuan)進旋渦流量計(jì)、橢圓齒輪流量(liang)計、均速管流量(liang)計、超聲波流量(liang)計等。它們的安(ān)裝條件對直管(guan)段的要求V錐流(liu)量計是低，而電(diàn)磁、渦街、孔闆等(deng)對直管段要求(qiu)就較高，一般是(shi)前5D後3D,對于流量(liàng)計前端有彎頭(tou)、閥門電磁流量(liang)計等的✌️直管段(duàn)要求就更高，高(gāo)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(yin)💋素，從而選擇更(gèng)加适合現場工(gōng)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(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
