測量不(bú)同的介質選(xuǎn)擇不同的流(liu)量計
廣州迪(di)川儀器儀表(biao)有限公司爲(wèi)了保證流量(liàng)儀表在生産(chan)現場✏️過程中(zhong)發揮好、精确(què)的使用，流量(liang)計的選擇⭐，必(bi)須要根據生(sheng)産現場需要(yào)計量的介質(zhì)而定。
一、氣體(ti)介質，應選擇(ze)的流量計品(pǐn)種是：1、超聲波(bō)氣體流量♌計(ji)。2、渦街流量計(ji)。如氣體溫度(du)超過300℃,可選氣(qì)壓式流量🏃♂️計(ji)。
二、石油、柴油(yóu)等油品介質(zhi)，應選擇的流(liú)量計品種是(shi)：超聲波流量(liàng)計。
三、砂漿、電(diàn)粉漿等大濃(nong)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(jie)質，應🐕選擇♊的(de)流量計品種(zhǒng)是：适用選型(xing)爲✂️智能電💁磁(cí)流量計、超聲(shēng)🌐波流量🛀計。其(qi)他諸如渦街(jiē)流量計、孔闆(pǎn)💃流量計等也(ye)可以。
五、污水(shuǐ)、紙漿等渾濁(zhuo)液體介質，應(ying)選擇的流量(liàng)計品種是：1、超(chao)聲波🈲流量計(jì)及智能電磁(ci)流量計。但在(zài)選用電磁流(liú)量計時要考(kao)慮液體中不(bu)含較多空氣(qi)或氣泡。 六、帶(dài)有較多氣泡(pào)的液體介質(zhì)，應選擇的流(liu)量計品種是(shi)：超聲波流量(liang)計，使用該類(lèi)型的流量計(ji)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(yīng)選擇的流量(liàng)計品種是：超(chao)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(zhǒng)是：1、抗酸堿内(nèi)襯的電磁流(liu)量計。2、外夾式(shi)超聲波流🏃🏻♂️量(liang)計。
用以測量(liang)管路中流體(ti)流量(單位時(shi)間内通過的(de)流體體積)的(de)儀表。有轉子(zi)流量計、節流(liú)式流量計、細(xì)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(liàng)測量方法和(hé)儀表的種類(lèi)繁多,分類方(fāng)法也很❗多。至(zhì)今🏃♂️爲止,可供(gong)工業用的流(liú)量儀表種類(lèi)達60種之🧑🏾🤝🧑🏼多。品(pin)種如此之多(duō)的原因就在(zài)于至今還沒(mei)找到一種對(duì)任何流體🔴、任(rèn)何量程、任何(hé)流動狀态以(yǐ)及任何使用(yong)條件都适用(yòng)的🚶流量儀表(biǎo)。
這60多種流量(liàng)儀表,每種産(chǎn)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(guan)道和明渠兩(liǎng)大類;按🏃♀️測量(liang)目的又可分(fèn)爲總量測量(liàng)和流量測量(liàng),其儀表分别(bié)稱作總量表(biǎo)和流量計。
總(zong)量表測量一(yī)段時間内流(liu)過管道的流(liú)量,是以短暫(zan)時間内流過(guò)的總量除以(yi)該時間的商(shāng)來表示,實際(ji)上流量計通(tong)🔴常亦備有累(lei)積流量裝置(zhì),做總量表使(shi)用,而♻️總量表(biǎo)亦備有流量(liang)發訊裝置。因(yīn)此,以嚴格意(yi)義來分♻️流量(liang)計和總量表(biǎo)已無實際意(yì)義。
按測量原(yuán)理分有力學(xue)原理、熱學原(yuan)理、聲學原理(li)、電學原理、光(guāng)學原理、原子(zi)物理學原理(lǐ)等。
按照目前(qian)流行、廣泛的(de)分類法,即分(fen)爲:容積式流(liu)量計、差壓式(shì)流量計、浮子(zǐ)流量計、渦輪(lun)流量計、電磁(ci)流量計、流體(tǐ)振蕩🌐流量計(jì)中的渦街流(liu)量計、質量流(liu)量計和插入(rù)式流🆚量計、探(tan)針式流量計(jì)，來分别闡述(shù)各種流量計(ji)的原理、特🐪點(diǎn)、應用概況及(jí)國内外的發(fa)展情況。
差壓(ya)式流量計是(shi)根據安裝于(yu)管道中流量(liàng)檢測件産生(sheng)💁的🏃差壓,已知(zhi)的流體條件(jiàn)和檢測件與(yǔ)管道的幾何(hé)尺寸來計算(suàn)流量的儀表(biao)。
差壓式流量(liàng)計由一次裝(zhuāng)置(檢測件)和(hé)二次裝置(差(cha)壓轉換和流(liu)量顯示儀表(biǎo))組成。通常以(yi)檢測件形式(shi)對差✔️壓式流(liú)量計分類,如(ru)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(liàng)顯示儀表。它(tā)已發展爲三(sān)化(系列🌈化、通(tong)用化及标準(zhǔn)化)程度很高(gao)的、種類規格(gé)龐雜的一大(dà)類🔞儀表,它既(jì)可測🐅量流量(liang)🧑🏽🤝🧑🏻參數,也可測(ce)量其它參數(shù)(如壓力、物位(wèi)、密度等)。
差壓(yā)式流量計的(de)檢測件按其(qí)作用原理可(kě)分爲:節✌️流裝(zhuang)置、水力阻力(lì)式、離心式、動(dong)壓頭式、動壓(yā)頭增益🧑🏽🤝🧑🏻式及(jí)射流式幾大(da)類。
檢測件又(you)可按其标準(zhǔn)化程度分爲(wèi)二大類:标準(zhǔn)的和非标準(zhun)🌈的。
所謂标準(zhǔn)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(shí)流标定即可(ke)确定其流量(liàng)值和估算測(cè)量誤😄差。
非标(biao)準檢測件是(shì)成熟程度較(jiao)差的,尚未列(lie)入标準中的(de)♻️檢🔴測件。
差壓(yā)式流量計是(shì)一類應用廣(guang)泛的流量計(ji),在各類流量(liàng)儀表中其使(shi)用量占居*。近(jìn)年來,由于各(ge)種新型流量(liang)計的問世,它(tā)的使用量百(bai)分數逐漸下(xia)降,但目前仍(reng)是重要的一(yi)類流🏃♂️量計。
優(you)點:
(1)應用多的(de)孔闆式流量(liàng)計結構牢固(gù),性能穩定可(ke)靠,使用🐪壽命(mìng)長;
(2)應用範圍(wéi)廣泛,至今尚(shang)無任何一類(lèi)流量計可與(yǔ)之相比拟㊙️;
(3)檢(jian)測件與變送(sòng)器、顯示儀表(biǎo)分别由不同(tong)廠家生産,便(biàn)于規模經濟(jì)生産。
缺點:
(1)測(cè)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(jiàn)要求高;
(4)壓損(sǔn)大(指孔闆、噴(pēn)嘴等)。
注：一種(zhong)新型産品：引(yin)進美國航天(tian)*而開發的平(píng)衡流量計，這(zhè)種流量計的(de)測量精度是(shi)傳統節流裝(zhuang)置的5-10倍，永9壓(ya)力✍️損失1/3。壓力(li)♋恢複快2倍，小(xiǎo)直管段可以(yǐ)小至1.5D，安裝和(he)使用方便，大(da)大減少流體(tǐ)運行的能力(lì)消耗。
應用概(gai)況:
差壓式流(liu)量計應用範(fan)圍特别廣泛(fàn),在封閉管道(dao)的流量測量(liàng)中各種對象(xiàng)都有應用,如(ru)流體方面:單(dān)相💞、混相、潔淨(jing)、髒污🈲、粘性流(liú)等🚶;工作狀态(tài)方面:常壓、高(gāo)壓🐆、真空、常溫(wēn)、高溫、低溫等(děng);管徑方面:從(cong)幾mm到幾m;流動(dòng)條件方面:亞(yà)音速、音速、脈(mo)動流等。它在(zai)各工業部門(men)的用量約占(zhàn)流量計全部(bù)用🏃♀️量的1/4~1/3。
3.2 浮子(zǐ)流量計
浮子(zi)流量計,又稱(cheng)轉子流量計(ji),是變面積式(shì)流量計🔴的一(yī)❓種,在一根由(you)下向上擴大(dà)的垂直錐管(guǎn)中,圓形橫截(jié)❓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(jiàng)。
浮子流量計(ji)是僅次于差(cha)壓式流量計(jì)應用範圍寬(kuān)廣的一📱類流(liu)量計,特别在(zài)小、微流量方(fāng)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(zhàn)流量儀表🔱的(de)15%~20%。中國🌈産量1990年(nián)估計在12~14萬台(tai),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(yì)碎的較大風(fēng)險;
(2)适用于小(xiao)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(jī)式流量計,又(yòu)稱定排量流(liú)量計,簡稱PD流(liú)量計,在流量(liang)📱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(bú)斷地分割成(cheng)單個已知的(de)體積部❌分,根(gēn)據測量室逐(zhú)次重複地充(chōng)滿和排放該(gāi)體積部👄分流(liú)體的次數來(lai)測量流體體(ti)⭐積總量。
容積(ji)式流量計按(an)其測量元件(jian)分類,可分爲(wèi)橢圓齒輪流(liú)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(jì)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(wú)需外部能源(yuan)可直接獲得(de)累計,總量,清(qing)😄晰明了,操作(zuò)簡便。
缺點:
(1)結(jié)果複雜,體積(jī)龐大;
(2)被測介(jiè)質種類、口徑(jìng)、介質工作狀(zhuàng)态局限性較(jiao)大;
(3)不适用于(yu)高、低溫場合(hé);
(4)大部分儀表(biao)隻适用于潔(jie)淨單相流體(tǐ);
(5)産生噪聲及(ji)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(shi)用量大的流(liú)量計,常應用(yòng)于昂貴介質(zhi)(油品、天然氣(qì)🛀等)的總量測(ce)量。
工業發達(dá)國家近年PD流(liu)量計(不包括(kuo)家用煤氣表(biao)和🤩家用水表(biǎo))的銷售金額(é)占流量儀表(biao)的13%~23%;我國約占(zhan)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(yuán)齒輪式和腰(yāo)輪式分别約(yuē)占70%和20%。
3.4 渦輪流(liu)量計
渦輪流(liu)量計,是速度(du)式流量計中(zhong)的主要種類(lei),它采用多葉(yè)片的轉子(渦(wo)輪)感受流體(tǐ)平均流速,從(cóng)而且推導出(chu)流量或總量(liàng)的儀表。
一般(ban)它由傳感器(qi)和顯示儀兩(liǎng)部分組成,也(ye)可做成整體(tǐ)式。
渦輪流量(liang)計和容積式(shì)流量計、科裏(li)奧利質量流(liú)量計稱爲⚽流(liú)☀️量計中三類(lèi)重複性、精度(dù)佳的産品,作(zuò)爲類型流量(liàng)計之一,其産(chan)品已發展爲(wei)多品種、多系(xì)列批量生産(chǎn)的規模。
優點(dian):
(1)高精度,在所(suo)有流量計中(zhong),屬于精确的(de)流量計;
(2)重複(fú)性好;
(3)元零點(diǎn)漂移,抗幹擾(rao)能力好;
(4)範圍(wéi)度寬;
(5)結構緊(jǐn)湊。
缺點:
(1)不能(neng)長期保持校(xiào)準特性;
(2)流體(tǐ)物性對流量(liang)特性有較大(da)影響。
應用概(gài)況:
渦輪流量(liàng)計在以下一(yī)些測量對象(xiang)獲得廣泛應(ying)用✊:石油、有機(ji)液體、無機液(ye)、液化氣、天然(ran)氣和低溫流(liú)體統在歐洲(zhōu)和美🐉國,渦輪(lún)流量計在用(yòng)量上是僅次(cì)于孔闆流😘量(liang)計的天然計(jì)量儀表🤟,僅荷(hé)蘭在天然氣(qi)管線上就采(cǎi)用了2600多台各(gè)種尺寸,壓力(li)從0.8~6.5MPa的氣體渦(wō)輪流量計,它(tā)們已成爲優(you)良的天然氣(qì)計量儀表。
3.5電(dian)磁流量計
電(diàn)磁流量計是(shì)根據法拉弟(di)電磁感應定(ding)律制成的🏃🏻♂️一(yi)🔞種測量導電(dian)性液體的儀(yí)表。
電磁流量(liang)計有一系列(lie)優良特性,可(ke)以解決其它(tā)流量⭐計⁉️不易(yì)應用的問題(tí),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(shang)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(liang)通道是段光(guāng)滑直管,不會(huì)阻塞,适用于(yu)測量含固體(tǐ)顆粒的液固(gu)二相流體,如(ru)紙漿、泥漿、污(wu)水等;
(2)不産生(shēng)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(shi)際上不受流(liú)體密度、粘度(du)、溫度📧、壓力和(he)電導率變化(huà)的明顯影響(xiang);
(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(diàn)導率很低的(de)液體,如石油(yóu)制品;
(2)不能測(ce)量氣體、蒸汽(qì)和含有較大(da)氣泡的液體(ti);
(3)不能用于較(jiào)高溫度。
應用(yong)概況:
電磁流(liú)量計應用領(ling)域廣泛,大口(kǒu)徑儀表較多(duō)應用于📱給排(pái)🍉水工程;中小(xiǎo)口徑常用于(yú)高要求或難(nan)測場合,如鋼(gang)鐵工業高爐(lu)🎯風口冷卻水(shuǐ)控制,造紙工(gōng)業測量紙漿(jiāng)液和黑液,化(hua)學工業的強(qiáng)腐蝕♈液,有色(sè)冶金工業的(de)礦漿;小口徑(jìng)、微小口徑常(cháng)用于醫藥工(gong)業、食品工業(ye)、生物化學等(deng)有衛🚩生要求(qiú)的場所。
3.6 渦街(jiē)流量計
渦街(jiē)流量計是在(zài)流體中安放(fàng)一根非流線(xiàn)型遊渦發生(sheng)體,流體在發(fā)生體兩側交(jiao)替地分離釋(shì)放出兩串規(guī)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(ke)分爲:應力式(shì)、應變♉式、電容(róng)式、熱敏式、振(zhèn)動體式、光電(dian)式及超聲式(shi)等。
渦街流量(liàng)計是屬于年(nián)輕的一類流(liu)量計,但其發(fā)展迅速,目前(qián)✔️已成爲通用(yong)的一類流量(liang)計。
優點:
(1)結構(gòu)簡單牢固;
(2)适(shi)用流體種類(lèi)多;
(3)精度較高(gāo);
(4)範圍度寬;
(5)壓(yā)損小。
缺點:
(1)不(bu)适用于低雷(léi)諾數測量;
(2)需(xu)較長直管段(duàn);
(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(liú)、多相流中尚(shang)缺乏應用經(jīng)驗。
3.7 超聲波流(liu)量計
超聲波(bō)流量計是通(tong)過檢測流體(ti)流動對超聲(sheng)束(或超聲脈(mo)❄️沖)的作用以(yi)測量流量的(de)儀表。
根據對(dui)信号檢測的(de)原理超聲流(liu)量計可分爲(wèi)傳播速度差(cha)法👈(直📧接時差(cha)法、時差法、相(xiang)位差法和頻(pin)差法)、波束偏(pian)移法、多普勒(le)法、互相關法(fǎ)、空間濾法及(jí)噪聲法等。
超(chao)聲流量計和(hé)電磁流量計(jì)一樣,因儀表(biǎo)流通通道未(wei)🧑🏾🤝🧑🏼設置任何阻(zu)礙件,均屬*流(liu)量計,是适于(yú)解決流量😘測(ce)量困難問題(ti)的一類流量(liàng)計,特别在大(dà)口徑流量測(ce)量方🚶♀️面有較(jiào)突出的優點(diǎn),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(shi)測量;
(2)爲無流(liú)動阻撓測量(liàng),無壓力損失(shi);
(3)可測量非導(dǎo)電性液體,對(dui)無阻撓測量(liang)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(yè)體和氣體;而(ér)多普勒法隻(zhi)能用于測量(liang)含有一定量(liàng)懸浮顆粒和(he)氣泡的液體(tǐ);
(2)多普勒法測(cè)量精度不高(gao)。
應用概況:
(1)傳(chuán)播時間法應(yīng)用于清潔、單(dan)相液體和氣(qì)體。典型應用(yong)有工廠排🥰放(fàng)液、:怪液、液化(huà)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(chu)💛理污水、工廠(chǎng)排放液、髒流(liú)程液;通常不(bu)适用于非❗常(cháng)清潔的液體(ti)🙇🏻。
[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(jian)稱CMF)是利用流(liú)體在振動管(guan)🐅中㊙️流動時,産(chǎn)生與質量流(liu)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(yí)表。
我國CMF的應(yīng)用起步較晚(wan),近年已有幾(ji)家制造廠(如(rú)太行儀表廠(chǎng))自行開發供(gong)應市場;還有(you)幾家制造廠(chǎng)組建合資企(qi)業或引用生(shēng)産☎️系列儀表(biǎo)。
熱式氣體質(zhi)量流量計
熱(re)式流量計傳(chuan)感器包含兩(liang)個傳感元件(jian)，一個速度傳(chuan)感器和一個(ge)溫度傳感器(qì)。它們自動地(dì)補償和校正(zhèng)氣體溫度變(bian)化。儀表的電(dian)加熱部分将(jiang)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(gōng)況溫度的傳(chuán)感🐪器之間形(xing)成恒定溫差(chà)。當保持溫差(cha)不變時，電加(jiā)熱消耗的能(neng)量，也可以說(shuō)熱消散值，與(yu)流過氣體的(de)質量流量成(cheng)正比🆚。
熱式氣(qì)體質量流量(liang)計即Mass Flow Meter(縮寫爲(wèi)MFM)，它是氣體流(liú)量計量⚽中🔅新(xīn)型儀表，區别(bie)于其它氣體(ti)流量計不需(xu)要進行壓力(li)和💔溫度修正(zheng)，直接測量氣(qì)體的質量流(liú)量，一支傳感(gǎn)器可以做到(dao)量😘程從極低(dī)到高量程。它(tā)适合單一氣(qi)體😘和固定比(bǐ)⛹🏻♀️例多組份☂️氣(qi)體的測✔️量。
熱(re)式氣體質量(liàng)流量計是用(yòng)于測量和控(kong)制氣體質量(liang)流量的新型(xing)儀表。可用于(yu)石油、化工、鋼(gāng)鐵、冶金、電力(li)、輕工、醫藥、環(huan)保等工業部(bu)門的空氣、烴(tīng)類氣體、可燃(rán)性氣體、煙道(dào)氣體的監測(ce)。
特 點
可靠性(xing)高 重複性好(hao) 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(wēn)壓補償
應 用(yong)
•工業管道中(zhōng)氣體質量流(liu)量測量 •煙囪(cōng)排出的煙氣(qi)流速測量
•煅(duan)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(liú)量測量 •半道(dào)體芯片制造(zào)過程中氣體(tǐ)流量測量
•污(wu)水處理中氣(qì)體流量測量(liàng) •加熱通風和(hé)空調系統🌈中(zhong)的氣體流量(liang)測量
•熔劑回(hui)收系統氣體(ti)流量測量 •燃(ran)燒鍋爐中燃(rán)燒氣體流❤️量(liang)測量
•天然氣(qi)、火炬氣、氫氣(qì)等氣體流量(liang)測量
•啤酒生(shēng)産過程中二(er)氧化碳氣體(tǐ)流量測量
•水(shui)泥、卷煙、玻璃(li)廠生産過程(cheng)中氣體質量(liàng)流量測量
如(ru)：美國SIERRA
中國DSN
3.9 明(míng)渠流量計
與(yǔ)前述幾種不(bú)同,它是在非(fei)滿管狀敞開(kai)渠道測量自(zì)由表✉️面自然(rán)流的流量儀(yi)表。
非滿管态(tai)流動的水路(lù)稱作明渠,測(ce)量明渠中水(shuǐ)流👉流量🌈的稱(chēng)作明渠流量(liàng)計(open channel flowmeter)。
明渠流量(liang)計除圓形外(wài),還有U字形、梯(ti)形、矩形等多(duo)種🈲形狀💚。
明渠(qú)流量計應用(yong)場所有城市(shi)供水引水渠(qú);火電廠引水(shuǐ)🥵和排🥰水渠、污(wū)水治理流入(rù)和排放渠;工(gōng)礦企業水排(pai)放以及水利(li)工程和農業(yè)灌溉用渠道(dao)。有人估計1995台(tái),約占流量儀(yí)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(yuán)理流量儀表(biǎo)的研究和開(kai)發
4.1 靜電流量(liang)計
(electrostatic flowmeter)
日本東京(jing)技術學院研(yán)制适用于石(shí)油輸送管線(xian)低💔導電液體(tǐ)流量測量的(de)靜電流量計(ji)。
靜電流量計(ji)的金屬測量(liang)管絕緣地與(yu)管系連接,測(ce)量電容器上(shàng)靜電荷便可(kě)知道測量管(guan)内的電荷。他(ta)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(guan)🆚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(hé)效應流量儀(yí)表
(combined effects meter)
該儀表的(de)工作原理是(shì)基于流體的(de)動量和壓力(lì)作🚶用于儀❄️表(biao)腔體産生的(de)變形,測量複(fú)合效應的變(biàn)形求取流量(liàng)。本儀表由美(měi)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(biao)式流量傳感(gǎn)器
(tachmetric flowrate sensor)
它是由俄(e)羅斯科學工(gong)程中心工業(yè)儀表公司開(kāi)發，是基于♌懸(xuán)浮效應理論(lùn)研制的。該儀(yi)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(rè)水流量，連續(xù)使用🧡8年),且還(hai)在改進以擴(kuò)大應用領域(yu)。
5, 幾種流量儀(yi)表應用和發(fā)展動向
5.1 科裏(li)奧利質量流(liu)量計(CMF)
5.2 電磁流量(liang)計(EMF)
EMF從50年代初(chu)進入工業應(ying)用以來,使用(yòng)領域日益擴(kuo)展,80年代後期(qi)起在各國流(liu)量儀表銷售(shou)金額中已占(zhàn)16%~20%。
我國近年發(fā)展迅速,1994年銷(xiao)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(jiē)流量計(USF)
USF在60年(nián)代後期進入(ru)工業應用,80年(nián)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(ji)銷售量爲3.54.8萬(wan)台,同期國内(nei)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(kong)氣動力學原(yuan)理的工程結(jié)構設計，是一(yi)種在精度、功(gong)效及可靠方(fāng)面達到了無(wu)比卓yue程👉度的(de)傳感元件。
6, 結(jie)論
由上述可(kě)知,流量計發(fa)展到今天雖(suī)然已日趨成(chéng)熟,但🐆其種類(lei)🎯仍然極其繁(fán)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(yòng)範圍,也都有(yǒu)局限性。這就(jiù)要求我💞們:
(1)在(zài)選擇儀表時(shí),一定要熟悉(xī)儀表和被測(cè)對象兩方面(mian)的情況,并要(yào)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(shi)其在現有的(de)基礎上更加(jia)完善。
差壓式(shì)流量計
差壓(yā)式流量計(以(yǐ)下簡稱DPF或流(liú)量計)是根據(ju)安裝于管道(dào)中流量檢測(ce)件産生的差(chà)壓、已知的流(liú)體條件和檢(jiǎn)🌈測件與管道(dào)的幾何尺寸(cùn)來測量流量(liang)的儀表。DPF由一(yi)次裝置(檢測(cè)件)和二次裝(zhuāng)置(差壓轉換(huàn)和流量顯示(shi)儀表)組成。通(tong)常以檢測件(jian)的型式對☎️DPF分(fen)類，如孔扳流(liu)量計、文丘裏(li)管流量計及(jí)均速管⛷️流量(liàng)計等。二💚次裝(zhuang)置爲各種機(jī)械、電子、機電(dian)🏃♀️一體式差壓(yā)計❌，差壓變送(song)器和流量顯(xiǎn)示及計算儀(yí)表，它已發展(zhan)爲三化(系列(liè)化、通用化及(jí)标準化)程度(du)很高的種類(lei)規格龐雜的(de)一大☀️類儀表(biao)。差壓計既可(kě)用于測量流(liu)量🔞參數♍，也可(kě)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(shì)、動壓頭式、水(shui)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(qí)标準化程度(du)分爲标準型(xing)和💔非标準型(xing)兩大類。所謂(wèi)标準節流裝(zhuang)置是指按照(zhào)标準文件設(she)計、制造、安裝(zhuang)和使用，無須(xu)經實流校準(zhun)即可确定其(qí)流量值并估(gu)♋算流量測量(liang)誤差，非标準(zhǔn)節流裝置是(shi)成熟程度較(jiao)差，尚未🙇🏻列入(ru)标準文件中(zhong)的檢測件。
标(biāo)準型節流式(shi)DPF的發展經過(guo)漫長的過程(cheng)，早在20世紀20年(nián)代，美國和❓歐(ou)洲即開始進(jìn)行大規模的(de)節流裝置試(shì)驗研究。用得(dé)普遍⛱️的節流(liú)裝置--孔闆和(hé)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(zhuang)就是30年代标(biāo)準化的，而标(biāo)準孔闆亦曾(céng)💃🏻稱爲ISA l932孔闆。節(jie)流裝置結構(gòu)形式的标準(zhun)化有很深遠(yuǎn)的意義，因爲(wèi)隻有節流🔴裝(zhuāng)置結構形式(shì)标準化了，才(cái)有可能把上(shàng)衆多研究成(chéng)果彙集到一(yī)起，它促進檢(jiǎn)測件的理論(lun)和實踐向深(shēn)度和🐅廣度拓(tuò)展，這是其💔他(ta)流量計所不(bú)及的。1980年♌ISO(标準(zhun)化組織)正式(shi)通過标準ISO 5167，至(zhì)此流量測量(liàng)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(wèi)數有限的幾(jǐ)種節流裝置(zhi)(孔闆、噴嘴和(hé)文丘裏管)的(de)理論與試驗(yàn)的研究成果(guo)，反映了此類(lei)檢測件的✔️當(dang)代科學與生(shēng)産的技術水(shui)平。但是從📞ISO 5167正(zheng)式頒布之日(ri)起，它就暴露(lù)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(yan)數據的陳舊(jiu)性 ISO 5167中采用的(de)數據大多是(shi)30年代的試✌️驗(yàn)㊙️結果🍓，今天無(wú)論節流裝置(zhì)制造技術，流(liu)量試驗設備(bèi)及實驗技術(shù)都有巨大的(de)進步，重新進(jìn)行系統地試(shì)驗以獲得更(gèng)高精确度及(jí)更可靠的數(shu)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(chu)。
2) ISO 5167中關于直管(guan)段長度規定(dìng)的問題 在ISO投(tou)票通過ISO 5167時，美(měi)國投了反對(dui)票，其主要原(yuan)因是對直管(guǎn)段長度的規(guī)👅定有✏️不同🏃♂️意(yì)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(guī)定的科學性(xìng)問題 影響節(jie)流裝置流出(chu)系數的因素(sù)特别多，主要(yào)有孔徑與管(guǎn)徑的比值β、取(qǔ)壓裝置、雷諾(nuò)數、節流件安(an)裝偏心度、前(qián)後阻流件類(lei)型❗及直管段(duan)長度、孔闆入(rù)口邊緣尖銳(rui)度、管壁粗糙(cao)度、流體流動(dong)湍流度等，衆(zhong)多因素影響(xiǎng)錯綜複雜，有(you)的參數難以(yi)直接測量，因(yin)此🧑🏽🤝🧑🏻标準中有(yǒu)些規定并非(fei)科學地确定(ding)，而🤟是爲了取(qǔ)得一緻👨❤️👨，不得(de)不人爲地确(què)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(wèn)題，如孔闆平(píng)直度、同心度(dù)、直角邊緣尖(jiān)銳度、管道粗(cū)糙度、上遊流(liu)速分布及流(liú)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(liu)量計中占有(you)重要地位，提(tí)高其測量精(jīng)确度意義重(zhòng)大。曆次學術(shu)會議認爲必(bì)須使流量測(ce)量工作者、流(liú)體力學與💃🏻計(jì)算機技術工(gong)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(nián)代美國和歐(ou)洲開始進行(hang)大規模的孔(kǒng)闆流量計💘試(shì)🐆驗研究，歐洲(zhōu)爲歐共體實(shi)驗計劃(EEC Experimental Program)，美國(guo)爲API實驗計劃(huà)(API Experimental Program)。試🈲驗的目的(de)🌂是用現代新(xin)測試設備及(ji)試驗數據的(de)統計處理技(jì)術進行新一(yi)輪的範圍廣(guang)泛的試驗研(yan)究，爲修訂ISO 5167打(da)下技術基💰礎(chu)。1999年ISO發出ISO 5167的修(xiu)訂稿(ISO/CD 5167-1-4)，該文件(jiàn)爲委☔員會草(cǎo)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(zhun)。本來預定于(yu)2025年12月在美國(guó)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(you)細節問題應(ying)再商榷🍓而未(wei)能通過。新的(de)ISO 5167标準何時正(zheng)式頒布尚不(bú)得而知。ISO 5167新标(biao)準在标準的(de)兩個核心☂️内(nei)容皆有實質(zhì)性變化，一是(shi)孔闆的流出(chu)系數公式，用(yòng)Reader-Harris/Gallagher計算式(R-G式)代(dai)替Stolz計算式，另(ling)一爲節流裝(zhuāng)置上遊側直(zhi)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(liú)裝置，其他的(de)都稱爲非标(biāo)準節流裝置(zhì)，應該指出，非(fei)标準節流裝(zhuāng)置不僅是指(zhǐ)那😄些節流裝(zhuāng)置結構與标(biao)難節流裝置(zhi)相異的，如果(guo)标準節流裝(zhuang)置在偏⁉️離标(biao)準條件下工(gong)作亦應稱爲(wèi)非标準節流(liu)裝置，例如，标(biāo)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(shì)。
目前非标準(zhun)節流裝置大(dà)緻有以下一(yī)些種類：
1)低雷(lei)諾數用 1/4圓孔(kǒng)闆，錐形入口(kou)孔闆，雙重孔(kǒng)闆，雙斜孔闆(pǎn)🍉，半圓孔闆等(děng)；
2)髒污介質用(yòng) 圓缺孔闆，偏(piān)心孔闆，環狀(zhuang)孔闆，楔形孔(kong)🔞闆💛，彎管節流(liu)件等；
3)低壓損(sǔn)用 羅洛斯管(guǎn)，道爾管，道爾(er)孔闆，雙重文(wén)丘裏噴🏃🏻嘴，通(tōng)用文🧑🏾🤝🧑🏼丘裏管(guǎn)，Vasy管等；
4)小管徑(jìng)用 整體(内藏(cáng))孔闆；
5)端頭節(jiē)流裝置 端頭(tóu)孔闆，端頭噴(pen)嘴，Borda管等；
6)寬範(fàn)圍度節流裝(zhuang)置 彈性加載(zai)可變面積可(kě)變壓頭流量(liang)計(線性孔闆(pǎn))；
7)毛細管節流(liú)件 層流流量(liang)計；
8)脈動流節(jie)流裝置；
9)臨界(jie)流節流裝置(zhì) 音速文丘裏(lǐ)噴嘴；
10)混相流(liu)節流裝置。
節(jiē)流式DPF現場應(ying)用的不斷拓(tuo)展必然提出(chū)發展非标準(zhun)節流裝置的(de)要求，十餘年(nián)來ISO亦在不斷(duan)制訂有關❄️非(fei)标準節流裝(zhuāng)置的技術文(wen)件，在它們不(bú)能成爲正式(shì)标準之前作(zuò)爲技術❌報告(gào)發表。可以預(yù)見，今後有可(kě)能若幹🛀較爲(wei)成熟的非标(biāo)準📧節流裝置(zhì)🏃🏻會晉升爲🌈标(biao)準型的。
20世紀(ji)90年代中後期(qī)世界範圍内(nèi)各式DPF銷售量(liang)在流量儀表(biǎo)總量中台數(shu)占50%-60%(每年約百(bai)萬台)，金額占(zhan)30%左右。我國銷(xiao)售台數約占(zhan)流量儀表總(zǒng)量(不包括*表(biao)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(jī)本原理
充滿(mǎn)管道的流體(tǐ)，當它流經管(guǎn)道内的節流(liú)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(suo)，因而流速增(zēng)加，靜壓力降(jiang)低，于是在節(jiē)流件前後便(bian)産生了壓差(cha)。流體流量愈(yù)大，産生的壓(ya)差愈大，這樣(yàng)可依據壓差(chà)來衡量流量(liàng)的💛大小。這種(zhong)測量方法是(shi)以流動連續(xù)性方程㊙️(質量(liang)守恒定律)和(hé)伯努利方程(chéng)(能量守恒定(dìng)律)爲基礎⚽的(de)。壓差的大小(xiǎo)⛷️不僅與流量(liàng)還✔️與其他許(xu)多因素有關(guan)，例如當節流(liú)裝置形式或(huo)管道内流💋體(tǐ)的物理性質(zhi)(密⛷️度、粘度)不(bú)同時，在同樣(yàng)大小的流量(liang)下産✂️生的壓(yā)差也是不同(tóng)的。
圖4.1 孔闆附(fu)近的流速和(hé)壓力分布
2.2 流(liu)量方程
式中(zhong) qm--質量流量，kg/s;
qv--體(tǐ)積流量，m3/s;
C--流出(chū)系數；
ε--可膨脹(zhang)性系數；
β--直徑(jing)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(ya)，Pa；
ρl--上遊流體密(mì)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(kě)分爲實✌️測量(liàng)[d，ρ，P，β(D)]和統計量(C、ε)兩(liǎng)類。
(1)實測量
1)d、D 式(shì)(4.1)中d與流量爲(wèi)平方關系，其(qí)精确度對流(liú)量總精度影(ying)💋響較大，誤差(chà)值一般應控(kòng)制在±0.05%左右，還(hái)應計及工作(zuo)溫度對材料(liào)㊙️熱膨脹的影(yǐng)響。标準規定(ding)管道内徑😍D必(bì)須實測，需在(zai)上遊管段的(de)幾🔞個截面☁️上(shàng)進行多次測(ce)量求其💁平均(jun1)值，誤差不應(yīng)大📐于±0.3%。除對數(shù)值測量精度(dù)要求較高外(wai)，還應考慮内(nei)徑偏差會對(duì)節流件上遊(you)通道造成不(bu)正常節流現(xiàn)象😍所帶來的(de)嚴重影響。因(yīn)此，當不🔴是成(chéng)套供應節流(liu)裝置時，在現(xian)場配管應充(chōng)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(wei)置，亦就是說(shuō)，當追求差壓(yā)變送器高精(jing)度等級時，絕(jué)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(tí)高将會被ρ的(de)降低所抵消(xiāo)。
3)P 差壓P的精确(que)測量不應隻(zhī)限于選用一(yi)台高精度差(cha)壓🐪變送器。實(shi)際上差壓變(biàn)送器能否接(jie)受到真實的(de)差壓😘值還決(jué)定于一系列(lie)因素，其中正(zheng)确的取壓孔(kong)及引壓管線(xian)的制造、安‼️裝(zhuang)及使用是保(bao)🎯證獲得真實(shí)差壓值的關(guān)鍵，這些影響(xiang)因素很多是(shi)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(zuo)才能達到目(mu)的。
(2)統計量
1)C 統(tǒng)計量C是無法(fǎ)實測的量(指(zhi)按标準設計(ji)制造安裝，不(bú)🔞經校準使用(yong))，在現場使用(yong)時複雜的情(qíng)況出現在實(shí)際的C值與标(biāo)準确定的❄️C值(zhi)不相符合。它(ta)們的偏離是(shì)由設計、制造(zao)、安裝及使用(yong)一系列因素(sù)造成的。應該(gāi)明确，上述各(ge)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(yīng)該指出，與标(biao)準條件的偏(piān)離，有的可定(ding)量估算(可👄進(jìn)行修正)，有的(de)隻能定性估(gū)計(不确定度(dù)的幅值與方(fāng)向)。但是在現(xian)實中，有時不(bú)僅是一個條(tiáo)件偏離，這就(jiù)帶來非常複(fu)雜的情況，因(yin)爲一般資💔料(liao)中隻介紹某(mou)一條件偏離(lí)引起的誤差(cha)。如果許多條(tiao)㊙️件同時偏離(lí)，則缺少相關(guān)的資料可🏒查(chá)。
2)ε 可膨脹性系(xi)數ε是對流體(ti)通過節流件(jiàn)時密度發生(sheng)變化而引起(qǐ)的流出系數(shu)變化的修正(zheng)，它的誤差由(you)‼️兩部分組🏃成(cheng)：其一爲常用(yong)流量下ε的誤(wu)差，即标準确(que)定值的💘誤差(cha)；其二爲由于(yu)流量變化ε值(zhí)将随之波動(dong)帶來的誤差(cha)。一般在低靜(jìng)壓高差壓情(qíng)況⭐，ε值有不可(kě)🏃忽略的誤差(cha)。當P/P≤0.04時，ε的誤差(cha)可忽略不計(ji)。
3 分 類
差壓式(shi)流量計分類(lei)如表4.1所示。
表(biǎo)4.1 差壓式流量(liang)計分類表
分(fen)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(tou)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(gòu)形式分類 1)标(biao)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(yuan)孔闆；7)圓缺孔(kǒng)闆；8)偏心孔💃🏻闆(pǎn)；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(guǎn)；15)彎管；16)可換孔(kong)闆節流裝置(zhì)；17)臨界流節流(liú)裝置
按用途(tu)分類 1)标準節(jiē)流裝置；2)低雷(léi)諾數節流裝(zhuāng)置；3)髒污🐪流節(jiē)流裝置；4)低壓(yā)損節流裝置(zhì)；5)小管徑節流(liú)裝置；6)寬範圍(wei)度節流裝置(zhi)；7)臨界流節流(liu)裝置；
3.1 按産生(sheng)差壓的作用(yòng)原理分類
1)節(jiē)流式 依據流(liú)體通過節流(liu)件使部分壓(yā)力能轉變爲(wei)動能以産生(shēng)差壓的原理(lǐ)工作，其檢測(ce)件稱
之爲節(jiē)流裝置，是DPF的(de)主要品種。
2)動(dong)壓頭式 依據(ju)動壓轉變爲(wèi)靜壓的原理(lǐ)工作，如均速(sù)💁管流量計。
3)水(shui)力阻力式 依(yī)據流體阻力(lì)産生的壓差(chà)原理工作，檢(jiǎn)測件爲毛細(xi)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(wan)曲管或環狀(zhuàng)管産生離心(xīn)力原理形成(chéng)的壓差工作(zuò)，如彎管流量(liàng)計，環形管流(liu)量
計等。
5)動壓(yā)增益式 依據(jù)動壓放大原(yuan)理工作，如皮(pi)托-文丘裏管(guǎn)。
6)射流式 依據(jù)流體射流撞(zhuàng)擊産生原理(li)工作，如射流(liú)式差🏃♀️壓👉流✊量(liang)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(yuan)孔闆，其軸向(xiàng)截面如圖😘4.2所(suo)示。孔闆是一(yi)塊加工成圓(yuán)形同心的具(jù)有銳利直角(jiǎo)邊緣的薄闆(pan)。孔闆開孔的(de)上遊側邊緣(yuán)應是銳利的(de)直角。标準孔(kong)闆有三種取(qu)壓方式：角接(jiē)、法蘭及D-D/2取壓(yā)；如圖4.3所示。爲(wèi)從🐅兩個方向(xiang)的任一個方(fāng)向測量流量(liàng)，可采用🏃♀️對稱(cheng)孔闆，節流孔(kong)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(chāo)過節流孔的(de)厚度。
圖4.2 标準(zhun)孔闆
圖4.3 孔闆(pǎn)的三種取壓(yā)方式
2) 标準噴(pen)嘴 有兩種結(jié)構形式：ISA 1932噴嘴(zuǐ)和長徑噴嘴(zui)。
a. ISA 1932噴嘴(圖4.4) 上遊(yóu)面由垂直于(yu)軸的平面、廓(kuò)形爲圓周的(de)兩段弧線所(suǒ)确定的收縮(suō)段、圓筒形喉(hou)部和凹槽組(zǔ)成的🤩噴嘴。ISA 1932噴(pen)嘴的取壓方(fāng)式僅角接取(qǔ)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(wei)1/4橢圓的收縮(suō)段、圓筒形喉(hóu)部和可能有(you)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(zhong)。
3) 經典文丘裏(li)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(chéng)，如圖4.6 所示。根(gen)據不同的加(jia)工方法，有以(yǐ)下結構形式(shi)：①具有粗鑄收(shōu)縮段的；②具有(yǒu)機械加工收(shōu)縮段的；③具有(yǒu)鐵闆焊接收(shou)縮段的。不同(tong)結構形式的(de)L1、L2、R1、R2與D、d的關系如(rú)表4.2所示。
4)文丘(qiū)裏噴嘴 由進(jìn)口噴嘴、圓筒(tong)形喉部及擴(kuo)散段組🙇🏻成，如(rú)圖4.7所示☀️。
5)錐形(xíng)入口孔闆 錐(zhui)形入口孔闆(pǎn)與标準孔闆(pǎn)相似，相當于(yú)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(ya)。表4.2 L1、L2、R1、R2與D、d關系
注(zhu) 粗 鑄 入 口 機(jī)械加工的入(rù)口 粗焊的鐵(tiě)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(xiǎo)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(jing)典文丘裏管(guan)
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(xian)；6-流向；7-取壓口(kou)；8-孔闆；
X-帶環隙(xi)的夾持環；Y-單(dān)獨取壓口
超(chao)聲波流量計(jì)的基本原理(li)及類型
超聲(shēng)波在流動的(de)流體中傳播(bō)時就載上流(liu)體流速的信(xin)息。因此通過(guo)接收到的超(chāo)聲波就可以(yi)檢測出🔅流體(tǐ)的流速，從而(er)換算成流量(liàng)。根據檢測的(de)方式，可分爲(wèi)傳播速度差(chà)法、多普勒法(fa)、波束偏🔞移法(fǎ)、噪聲法及相(xiàng)關法等不同(tong)類型的超聲(shēng)波流量計。起(qǐ)聲波流量計(jì)是近十幾年(nián)來随着集成(cheng)電路技術迅(xun)速發展才開(kāi)始應用的一(yi)種
非接觸式(shi)儀表，适于測(cè)量不易接觸(chu)和觀察的流(liú)體以及大管(guǎn)徑流量。它與(yu)水位計聯動(dong)可進行敞開(kāi)水流的流量(liàng)測量。使用超(chāo)聲波流量比(bǐ)不用在流體(ti)中安裝測量(liàng)元件故不會(hui)🔞改變流🔴體的(de)流動狀态，不(bu)産生附加阻(zǔ)力，儀表的🌈安(an)裝及檢修均(jun)可不影響生(sheng)産管線運行(háng)因🔱而是一種(zhǒng)理想的節能(néng)型💁流量計。
*，目(mu)前的工業流(liu)量測量普遍(bian)存在着大管(guǎn)徑、大流量🛀測(ce)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(hui)帶來制造和(he)運輸上的困(kun)難，造價提高(gao)、能損🔆加大、安(ān)裝不僅這些(xie)缺點，超聲波(bo)流量計均可(ke)避免。因爲各(ge)類超聲波流(liu)量📞計均可管(guan)外安裝、非接(jiē)觸測流，儀表(biao)造價基本上(shàng)與被測管☁️道(dao)口徑大小㊙️無(wu)關，而其它類(lei)型的流量計(ji)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(qi)它類型流量(liàng)計的💰功能價(jia)格比越*。被認(ren)爲是較好的(de)大管徑流量(liàng)測量儀🔞表，多(duō)普🈲勒法超聲(sheng)波流🔞量計🈲可(kě)測雙相介質(zhi)的㊙️流量，故可(kě)用于下水道(dao)及排污水🈲等(děng)髒污流的測(cè)量。在發電㊙️廠(chang)中，用便攜式(shi)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(jìng)流量，比🔴過去(qu)的皮脫管流(liú)速計方便得(de)多。超聲被流(liú)量汁也可用(yong)于氣體測量(liàng)。管徑的适用(yòng)範圍從2cm到5m，從(cong)幾米寬的明(míng)渠、暗渠到500m寬(kuan)的河流都♉可(kě)适用。
另外，超(chāo)聲測量儀表(biǎo)的流量測量(liang)準确度幾乎(hū)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(liàng)的強腐蝕性(xìng)、非導🏃電性、放(fàng)射性及易燃(ran)易爆介質的(de)流量測量問(wen)題。另外，鑒于(yú)非接觸測量(liàng)特點💁，再配以(yi)合理的電子(zi)線路，一台儀(yi)表可适應多(duo)種管💜徑測量(liàng)和多種流量(liàng)範圍測量。超(chao)聲波流量計(ji)的适應能力(li)也是其它儀(yí)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(shì)并且向産品(pin)系列化、通用(yòng)化發展，現已(yi)制成不同聲(shēng)道的标準❤️型(xíng)、高溫型、防爆(bào)型、濕式型儀(yí)表以适應不(bú)同介質，不同(tong)場合🌈和不同(tóng)管道條件的(de)流量🐪測量。
超(chao)聲波流量計(ji)目前所存在(zài)的缺點主要(yào)是可測流體(tǐ)的溫度範圍(wéi)受超聲波換(huàn)能鋁及換能(neng)器與管道之(zhi)間的耦合材(cai)料耐溫程度(du)的限制，以及(ji)高溫下被✊測(ce)流體傳聲速(sù)度的原始數(shù)據不全。目🌂前(qian)我國隻能用(yòng)于測量200℃以下(xià)的流體。另外(wai)，超聲波流量(liàng)計的測量線(xiàn)路比一般流(liu)量計複雜。這(zhè)是因爲，一📞般(bān)工業計量中(zhong)液體的流速(su)常常是每秒(miao)幾米，而聲波(bō)在液體中的(de)傳播速度約(yue)爲1500m/s左右，被♊測(cè)流體流🤩速(流(liu)量)變化帶給(gěi)聲速的變化(huà)量大也是10-3數(shù)量級.若要求(qiú)⭐測量流速的(de)準确度爲1%，則(zé)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(wan)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(dé)到實際應用(yòng)的原因。
超聲(shēng)波流量計由(you)超聲波換能(neng)器、電子線路(lu)及流量顯示(shi)和累積系統(tǒng)三部分組成(chéng)。超聲波發射(shè)換能器将電(dian)能轉🏃🏻♂️換爲超(chao)聲波能💁量，并(bing)将其發射到(dào)被測流體中(zhong)，接收器接收(shōu)到的超聲波(bō)信号，經電子(zi)線路放大并(bìng)轉換爲代表(biao)流量的電信(xin)号供給顯🔱示(shì)和積算㊙️儀表(biǎo)進行顯示和(he)積算。這樣就(jiu)實現了流量(liàng)的檢測和顯(xiǎn)示。
超聲波流(liú)量計常用壓(ya)電換能器。它(tā)利用壓電材(cai)料的壓電🈲效(xiao)👄應，采用适出(chū)的發射電路(lù)把電能加到(dao)發射換能器(qì)的壓😍電元件(jian)上，使其産生(sheng)超聲波振勸(quàn)。超⭕聲波以🌂某(mǒu)一角度射入(rù)流體中傳播(bō)，然後由接收(shōu)換能器接收(shou)，并經壓電元(yuán)件變爲電能(neng)，以便檢測。發(fā)射🔱換能器利(lì)用壓電元件(jian)的逆壓電效(xiao)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(zhen)✊動的方向性(xìng)。壓電元件材(cai)料多采用锆(gào)钛酸鉛。爲固(gù)定壓電😄元件(jian)，使超聲波以(yi)合适的角度(du)射入到流體(ti)中，需把元件(jian)故人聲楔中(zhōng)，構成換能器(qì)整✉️體(又稱探(tàn)頭)。聲楔的材(cai)料不僅要求(qiu)🐕強度高、耐老(lǎo)化，而且要求(qiu)超聲波經聲(sheng)楔後能量損(sǔn)失小即透射(she)系數接近1。常(chang)用的聲楔材(cái)料是有機玻(bō)璃，因爲它透(tòu)明，可以觀察(chá)到✍️聲楔中壓(ya)電元件的組(zu)裝情況。另外(wai)，某些橡膠、塑(sù)🔆料及膠木也(ye)可作聲楔材(cái)料。
超聲波流(liú)量計的電子(zǐ)線路包括發(fā)射、接收、信号(hào)處理和顯示(shì)電路。測得的(de)瞬時流量和(he)累積流量值(zhi)用數字量或(huo)✂️模拟量顯示(shì)。
根據對信号(hào)檢測的原理(lǐ)，目前超聲波(bo)流量計大緻(zhi)♉可分傳播速(su)😍度差法(包括(kuo)：直接時差法(fa)、時差法、相位(wei)差法、頻差法(fǎ))波束偏移法(fǎ)、多普勒法、相(xiàng)關法、空間濾(lü)波法及噪聲(shēng)法等類型，如(ru)圖所示。其中(zhong)🥰以噪聲法原(yuan)理及結構簡(jian)單，便于測量(liang)和攜⭕帶，價格(ge)便宜但準确(que)度較低，适于(yu)在流量測量(liàng)準确度要求(qiú)不高的場合(hé)使用。由于直(zhi)接💞時差法、時(shí)差法☁️、頻差法(fǎ)和相位差法(fa)的基本原理(li)都是📞通過測(ce)量超聲波脈(mò)沖順流和逆(nì)🍉流㊙️傳報時速(sù)度之差🐅來反(fan)映流體的流(liú)速的，故又統(tong)稱爲傳播速(su)度差法。其中(zhong)頻差法和時(shi)差法克服了(le)聲速随流體(tǐ)溫度變化帶(dài)來的誤差，準(zhǔn)确度較高，所(suǒ)以被廣泛采(cǎi)🐆用。按照換能(neng)器的配置方(fang)法不同，傳播(bō)速度差撥又(you)分爲：Z法(透過(guò)法)、V法(反射法(fa))、X法(交叉法)等(děng)。波束偏移⭕法(fa)是利用超聲(shēng)波束在流體(ti)中🏃🏻的傳播方(fang)向随流體流(liú)速變化而産(chǎn)生偏移來🔴反(fǎn)映流體流速(su)的，低流速時(shí)，靈敏度很低(di)适用性不大(da)🏃.多普勒法是(shi)利用🚶聲學多(duo)普勒原理，通(tōng)過測量不均(jun1)勻流體中散(san)🔴射體散射的(de)超聲波多普(pu)
勒頻移來确(que)定流體流量(liàng)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(xiang)關技術測量(liang)✨流量，原理上(shang)，此法的測量(liàng)🔞準确度與流(liú)體中的聲速(sù)無關，因而與(yǔ)流體溫度💃，濃(nong)度等無關，因(yin)而測量準确(que)度高，适用㊙️範(fàn)圍廣。但相關(guān)器價🙇🏻格貴，線(xian)路🐕比較複雜(za)。在微處理機(jī)普及應用後(hòu)🐅，這個缺點可(kě)💃以克服。噪聲(shēng)法(聽音法)是(shì)利🌏用管道内(nei)流體❄️流動時(shi)産生的噪聲(shēng)與流體的流(liu)速有關的原(yuan)理，通過檢測(ce)噪聲表示流(liú)速或流量值(zhi)。其方法簡單(dan)，設備價格便(biàn)宜，但準确度(dù)低。
以上幾種(zhǒng)方法各有特(tè)點，應根據被(bèi)測流體性質(zhi).流🔱速分布情(qíng)🧑🏽🤝🧑🏻況、管路安裝(zhuang)地點以及對(dui)測量準确度(dù)的要求👨❤️👨等因(yin)素進行選擇(zé)。一般說來由(you)于工業生産(chǎn)中工質的溫(wen)度常不能保(bǎo)持恒定😄，故多(duō)采用頻差法(fa)及時差法。隻(zhi)有在管徑✊很(hen)大時才采用(yong)直接✉️時差法(fǎ)。對💘換能器安(an)裝☎️方法的選(xuan)擇原則一般(ban)是：當流體沿(yán)管軸平行流(liú)動時👨❤️👨，選用Z法(fǎ)；當流動方向(xiàng)與管鈾不平(ping)行或管路安(ān)裝地點🈲使換(huàn)能器安裝間(jiān)隔受到限制(zhì)時，采用V法或(huo)X法。當流場👈分(fèn)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(su)擾動帶來的(de)流量測量誤(wù)差。多普勒法(fǎ)适于測量兩(liang)相流，可避免(miǎn)常規儀表由(you)懸浮粒或氣(qi)泡造成的堵(dǔ)塞、磨損、附着(zhe)而不能運行(hang)的弊病，因而(er)得以迅速發(fa)展。随着工業(ye)的發展及☁️節(jiē)能⭐工❗作的開(kai)展💃🏻，煤油混合(he)(COM)、煤水泥合(CWM)燃(rán)料的輸送和(hé)應用以及燃(rán)料油加水助(zhù)燃等節能方(fāng)法的發展，都(dou)爲🔞多普勒超(chāo)聲波流量計(jì)應用開辟廣(guǎng)闊前景。
流量(liàng)計的種類很(hěn)多，一般市場(chang)上用得比較(jiào)廣泛的有：電(dian)磁流⁉️量計、渦(wō)街流量計、渦(wō)輪流量計、孔(kong)闆流量計、V錐(zhuī)🈲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(tā)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(kǒng)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(liang)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(shi)前50D後5D,因此在(zai)選購流量計(ji)時一定要考(kǎo)慮流量計現(xian)場安裝的環(huan)境、位🔆置等因(yīn)素，從而選擇(zé)更加适合現(xiàn)場工礦的流(liu)量計。
現在流(liu)量計所需要(yao)的參數：
1、被測(cè)量的介質
2、被(bei)測量介質的(de)溫度
3、被測量(liàng)介質的壓力(li)
4、被測量介質(zhì)的流量
5、要求(qiu)的測量精度(du)
6、現場工礦情(qíng)況
