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(biao)有限公司爲了(le)保證流量儀表(biǎo)在生産⚽現場🌏過(guò)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(xiàn)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(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(you)品介質，應選擇(zé)的流量計品種(zhǒng)是：超聲波流量(liang)計。
三、砂漿、電粉(fěn)漿等大濃度、固(gù)體顆粒含量大(da)的介質，應☂️選擇(zé)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(pin)種是：适用選型(xíng)爲智能電磁流(liú)量✍️計、超聲波流(liu)量計。其他諸如(ru)渦街流💋量計、孔(kong)闆流量計等也(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(shi)🏃：1、超聲波流量計(ji)及智能電磁流(liú)量計。但在選用(yong)㊙️電磁流量計時(shi)要考慮液體中(zhong)不含較多空氣(qi)或氣泡。 六、帶有(yǒu)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(liang)計，使用該類型(xing)的流量計測量(liang)🧡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(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(cè)量這類流體。 八(ba)、酸、堿液等強腐(fǔ)‼️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(sheng)波流量計。
用以(yǐ)測量管路中流(liú)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(ji)、節流式流量計(ji)、細縫㊙️流量計、容(róng)積流量計、電磁(cí)流量計、超聲波(bō)流量計和🤩堰等(deng)。
流量測量方法(fa)和儀表的種類(lèi)繁多,分類方法(fǎ)也很多。至🙇🏻今爲(wei)止,可供工業用(yòng)的流量儀表種(zhong)類達60種之多。品(pin)種如此之多的(de)原因就在于至(zhi)今還沒找到一(yi)種對任何流體(tǐ)、任何量㊙️程、任何(hé)流動狀态以及(ji)任何使用條件(jian)都适用的流量(liang)儀表。
這60多種流(liú)量儀表,每種産(chǎn)品都有它特定(ding)的适用性,也都(dōu)有它的局限性(xìng)。按測量對象劃(hua)分就有封閉管(guǎn)道和明渠兩大(dà)類;按測量♍目的(de)又可分爲總量(liang)測量🔞和流量‼️測(cè)量,其儀表分别(bié)稱作總量表和(he)流量計。
總量表(biao)測量一段時間(jiān)内流過管道的(de)流量,是以短暫(zàn)🔴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(ji)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(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(diàn)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(wèi):容積式流量計(ji)、差壓式流量計(ji)、浮子流量計、渦(wō)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(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(kuàng)及國内外的發(fā)展情況。
差壓式(shì)流量計是根據(jù)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(dao)的✌️幾何尺寸來(lái)計算流量的⁉️儀(yi)表。
差壓式流量(liang)計由一次裝置(zhi)(檢測件)和二次(ci)裝置(差壓轉換(huan)和流量顯示儀(yi)表)組成。通常以(yi)檢測件形式對(dui)差壓式流量計(ji)分類,如🍓孔闆流(liú)量計、文丘裏流(liu)量㊙️計、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)變送器及流量(liàng)顯示儀表。它已(yi)發展爲三化(系(xi)列化、通用化及(ji)标❄️準化)程度🐉很(hěn)高的、種類規格(gé)龐雜的一大類(lei)😄儀表,它既可測(ce)量流量參數,也(ye)可測量其它🌈參(cān)數(如壓力、物位(wei)、密度等)。
差壓式(shì)流量計的檢測(cè)件按其作用原(yuan)理可分爲:節流(liu)裝置、水力阻力(lì)式、離心式、動壓(ya)頭式、動壓頭增(zēng)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(er)大類:标準的💁和(he)非标🐉準的。
所謂(wei)标準檢測件是(shi)隻要按照标準(zhun)文件設計、制造(zao)、安裝和使用,無(wu)須經實流标定(dìng)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(shàng)未列入标準中(zhong)🤩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(lei)流量儀表中其(qi)使用量占居*。近(jin)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(ying)用多的孔闆式(shì)流量計結構牢(lao)固,性能穩定可(kě)靠,使用壽命長(zhǎng);
(2)應用範圍廣泛(fàn),至今尚無任何(he)一類流量計可(ke)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(piān)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(ya)損大(指孔闆、噴(pēn)嘴等)。
注：一種新(xin)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(bèi)，小直管段可以(yǐ)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(yong)概況:
差壓式流(liu)量計應用範圍(wéi)特别廣泛,在封(feng)閉管道的流量(liang)🍓測量中各種對(dui)象都有應用,如(rú)流體方面:單相(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(fāng)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(chēng)轉子流量計,是(shì)變面積式流量(liang)計的一✌️種,在一(yi)☀️根由下向上擴(kuò)大的垂直錐管(guǎn)中,圓形橫截☎️面(miàn)的♊浮子的重力(lì)是🈲由液體動力(lì)承受的,從而㊙️使(shǐ)浮子可以在錐(zhui)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(kuān)廣的一類流量(liang)計,特别在小、微(wei)流量方面有舉(ju)足輕重的作用(yòng)。
80年代中期,日本(ben)、西歐、美國的銷(xiāo)售金額占流量(liang)儀表的15%~20%。中國産(chǎn)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(bō)璃錐管浮子流(liu)量計結構簡單(dan),使用方便,缺點(dian)是耐壓💞力低,有(you)玻璃管易碎的(de)較大風險;
(2)适用(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(pai)量流量計,簡稱(chēng)PD流量計,在流量(liàng)儀表中是精度(dù)高的一類。它利(lì)用機械測量元(yuán)件把流體連續(xù)💞不斷地分割成(cheng)單個已知的體(tǐ)積部🏃♂️分,根據測(cè)量室💯逐次重複(fu)地充滿和排放(fàng)該體積部分流(liú)體的次數來測(ce)🤩量流體體積總(zǒng)量。
容積式流量(liàng)計按其測量元(yuán)件分類,可分爲(wei)橢圓齒輪流🐕量(liàng)計、刮闆流量計(jì)、雙轉子流量計(jì)、旋轉活塞流量(liàng)計、往複活塞流(liú)量計、圓盤流量(liàng)計、液封轉筒式(shi)流量計、濕式氣(qì)量計及膜㊙️式氣(qi)量計等。
優點:
(1)計(jì)量精度高;
(2)安裝(zhuang)管道條件對計(ji)量精度沒有影(yǐng)響;
(3)可用于高粘(zhān)度液體的測量(liàng);
(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(liang),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(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(liu)體;
(5)産生噪聲及(jí)振動。
應用概況(kuàng):
容積式流量計(ji)與差壓式流量(liang)計、浮子流量計(jì)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(tiān)然氣等)的總量(liàng)測量🥵。
工業發達(da)國家近年PD流量(liàng)計(不包括家用(yòng)煤氣表和家用(yòng)水表)的銷售金(jīn)額占流量儀表(biao)的13%~23%;我國約占20%,1990年(nián)産量(不包括家(jia)用煤氣表)估計(jì)爲34萬台,其中橢(tuǒ)圓齒輪式和腰(yao)輪式分别約占(zhan)70%和20%。
3.4 渦輪流量計(ji)
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(gǎn)受流體平均流(liu)速,從而且推導(dao)出流量或⛷️總量(liàng)的儀表。
一般它(ta)由傳感器和顯(xiǎn)示儀兩部分組(zǔ)成,也可做成整(zheng)體式。
渦輪流量(liang)計和容積式流(liú)量計、科裏奧利(li)質量流量計稱(chēng)爲流⛱️量計中三(sān)類重複性、精度(dù)佳的産品,作爲(wei)類型流量⭕計之(zhi)一,其㊙️産品已發(fā)展爲多品種、多(duō)系列❤️批量生産(chǎn)的規模。
優點:
(1)高(gao)精度,在所有流(liu)量計中,屬于精(jīng)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(diǎn):
(1)不能長期保持(chí)校準特性;
(2)流體(tǐ)物性對流量特(te)性有較大影響(xiǎng)。
應用概況:
渦輪(lún)流量計在以下(xia)一些測量對象(xiang)獲得廣泛應用(yong)❌: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(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(liáng)的天然氣計量(liang)儀表。
3.5電磁流量(liang)計
電磁流量計(ji)是根據法拉弟(di)電磁感應定律(lü)制成的一種測(cè)👈量導電性液體(ti)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(liu)、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(zài)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(duàn)光滑直管,不會(huì)阻塞,适用于測(cè)量含固體顆粒(lì)的液固二相流(liú)體,如紙漿、泥漿(jiāng)、污水等;
(2)不産生(sheng)流量檢測所造(zào)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(liú)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(kuān);
(5)可應用腐蝕性(xìng)流體。
缺點:
(1)不能(néng)測量電導率很(hen)低的液體,如石(shí)油制品;
(2)不能測(cè)量氣體、蒸汽和(he)含有較大氣泡(pao)的液體;
(3)不能用(yong)于較高溫度。
應(yīng)用概況:
電磁流(liú)量計應用領域(yù)廣泛,大口徑儀(yi)表較多應用于(yú)給排🤩水工程;中(zhong)小口徑常用于(yú)高要求或難測(ce)場合,如鋼鐵工(gōng)業✏️高爐風口冷(leng)卻水控制,造紙(zhǐ)工業測量紙漿(jiang)‼️液和黑液,化學(xué)工業的🈲強腐蝕(shi)📞液,有色冶金工(gong)業的礦漿;小口(kǒu)徑、微小口徑常(cháng)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(wō)街流量計
渦街(jiē)流量計是在流(liu)體中安放一根(gen)非流線型遊渦(wō)👉發🔞生體,流🌈體在(zai)發生體兩側交(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(jie)流量計按頻率(lü)檢出方式可分(fèn)爲:應力式、應變(biàn)式、電容🈚式、熱敏(min)式、振動體式、光(guāng)電式及超聲式(shi)等。
渦街流量計(ji)是屬于年輕的(de)一類流量計,但(dàn)其發展迅速,目(mù)前已成爲通用(yòng)的一類流量計(ji)。
優點:
(1)結構簡單(dān)牢固;
(2)适用流體(tǐ)種類多;
(3)精度較(jiao)高;
(4)範圍度寬;
(5)壓(yā)損小。
缺點:
(1)不适(shì)用于低雷諾數(shu)測量;
(2)需較長直(zhi)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(xiàng)流中尚缺乏應(ying)用經驗。
3.7 超聲波(bo)流量計
超聲波(bō)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(lǐ)超聲流量計可(kě)分爲傳播速⭐度(du)差🐪法(直💚接時差(cha)法、時差法、相位(wèi)差法和頻差法(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(yīn)儀表流通通道(dao)未設置任何阻(zu)礙件,均屬*流量(liàng)計,是适于解決(jué)流量測量困難(nán)問題的一類流(liu)量計,特别在大(dà)口徑流量測量(liang)方面有較突出(chu)的優點,近年來(lai)它是發展迅速(su)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(wu)阻撓測量的電(dian)磁流量計是一(yī)種補充。
缺點:
(1)傳(chuán)播時間法隻能(néng)用于清潔液體(ti)和氣體;而多普(pu)勒法隻能🔞用于(yu)測量含有一定(ding)量懸浮顆粒和(hé)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(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(mian)在高壓天然氣(qi)領域已有使用(yong)良好的經驗;
(3)多(duo)普勒法适用于(yú)異相含量不太(tai)高的雙相流體(tǐ),例🙇♀️如:未處理🥵污(wu)水、工廠排放液(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(ào)利質量流量計(jì)
科裏奧利質量(liàng)流量計(以下簡(jiǎn)稱CMF)是利用流體(ti)在振動管中流(liu)動時,産生與質(zhì)量流量成正比(bi)的科裏奧利力(li)原理制成的一(yī)種直接式質量(liàng)流量儀表。
我國(guó)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(chǎng);還有幾家制造(zào)廠組建合資企(qi)業或引用生産(chǎn)系列儀表。
熱式(shi)氣體質量流量(liang)計
熱式流量計(ji)傳感器包含兩(liǎng)個傳感元件，一(yi)個速度傳⛱️感器(qi)和一個溫度傳(chuán)感器。它們自動(dòng)地補償和校正(zheng)氣體溫度變🆚化(hua)。儀表的電加熱(re)部分将速度傳(chuán)感器加熱到高(gao)于工況溫度的(de)某🙇🏻一個定值，使(shǐ)速度傳感器和(hé)測量工況溫🔆度(dù)的傳感器之間(jiān)形🔴成恒定溫差(cha)。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(zhi)，與流過氣體的(de)質🌈量流量成正(zheng)比。
熱式氣體質(zhi)量流量計即Mass Flow Meter(縮(suō)寫爲MFM)，它是氣體(ti)流量計❌量中新(xīn)型儀表，區别于(yu)其它氣體流量(liàng)計不需要進行(hang)壓力和溫度修(xiu)正㊙️，直接🈲測量氣(qi)體的質量流量(liang)，一支傳感器可(ke)以做到量程從(cóng)極低到高㊙️量程(chéng)。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(shi)用于測量和控(kong)制氣體質量流(liú)量的新🔅型儀表(biao)。可用于石油、化(hua)工、鋼鐵、冶金、電(diàn)力、輕工、醫藥、環(huán)保等工業部門(mén)的空氣、烴類氣(qì)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(wen)壓補償
應 用
•工(gong)業管道中氣體(tǐ)質量流量測量(liàng) •煙囪排出的煙(yān)氣流速測量
•煅(duàn)燒爐煙道氣流(liú)量測量 •燃氣過(guò)程中空氣流量(liàng)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(lǐ)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(ce)量❌
•天然氣、火炬(ju)氣、氫氣等氣體(tǐ)流量測量
•啤酒(jiu)生産過程中二(er)氧化碳氣體流(liú)量測量
•水泥、卷(juàn)煙、玻璃廠生産(chan)過程中氣體質(zhi)量流量測量
如(rú)：美國SIERRA
中國DSN
3.9 明渠(qu)流量計
與前述(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(fei)滿管态流動的(de)水路稱作明渠(qú),測量明渠中水(shui)流🐪流量的稱作(zuò)☀️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(liú)量計應用場所(suo)有城市供水引(yǐn)水渠;火電廠引(yǐn)🍓水和排水渠、污(wu)水治理流入和(he)排放渠;工礦企(qi)業水排放以💯及(jí)水📐利工程和農(nong)業灌溉用渠道(dào)。有人估計1995台,約(yue)占流量儀表整(zhěng)體的1.6%,但是國内(nei)應用尚無估計(jì)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(di)導⛷️電🌈液🌈體流量(liang)測量的靜電流(liú)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(hé)便可知道測量(liang)管内的電荷。他(ta)們分别作了内(nei)徑4~8mm銅、不鏽鋼等(děng)金屬和塑料測(ce)量管儀表的實(shi)流試驗,試驗表(biǎo)明流量與電荷(he)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(dòng)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(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(biǎo)式流量傳感器(qi)
(tachmetric flowrate sensor)
它是由俄羅斯(si)科學工程中心(xin)工業儀表公司(sī)開發，是基于懸(xuán)浮效應理論研(yan)制的。該儀表已(yi)在若幹現場成(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(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)
國(guo)外CMF已發展30餘系(xi)列，各系列開發(fā)在技術上着眼(yan)點在于:流♈量檢(jiǎn)測測量管結構(gòu)上設計創新;提(tí)高儀表零點穩(wen)定性和精确度(du)等性能;增加測(ce)量管撓度,提高(gāo)靈敏度;改善測(cè)量管應力分布(bu),降低疲勞損壞(huài),加🈲強抗振動幹(gàn)擾能力等。
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(ling)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(zhàn)16%~20%。
我國近年發展(zhan)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(xiào)驗口徑3m的設備(bei)能力。
5.3 渦街流量(liàng)計(USF)
USF在60年代後期(qī)進入工業應用(yòng),80年代後期起在(zai)各國流量👄儀表(biao)銷售👄金額中已(yi)占4%~6%。1992年世界範圍(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(tai)。
5.4威力巴流量計(ji)
威立巴流量計(jì)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(kě)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(duo),至今尚無一種(zhong)對于任何場合(hé)🐪都适用的流量(liang)計。
每種流量計(jì)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(qíng)👈況,并要兼顧考(kao)慮其它因素,這(zhe)樣測量才會準(zhǔn)确;
(2)努力研制新(xin)型儀表,使其在(zai)現有的基礎上(shàng)更加完善⚽。
差壓(ya)式流量計
差壓(yā)式流量計(以下(xia)簡稱DPF或流量計(ji))是根據安裝于(yu)管道中流量檢(jiǎn)測件産生的差(cha)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(liu)量的儀表。DPF由一(yi)次裝置(檢測件(jian))和💛二次裝置(差(cha)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(jì)、文丘裏管流量(liang)計及均速管流(liu)量計等。二🈲次裝(zhuāng)置爲各種機械(xiè)、電子、機電一體(ti)式差壓計，差壓(yā)變送器和⚽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(huà))程度很高的種(zhong)類規格龐雜的(de)一大類儀表。差(chà)壓計既可⭐用于(yu)測量流量💘參數(shù)💔，也可測量其他(tā)參數(如壓力、物(wù)位、密度等)。
DPF按其(qi)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(li)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(ya)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(biāo)準型和非🐉标準(zhǔn)型🐅兩大類。所謂(wei)标準節流裝置(zhi)是指按照标準(zhun)文件設計、制造(zào)、安裝和✉️使用，無(wú)須經實流校準(zhǔn)即可确定其流(liu)量♌值并估算流(liu)量測量誤差，非(fēi)标準節流裝置(zhi)是成熟程度較(jiào)差，尚未列入标(biao)準文件中的🈲檢(jian)測件。
标準型節(jie)流式DPF的發展經(jing)過漫長的過程(chéng)，早在20世紀20年代(dài)，美國🌈和歐洲即(ji)開始進行大規(guī)模的節流裝置(zhì)試驗🙇🏻研究。用得(de)㊙️普遍的節流裝(zhuāng)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(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(xing)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(cù)進檢測件的理(li)論🐕和實踐向深(shen)度和⭕廣度拓展(zhǎn)，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(jiē)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(kong)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(lei)檢測件的當代(dai)科學與生産的(de)技術水平。但是(shì)從ISO 5167正式頒布之(zhi)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(shi)驗數據的陳舊(jiù)性 ISO 5167中采用的數(shu)據大多是30年代(dài)的試驗結果🚶，今(jin)天無論節流裝(zhuang)置制造技術，流(liu)量試驗設備及(ji)實✌️驗技術都🔞有(you)巨大的進步，重(zhòng)新進行系統地(di)試驗以獲得更(gèng)高精📐确度及更(geng)可靠的數據是(shi)必要的。進入🚶♀️80年(nian)代美國🏃和歐洲(zhōu)都進行大規模(mó)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(du)規定的問題 在(zai)ISO投票通過ISO 5167時，美(měi)國投了反⛱️對🐇票(piào)，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(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(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(bi)值β、取壓裝置、雷(léi)諾數、節流件安(an)裝☀️偏心度、前後(hou)阻流件類型及(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(tuan)流度等，衆多因(yīn)素🌈影響錯綜複(fú)雜，有的參數難(nán)以直接測量，因(yin)此标準中有些(xiē)✉️規定并非科學(xue)地确定，而是爲(wei)了取得一緻🌈，不(bu)得不人爲地确(què)定。*流量專家斯(si)賓塞(E.A.Spencer)提出一系(xì)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(rui)度🔴、管道粗糙度(dù)、上遊流🏃🏻♂️速分布(bù)及流動調整器(qì)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(shi)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(ren)爲必須使流量(liang)測量工作者、流(liú)體力學與計算(suàn)機技術工作者(zhe)緊🐇密合作共同(tong)🌈攻關才能解決(jue)此問題。
20世紀80年(nián)代美國和歐洲(zhōu)開始進行大規(gui)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(yan)的目的🐕是用現(xian)代新測試設備(bèi)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(shì)驗研究，爲修訂(dìng)ISO 5167打下技術基礎(chǔ)。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(biān)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(háng)的ISO/TC30/SC2會議上審查(chá)通過爲DIS(标準草(cǎo)案)，但是會議認(rèn)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(er)知。ISO 5167新标準在标(biao)準的兩個核心(xin)内容皆有實質(zhì)性變化✊，一是孔(kǒng)闆的流出系數(shu)公式，用Reader-Harris/Gallagher計算🈲式(shi)(R-G式)代替Stolz計算式(shi)，另一爲節流裝(zhuang)置上遊側直管(guǎn)段⛱️長度的規定(ding)以及流動調整(zhěng)器的使用等。
我(wo)們通常稱ISO 5167(GB/T2624)中所(suo)列節流裝置爲(wei)标準節流裝置(zhì)，其他的都稱爲(wèi)非标準節流裝(zhuang)置，應該指出，非(fei)标準節流裝置(zhi)不💁僅是指那些(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(yīng)稱爲非标準節(jie)流裝置，例如，标(biāo)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(zhi)有以下一些種(zhǒng)類：
1)低雷諾數用(yòng) 1/4圓孔闆，錐形入(rù)口孔闆，雙重孔(kong)闆，雙斜孔闆，半(ban)圓孔闆等；
2)髒污(wu)介質用 圓缺孔(kǒng)闆，偏心孔闆，環(huan)狀孔闆，楔形孔(kong)🏃🏻♂️闆，彎管節流♌件(jian)等；
3)低壓損用 羅(luo)洛斯管，道爾管(guǎn)，道爾孔闆，雙重(zhòng)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(duān)頭孔闆，端頭噴(pen)嘴，Borda管等；
6)寬範圍(wei)度節流裝置 彈(dan)性加載可變面(mian)積可變壓頭流(liú)量計(線性孔闆(pan))；
7)毛細管節流件(jian) 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(lǐ)噴嘴；
10)混相流節(jie)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(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(shu)報告發表。可以(yǐ)💞預見，今後有可(kě)能若幹較爲成(chéng)熟的非标準🛀🏻節(jiē)流裝置會晉升(shēng)爲标準型的。
20世(shi)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(liang)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(měi)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(liu)體，當它流經管(guǎn)道内的節流件(jiàn)時，如✌️圖4.1所示，流(liú)速将在節流件(jian)處形成局部收(shōu)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(yā)差愈大，這樣可(kě)依據壓差來衡(héng)量流量的大小(xiao)。這種測量方法(fǎ)是以流動💘連續(xù)性方程❤️(質量守(shǒu)恒定律)和伯努(nǔ)利方程(能量守(shou)恒定律)爲基礎(chǔ)的。壓差的大小(xiao)不僅與流量還(hái)與其他許多因(yīn)🌍素有關🚩，例如當(dāng)💰節流裝置形式(shì)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(li)分布
2.2 流量方程(chéng)
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(liang)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(he)統計量(C、ε)兩類。
(1)實(shi)測量
1)d、D 式(4.1)中d與流(liú)量爲平方關系(xì)，其精确度對流(liú)量總精度影響(xiǎng)較大，誤差值一(yi)般應控制在±0.05%左(zuǒ)右，還應計及工(gōng)作溫度對材料(liao)熱膨脹的影響(xiang)。标準規定管道(dào)内徑💁D必須實測(cè)，需在上遊管段(duan)的幾個截面上(shàng)進行多次㊙️測量(liang)求其平均值，誤(wu)差不應大于±0.3%。除(chú)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(liu)件上遊通道造(zao)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(shi)，在現場配管應(yīng)充分注意這個(ge)問題。
2)ρ ρ在流量方(fang)程中與P是處于(yu)同等位置，亦就(jiù)是說，當追求差(cha)壓變送器高精(jing)度等級時，絕不(bu)要忘記ρ的測量(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(cha)壓P的精确測量(liàng)不應隻限于選(xuan)用一台高精度(du)差🔞壓🌈變送器。實(shí)際上差壓變送(sòng)器能否接受到(dao)真實的差壓值(zhí)還決定于一系(xi)列✨因素，其中正(zheng)确的取壓孔及(ji)引壓管線的制(zhi)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(què)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(liang)(指按标準設計(ji)制造安裝，不🔴經(jing)🙇🏻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(bu)相符合。它們的(de)偏離是由設計(jì)、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(jiē)全部嚴格遵循(xun)标準的規定，其(qi)⁉️實際值才會✉️與(yǔ)标準确定的值(zhi)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(pian)離，有的可定量(liang)估算(可進行💛修(xiu)🌈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(shi)中，有時不僅是(shi)一個條件偏離(li)，這就帶來非常(chang)複雜的情況，因(yin)爲一般資料中(zhong)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(péng)脹性系數ε是對(dui)流體通過節流(liu)件時密度發生(shēng)變🌂化而🔆引🥰起的(de)流出系數變化(huà)的修正，它的誤(wù)差由兩部分組(zǔ)成：其一爲常用(yong)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(hua)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(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(fèn)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(lì)式；4)離心式；5)動壓(yā)增益式；6)射流式(shi)
按結構形式分(fen)類 1)标準孔闆；2)标(biāo)準噴嘴；3)經典文(wen)丘裏管；4)文丘🐅裏(li)噴嘴；5)錐形入口(kǒu)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(zheng)♉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(zhì)；17)臨界流節流裝(zhuāng)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(jiē)流💛裝置；4)低壓損(sun)節流裝置；5)小管(guan)徑節流裝置；6)寬(kuān)範圍度節流裝(zhuāng)置；7)臨界流節流(liu)裝置；
3.1 按産生差(chà)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(ya)力能轉變爲動(dong)能以🌂産生差壓(yā)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(yā)頭式 依據動壓(yā)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(máo)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(yī)據彎曲管或環(huan)狀管産生離心(xīn)力原理形成的(de)壓差工🔆作，如彎(wān)管流量計，環形(xing)管流量
計等。
5)動(dong)壓增益式 依據(ju)動壓放大原理(li)工作，如皮托-文(wen)丘⭕裏管。
6)射流式(shi) 依據流體射流(liú)撞擊産生原理(li)工作，如射流式(shi)差📐壓流❤️量計。
3.2 按(an)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(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(jiǎo)💞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(ge)方向的任一個(ge)方向測量🌈流量(liàng)，可采用♻️對稱孔(kǒng)闆，節流孔的兩(liǎng)個邊緣均符合(he)☂️直角邊緣孔闆(pan)上遊邊緣的特(tè)性，且孔闆全部(bu)厚度不超過節(jiē)流孔的厚度。
圖(tu)4.2 标準孔闆
圖4.3 孔(kǒng)闆的三種取壓(ya)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(shàng)遊面由垂直于(yú)軸的平面、廓形(xíng)爲圓周的🧑🏾🤝🧑🏼兩段(duàn)弧♌線所❓确定的(de)收縮段、圓筒形(xing)喉部和凹槽組(zu)成的⛱️噴嘴。ISA 1932噴嘴(zui)🔆的取⁉️壓方式僅(jin)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(zuǐ)。長徑噴嘴的取(qǔ)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(duàn)E組成，如圖4.6 所示(shi)。根據不同的加(jia)💛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(gōng)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(guān)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(kuai)倒裝的标準孔(kong)闆，其結構如圖(tu)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(zhu) 入 口 機械加工(gōng)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(zhě) L2≥D(入口直徑) L2≥D(入口(kou)直徑)
3 R1=1.375D+20% R1<0.25D R1=0,焊縫除外(wai)
4 R2=3.625d至3.8d R2<0.25D R2=0,焊縫除外
圖(tú)4.6 經典文丘裏管(guǎn)
圖4.7 文丘裏噴嘴(zui)
圖4.8 錐形入口孔(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(xian)；6-流向；7-取壓口；8-孔(kǒng)闆；
X-帶環隙的夾(jiá)持環；Y-單獨取壓(ya)口
超聲波流量(liang)計的基本原理(li)及類型
超聲波(bo)在流動的流體(ti)中傳播時就載(zai)上流體流速的(de)信㊙️息。因此🆚通過(guò)接收到的超聲(shēng)波就可以檢測(cè)出流體的流速(su)，從而換算成流(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(ji)相關法等不同(tong)類⁉️型的超聲🧡波(bō)流量計。起聲波(bo)流🙇🏻量計是近十(shí)幾年來随着集(ji)成電路技術迅(xun)速發展才開始(shi)應用的一種
非(fēi)接觸式儀表，适(shì)于測量不易接(jiē)觸和觀察的流(liú)體以及大管徑(jing)流量。它與水位(wèi)計聯動可進行(háng)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(tǐ)的流動狀态，不(bu)産生附加阻力(lì)，儀表的🍓安裝及(jí)檢💘修均可不🔞影(ying)響生産管線運(yun)行因而是一種(zhǒng)理想的節能型(xíng)流量計。
*，目前的(de)工業流量測量(liang)普遍存在着大(da)管徑、大流量測(ce)☔量困難❄️的問題(tí)，這是因爲一般(ban)流量計随着測(ce)量管徑🌈的增大(da)會💯帶來制造❓和(he)運輸上的困難(nan)，造價提高、能損(sǔn)加大、安裝不僅(jǐn)這些缺點，超聲(shēng)波流量計均🆚可(kě)避免。因爲各類(lèi)超聲波流量計(ji)均可管外安裝(zhuang)、非接觸測流，儀(yi)表造價基本上(shàng)與被測管道口(kou)徑大小無關，而(ér)其它類型的流(liú)量計随着口徑(jing)增加，造價大🌏幅(fú)度增加，故口徑(jìng)越大超🧑🏾🤝🧑🏼聲波流(liu)量☔計比相同功(gong)能其它類型流(liú)量計的功能價(jià)格比越*。被認爲(wèi)是較好的大管(guǎn)徑流量測量儀(yi)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(wu)水等髒污流的(de)測量。在發電廠(chang)中，用便攜式超(chāo)聲波流☔量計測(cè)量水輪機進水(shui)量、汽輪✌️機循環(huan)水量等大管徑(jing)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(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(dou)可适用。
另外，超(chao)聲測量儀表的(de)流量測量準确(que)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(you)可🔴制成非接觸(chù)及便攜式測量(liang)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(dǎo)電性、放射性⭕及(jí)易燃易爆介質(zhi)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(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(yí)表不可比拟的(de)。超聲波流量計(ji)具有上述一些(xie)優點因此它越(yuè)來越受到重視(shì)并且向産品系(xì)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(bao)型、濕式型儀表(biǎo)以适應不同介(jiè)質，不同場合和(he)不同管道條件(jiàn)的流量🌈測量。
超(chao)聲波流量計目(mù)前所存在的缺(quē)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(qi)與管道之間的(de)耦合材料耐溫(wen)程度的限制，以(yǐ)及高溫下被測(cè)流體傳聲速度(du)的原💜始數據不(bu)全。目前我國隻(zhī)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(bǐ)一般流量計複(fú)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(mǐ)，而聲波在液體(tǐ)中的傳播速度(dù)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(yao)求測量流速的(de)準确度☀️爲1%，則對(duì)聲速的測量準(zhun)确度需爲10-5～10-6數量(liàng)級，因此必須有(yǒu)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(shù)迅速發展的前(qián)題🤩下才能得到(dao)實際應🧑🏾🤝🧑🏼用的原(yuan)😍因。
超聲波流量(liàng)計由超聲波換(huan)能器、電子線路(lù)及流量🌂顯示和(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(jiang)其發射到被測(cè)流體中，接收器(qì)接🌂收到的超聲(shēng)波信号，經電子(zi)線路放大并轉(zhuǎn)換爲代表流✉️量(liàng)的電信号供給(gěi)顯示和積算儀(yi)表進行顯示和(hé)積算。這樣就實(shi)現了流量的檢(jian)測和顯示。
超聲(shēng)波流量計常用(yong)壓電換能器。它(ta)利用壓電材料(liao)的壓電效🔴應，采(cǎi)用适出的發射(she)電路把電能加(jia)到發射換能器(qi)🧑🏾🤝🧑🏼的壓電元件上(shang)，使其産生超聲(sheng)波振勸。超聲波(bō)以某一角度射(shè)入🎯流體中傳播(bo)，然後由接收換(huàn)能器接收，并經(jing)壓電🏃元件變爲(wei)電能，以便檢測(cè)。發射換能器利(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(ya)電元件常做成(chéng)圓形薄片，沿厚(hòu)度☀️振✏️動。薄片直(zhí)徑超過厚度的(de)10倍，以保證振動(dòng)的✔️方向性。壓電(dian)元件材料多采(cai)用锆钛酸鉛。爲(wei)固定壓電元件(jiàn)，使超聲波以合(he)适的角度射入(rù)到流體🐇中，需把(ba)元✌️件故人聲楔(xiē)中，構成換能器(qì)整體(又稱探💋頭(tou))。聲楔的材料不(bu)僅要求強度高(gao)、耐老🔆化，而且要(yao)求💋超聲波經聲(sheng)🌍楔💋後能量損失(shī)小即透射系數(shù)接💞近1。常☁️用的聲(sheng)楔材料是有機(ji)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(ji)的電子線路包(bao)括發射、接收、信(xìn)号處理㊙️和顯示(shì)✍️電路。測得的瞬(shùn)時流量和累積(ji)流量值用數字(zi)🌏量或模拟㊙️量顯(xian)示。
根據對信号(hao)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(bao)括：直接時差法(fǎ)、時差法、相位差(chà)法、頻差法)波束(shù)偏移法、多普勒(lè)法、相關法、空間(jian)濾波法及💯噪聲(sheng)法🔞等類型，如圖(tú)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(ge)便宜但準确度(du)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(chà)法、頻差法和相(xiàng)位差法🛀🏻的基本(ben)原理都是通過(guò)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(tǐ)的流速的，故又(you)統🏃🏻稱爲傳播🚶♀️速(sù)度差法。其中頻(pin)差法和時差法(fǎ)克🏃🏻♂️服了聲速随(sui)流體溫度變化(hua)帶㊙️來的誤差，準(zhǔn)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(chuan)播速度差撥又(you)分爲：Z法(透過💰法(fǎ))、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(ti)中的傳播方向(xiang)随流體流速變(biàn)化而産生偏移(yi)來反映流體流(liú)速的，低流速時(shi)，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(li)，通過測量不均(jun)勻❤️流體中散射(shè)體散射的超聲(sheng)波多普
勒頻移(yi)來确定流體流(liu)量的，适用于含(han)懸浮顆粒、氣泡(pao)等流體流🔆量測(cè)量。相關法是利(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(zhong)的聲速無關，因(yīn)而與流體溫度(du)，濃度等㊙️無關，因(yīn)而測量準确度(dù)高，适用㊙️範圍廣(guang)。但🌈相關器價格(ge)貴，線路比較複(fu)雜。在微處理機(ji)普及應用後，這(zhe)個缺點可以克(kè)服。噪聲🧑🏾🤝🧑🏼法(聽音(yin)法)是利用管道(dao)内流體流動時(shí)産生的噪聲與(yu)流體的流速有(you)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(dan)準确度低。
以上(shàng)幾種方法各有(you)特點，應根據被(bèi)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(que)度的要求等因(yīn)素進🌈行選🔴擇。一(yī)㊙️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(duo)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(zé)原則一般是：當(dang)流體沿管軸平(píng)行流動時，選用(yòng)Z法；當流動方向(xiang)與管鈾不平行(háng)或管路安裝地(di)點使換能器安(ān)裝間隔受到限(xiàn)制時👄，采用V法或(huo)X法。當流場分布(bù)不均勻而表前(qián)❄️直管段又較短(duǎn)時，也可采用多(duo)聲道(例如雙聲(sheng)道或四聲道)來(lai)🏃克服流速擾動(dòng)帶來的流量測(cè)量誤差。多普勒(lè)法适🏃🏻♂️于測量兩(liǎng)相流，可避免常(cháng)規儀表由懸浮(fú)粒或氣泡造成(chéng)💋的堵塞、磨損、附(fù)着而不能運行(háng)的弊病，因而得(dé)♍以迅速發♋展。随(sui)着工業的發展(zhǎn)及節能工🌍作的(de)開展，煤油混合(hé)(COM)、煤水👌泥合(CWM)燃料(liào)的輸送和應用(yòng)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(shēng)波流🈚量計應用(yong)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(liú)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(zhuǎn)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(guǎn)段的要求V錐流(liu)量計是🛀🏻低，而電(dian)磁、渦街、孔闆等(děng)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(liàng)計等的直管段(duàn)要求就更高，高(gao)要求直管段是(shì)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(gong)礦的流量計。
現(xiàn)在流量計所需(xu)要的參數：
1、被測(cè)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(jie)質的流量
5、要求(qiu)的測量精度
6、現(xian)場工礦情況
