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(biao)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(jīng)确的使用，流量(liàng)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(zhong)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(qì)壓式流量計。
二(er)、石油、柴油等油(you)品介質，應選擇(ze)的流量計品種(zhong)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(dà)的介質❗，應選擇(zé)的流量計品種(zhong)是：電磁流量計(ji)。 四、自來水大流(liú)量🔞的介質，應選(xuan)擇的流📧量計品(pin)種是：适用選型(xing)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(ye)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(yong)♋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(zé)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(liàng)帶有氣泡的💁流(liu)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(zé)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(pǐn)種是：1、抗酸堿内(nèi)襯的電磁流量(liàng)計。2、外夾式超聲(shēng)波流量計。
用以(yǐ)測量管路中流(liú)體流量(單位時(shí)間内通過的流(liú)體體積)的儀表(biao)。有轉子流量計(jì)、節流式流量計(ji)、細縫流量計、容(róng)積流量計、電磁(ci)📐流量計、超聲波(bo)流量計和堰等(deng)。
流量測量方法(fǎ)和儀表的種類(lèi)繁多,分類方法(fa)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(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(liàng)儀表。
這60多種流(liú)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(huà)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(liang)測量和流量🌈測(ce)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(jiān)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(er)☂️總量表亦備有(you)流量發訊裝置(zhì)。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(yuán)理、聲學原理、電(dian)學原理、光學原(yuan)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(jì)、差壓式流量計(jì)、浮子流量計、渦(wō)輪流量計、電磁(ci)流量計、流體🤩振(zhen)蕩流量計中的(de)渦街流量計、質(zhi)量流量🎯計和插(chā)入式流量計、探(tàn)針式流量計，來(lai)❌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(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(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(dui)差壓式🔞流量計(ji)分類,如孔闆流(liu)量計、文丘裏流(liu)量計、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(tǐ)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(gé)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(can)數(如壓♉力、物位(wei)、密度等)。
差壓式(shì)流量計的檢測(ce)件按其作用原(yuán)理可分爲:節🌈流(liú)裝置、水力💁阻力(li)式、離心式、動壓(yā)頭式、動壓頭增(zeng)益🤩式及射流式(shi)幾大類。
檢測件(jian)又可按其标準(zhun)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(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(dìng)即可确定其流(liu)量值和估算測(cè)量誤♍差。
非标準(zhun)檢測件是成熟(shú)程度較差的,尚(shàng)未列入标準✊中(zhōng)的檢測🌂件🌈。
差壓(ya)式流量計是一(yī)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(yòng)量百分數逐漸(jian)下降,但目前仍(réng)是重要的一類(lèi)流量計。
優點:
(1)應(yīng)用多的孔闆式(shì)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(fan),至今尚無任何(hé)一類流量計可(ke)與之相比拟🔞;
(3)檢(jian)測件與變送器(qi)、顯示儀表分别(bie)由不同廠家生(shēng)産,便于規模經(jing)濟生産。
缺點:
(1)測(ce)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(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(jì)，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(shī)1/3。壓力恢複快2倍(bèi)，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(yong)概況:
差壓式流(liú)量計應用範圍(wei)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(ru)流體方面:單相(xiàng)👈、混相、潔淨、髒污(wū)、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(dào)幾m;流動條件方(fang)面:亞音速、音速(sù)💃、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(cheng)轉子流量計,是(shi)變面積式流量(liàng)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(lì)承受的,從而使(shǐ)浮子可以在錐(zhuī)管内自由地👄上(shang)升和下降。
浮子(zǐ)流量計是僅次(cì)于差壓式流量(liàng)計應用範圍寬(kuān)🚶♀️廣的🐪一類流🙇♀️量(liàng)計,特别在小、微(wēi)流量方面有舉(ju)足輕重的作用(yong)。
80年代中期,日本(běn)、西歐、美國的銷(xiāo)售金額占流量(liàng)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(wèi)玻璃錐管浮子(zi)流量計。
特點:
(1)玻(bō)璃錐管浮子流(liú)量計結構簡單(dan),使用方便,缺點(diǎn)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(di)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(li)用機械測量元(yuán)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(cè)量室逐次重複(fu)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(zong)量。
容積式流量(liang)計按其測量元(yuan)件分類,可分爲(wei)橢圓齒輪流量(liang)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(liu)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(qi)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(yǐng)響;
(3)可用于高粘(zhan)度液體的測量(liàng);
(4)範圍度寬;
(5)直讀(du)式儀表無需外(wài)部能源可直接(jiē)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(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(bù)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(jì)與差壓式流量(liang)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(ang)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(jì)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(shì)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(xian)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(liu)量計、科裏奧利(li)質量流量計🛀🏻稱(cheng)爲流量計中三(san)類重複性、精度(dù)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(duo)系列批量生産(chǎn)的規模。
優點:
(1)高(gāo)精度,在所有流(liú)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(néng)力好;
(4)範圍度寬(kuan);
(5)結構緊湊。
缺點(dian):
(1)不能長期保持(chí)校準特性;
(2)流體(ti)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(xià)一些測量對象(xiàng)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(zhou)和美國,渦輪流(liu)量計在用量上(shang)是僅次于孔闆(pǎn)流量計的天然(rán)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(cùn),壓力從0.8~6.5MPa的氣體(tǐ)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(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(tǐ)的儀表。
電磁流(liú)量計有一系列(lie)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(zhòng)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(shù)💛不斷上升。
優點(dian):
(1)測量通道是段(duan)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(jiang)、污水等;
(2)不産生(sheng)流量檢測所造(zao)成的壓力損失(shī),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(wen)度、壓力和電導(dǎo)率變化的明顯(xiǎn)影響;
(4)流量範圍(wéi)大,口徑範圍寬(kuān);
(5)可應用腐蝕性(xing)流體。
缺點:
(1)不能(néng)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(pao)的液體;
(3)不能用(yong)于較高溫度。
應(ying)用概況:
電磁流(liú)量計應用領域(yu)廣泛,大口徑儀(yí)表較多應用于(yu)給排水🐇工🐆程;中(zhōng)小口徑常用于(yu)高要求或難測(cè)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(jiāng)🤟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(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(sheng)要求的場所。
3.6 渦(wo)街流量計
渦街(jie)流量計是在流(liú)體中安放一根(gēn)非流線型遊渦(wo)🥵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(jiē)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(jì)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(jiào)高;
(4)範圍度寬;
(5)壓(yā)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(shu)較低(與渦輪流(liu)量計相比);
(4)儀表(biao)在脈動流、多相(xiàng)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(guan)法、空間濾法及(jí)噪聲法等。
超聲(shēng)流量計和電磁(cí)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(jue)流量測量困難(nán)問題的一💋類流(liú)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(lái)它😘是發展迅速(sù)的一類流⭐量計(jì)之一。
優點:
(1)可做(zuò)非接觸式測量(liang);
(2)爲無流動阻撓(nao)測量,無壓力損(sun)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(chuan)播時間法隻能(néng)用于清潔液體(ti)和氣體;而多普(pǔ)勒法隻能用于(yu)測量含有一定(dìng)量懸浮顆粒和(hé)氣泡的液體♌;
(2)多(duō)普勒法測量精(jing)度不高。
應用概(gài)況:
(1)傳播時間法(fǎ)應用于清潔、單(dan)相液體和氣體(tǐ)。典型應用有工(gōng)廠排放液、:怪液(ye)、液化天然氣等(děng);
(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(tài)高的雙相流體(ti),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(ào)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(tǐ)在振動🏒管中流(liú)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(liang)流量儀表。
我國(guó)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(háng)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(shì)氣體質量流量(liàng)計
熱式流量計(ji)傳感器包含兩(liǎng)個傳感元件，一(yī)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(hua)。儀表的電加熱(re)部分将速度傳(chuán)感✌️器加熱到高(gāo)于工況溫度的(de)某⚽一個定值，使(shi)速度傳感器和(he)測量工況溫度(dù)的傳感器之間(jiān)形㊙️成恒定溫🤟差(chà)。當保持溫差不(bú)變時，電㊙️加熱消(xiāo)耗的能量，也可(kě)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(suo)寫爲MFM)，它是氣體(ti)流量計量中新(xīn)型儀表，區别于(yú)其它氣體流量(liàng)計不需要進行(háng)壓‼️力和🛀溫度修(xiu)正，直接測量氣(qì)體的質量流量(liang)，一🔴支傳感器可(kě)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(tǐ)質量流量計是(shi)用于測量和控(kòng)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(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(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(gōng)業管道中氣體(ti)質量流量測量(liàng) •煙囪排出的煙(yan)氣✂️流速測🈲量
•煅(duàn)燒爐煙道氣流(liu)量測量 •燃氣過(guo)程中空氣流量(liàng)測量
•壓縮空氣(qi)流量測量 •半道(dao)體芯片制造過(guo)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(tong)氣體流量測量(liàng) •燃燒鍋爐中燃(ran)燒氣體流量測(cè)量
•天然氣、火炬(jù)氣、氫氣等氣體(tǐ)流量測量
•啤酒(jiu)生産過程中二(èr)氧化碳氣體流(liu)量測量
•水泥、卷(juan)煙、玻璃廠生産(chǎn)過程中氣體質(zhì)量流量測量
如(ru)：美國SIERRA
中國DSN
3.9 明渠(qu)流量計
與前述(shù)幾種不同,它是(shi)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(qú),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(yuan)形外,還有U字形(xing)、梯形、矩形等多(duō)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(yin)水和排水渠、污(wu)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(dào)。有人估計1995台,約(yuē)占流量🏃♀️儀表整(zhěng)體的1.6%,但是國内(nèi)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(jìng)電流量計
(electrostatic flowmeter)
日本(ben)東京技術學院(yuan)研制适用于石(shí)油輸送管線低(dī)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(liang)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(tā)❓們分🈲别作了内(nèi)徑4~8mm銅、不鏽🐉鋼等(děng)金屬和塑料測(cè)量管儀表的實(shí)流試驗,試驗表(biao)明流💃🏻量與電㊙️荷(he)之間接近于線(xian)性。
4.2 複合效應流(liu)量儀表
(combined effects meter)
該儀表(biǎo)的工作原理是(shi)基于流體的動(dong)量和壓力作用(yòng)于儀表腔體産(chan)生的變形,測量(liang)複合效應的變(bian)形⛹🏻♀️求取流量。本(ben)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(qi)
(tachmetric flowrate sensor)
它是由俄羅斯(sī)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(yán)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(shuǐ)流量，連🐇續使用(yòng)8年),且還🚩在改進(jìn)以擴大❗應用領(lǐng)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(ying)用以來,使用領(ling)域日益擴展,80年(nian)代🥵後期起在各(gè)國流量儀表銷(xiāo)售金額中已占(zhan)16%~20%。
我國近年發展(zhan)迅速,1994年銷售估(gu)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(bèi)能力。
5.3 渦街流量(liang)計(USF)
USF在60年代後期(qi)進入工業應用(yong),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(jì)
威立巴流量計(ji)計采用了*符合(he)空氣動力學原(yuán)理的工程結構(gou)🤟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(lun)
由上述可知,流(liu)量計發展到今(jin)天雖然已日趨(qu)成熟,但其種類(lèi)仍然極其繁多(duo),至今尚無一種(zhǒng)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(xiàn)性。這就要❌求我(wo)😍們:
(1)在選擇儀表(biao)時,一定要熟悉(xi)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(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(shang)更加完㊙️善。
差壓(yā)式流量計
差壓(ya)式流量計(以下(xia)簡稱DPF或流量計(ji))是根據安裝于(yú)💔管🐪道中流🔞量㊙️檢(jiǎn)測件産生的差(cha)壓、已知的流體(ti)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(cha)壓轉換和流量(liàng)顯示儀表)組成(cheng)。通常以檢測件(jian)的型式對DPF分類(lèi)，如孔扳流量計(ji)、文♉丘裏管流量(liàng)計及均速管流(liú)量計等。二次裝(zhuang)置爲各種機械(xie)、電子、機電⁉️一體(tǐ)式差壓計，差壓(ya)變送器和👣流量(liang)顯示及計算儀(yi)表，它已發展爲(wei)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(yòng)原理可分爲節(jiē)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(děng)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(wèi)标準節流裝置(zhì)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(zhun)即🔅可确定其流(liú)量值并估算流(liú)量測量誤差，非(fēi)标準節流裝置(zhì)是成熟程度✉️較(jiào)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(dài)，美國和歐洲即(jí)開始進行大規(gui)模的節流裝置(zhì)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(zuǐ)，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(huà)有很深遠的意(yi)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(hui)集到一起，它促(cu)進檢測件的理(lǐ)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(nián)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(kǒng)闆、噴嘴和文丘(qiu)裏管)的理🈚論與(yu)試驗的研究成(chéng)📞果，反♈映了此類(lèi)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(zhi)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(yi)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(shu)據大多是30年代(dài)的試驗結果，今(jīn)天無論節流裝(zhuang)置制造技術，流(liú)量試驗設備及(ji)實驗技術都有(yǒu)巨大的進步，重(zhòng)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(zhōu)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(zài)ISO投票通過ISO 5167時，美(mei)🐕國🐅投🏃♀️了反❌對💁票(piào)，其主要原因是(shi)對直管段長度(dù)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(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(kong)徑與管徑的比(bi)值β、取壓裝置、雷(lei)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(jian)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(fu)雜，有的參數難(nan)以直接測量，因(yīn)此标準中有些(xiē)規定并非科學(xué)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(tǎo)的問題，如孔闆(pan)平直度、同心🧡度(dù)、直角邊緣尖銳(rui)度、管道粗糙度(du)、上遊流♍速分布(bu)及流🈲動調整💘器(qi)的作用等。
4)關于(yu)節流式DPF測量精(jīng)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(ti)高其測量精确(que)度意義重大。曆(lì)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(jué)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(liàng)計試驗研究，歐(ou)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(xian)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(shì)驗研究，爲修訂(ding)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(wěi)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(lai)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(cha)通過爲DIS(标準草(cao)案)，但☂️是會議認(rèn)爲尚有細節問(wen)題應再商榷而(ér)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(kong)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(guan)段長度的規定(ding)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(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(zhì)不僅是指那些(xiē)節流裝置結構(gou)與标難節流裝(zhuāng)置相異的，如果(guo)标準節流裝置(zhi)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(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(zhun)節流裝置大緻(zhì)有以下一些種(zhǒng)類：
1)低雷諾數用(yong) 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(wū)介質用 圓缺孔(kǒng)闆，偏心孔闆，環(huán)狀孔闆，楔形孔(kǒng)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(zhong)文丘裏噴嘴，通(tong)用文丘裏管，Vasy管(guan)等；
4)小管徑用 整(zhěng)體(内藏)孔闆；
5)端(duan)頭節流裝置 端(duān)頭孔闆，端頭噴(pēn)嘴，Borda管等；
6)寬範圍(wéi)度節流裝置 彈(dàn)性加載可變面(miàn)積可變壓頭❗流(liú)量計(線性♍孔闆(pǎn))；
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(zhuang)置 音速文丘裏(li)噴嘴；
10)混相流節(jie)流裝置。
節流式(shi)DPF現場應用的不(bu)斷拓展必然提(tí)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(you)關非标🏃🏻♂️準節流(liu)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(shu)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(shì)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(zhōng)🐕台數占50%-60%(每年約(yue)百萬台)，金額占(zhan)30%左右。我國銷售(shou)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(fú)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(jiàn)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(jiàn)前後便産生了(le)壓差。流體流量(liang)☔愈大，産📧生的壓(ya)差愈大，這樣可(kě)依據⭐壓差來衡(héng)✨量流量的大小(xiǎo)。這種測量方法(fa)是以流動連續(xu)性方程(質量守(shou)恒定律)和伯努(nu)利方程(能量守(shou)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(yīn)素有關，例如當(dang)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(tong)的。
圖4.1 孔闆附近(jin)的流速和壓力(lì)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(gong)作條件下節流(liú)件的孔徑，m；
D--工作(zuò)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(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(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(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(gong)作溫🚩度對材料(liao)熱膨脹的影響(xiang)。标準規定管道(dao)内徑D必須實測(cè)，需在上遊管🈚段(duàn)的幾個截面上(shang)進行多次💔測量(liang)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(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(cǐ)，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(jiu)是說，當追求差(chà)壓♋變送器高精(jīng)度等級時，絕不(bú)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(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(zhi)還決定于一系(xì)列因素，其中正(zheng)确的取壓孔🏃及(ji)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(yin)素🛀很多是難以(yǐ)定量或定性确(que)定的，隻有加強(qiáng)制造及安裝的(de)🔴規範化工作才(cái)能達到目的。
(2)統(tǒng)計量
1)C 統計量C是(shi)無法實測的量(liàng)(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(zá)的情況出現在(zài)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(xún)标準的規定，其(qí)🚶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(qiú)的。
應該指出，與(yǔ)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(dìng)性估計(不确定(dìng)度的幅值與方(fang)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(cháng)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(duō)條件同時偏離(lí)，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(liu)件時密度發生(sheng)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(zǔ)成：其一爲🐪常用(yong)流量下ε的誤差(chà)，即标準确🍉定值(zhí)的誤差；其二爲(wèi)由于流量🌈變化(hua)ε值将随之波動(dòng)帶來的誤差。一(yi)般在🔆低靜壓高(gao)‼️差壓情況，ε值有(yǒu)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(fen) 類
差壓式流量(liàng)計分類如表4.1所(suo)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(fen)類 1)節流式；2)動壓(yā)頭式；3)水力阻🈲力(li)式；4)離心式；5)動壓(yā)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(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(xian)性孔闆；12)環形孔(kǒng)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(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(guǎn)徑節流裝置😍；6)寬(kuan)範♌圍度節流🔴裝(zhuang)置；7)臨界流節流(liú)裝置；
3.1 按産生差(cha)壓的作用原理(lǐ)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(dong)能以産生差壓(ya)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(yā)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(jù)流體阻力産生(shēng)的壓差原理工(gong)作，檢測件爲毛(mao)細管束，又稱層(céng)流流量計，一
般(bān)用于微小流量(liang)測量。
4)離心式 依(yī)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(xíng)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(wén)丘裏管。
6)射流式(shì) 依據流體射流(liu)撞擊産生原理(li)工作，如射流式(shì)差☂️壓流量計。
3.2 按(an)結構形式分類(lei)
1) 标準孔闆 又稱(cheng)同心直角邊緣(yuán)孔闆，其軸向截(jie)面如💯圖4.2所🛀🏻示。孔(kǒng)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(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(tú)4.3所示。爲從兩個(gè)方向的任一個(gè)🙇♀️方向測量💘流量(liang)，可采用✌️對稱孔(kǒng)闆，節流孔的兩(liang)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(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(zui) 有兩種結構形(xing)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(xing)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(zǔ)成的噴嘴。ISA 1932噴嘴(zuǐ)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(ping)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(suō)段B、圓筒形♋喉部(bu)C和圓錐擴散段(duan)E組成，如圖4.6 所示(shi)。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(suō)段的。不同結構(gou)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(jìn)口噴嘴、圓筒形(xing)喉部及擴散段(duàn)組成，如圖4.7所示(shi)。
5)錐形入口孔闆(pan) 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(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(zhe) 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(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(chí)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(kǒng)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(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(guo)接收到的超聲(shēng)波就可以檢測(cè)出流體的流速(sù)，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(duo)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(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(shi)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(liu)體以及大管徑(jìng)流量。它與水位(wei)計聯動可進行(hang)敞開水🔞流的流(liu)量🏃🏻測量。使用超(chāo)聲波流量比不(bu)用在流體中安(an)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(zhong)理想的節能型(xing)流量計。
*，目前的(de)工業流量測量(liàng)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(dà)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(jin)☀️這些缺點，超聲(sheng)波流量計均可(ke)避免。因爲各類(lei)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(kou)徑大小無關，而(ér)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(jing)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(jia)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(chāo)聲波流量計可(ke)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(chǎng)中，用便攜式超(chao)聲波流量計測(cè)量水輪機進水(shuǐ)量、汽輪機循環(huán)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(sheng)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(mi)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(què)度幾乎不受被(bèi)測流體溫💞度、壓(ya)力、粘度、密度等(deng)參數的影響，又(yòu)可制成非接觸(chù)及便攜式測量(liàng)儀表，故可解決(jué)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(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(hé)多種流量範圍(wéi)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(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(jie)質，不同場合和(he)不同管道條件(jian)的流量測量。
超(chāo)聲波流量計目(mu)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(huàn)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(yǐ)及高溫下被測(ce)流體傳聲速度(dù)的原始數據不(bú)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(bi)一般流量計複(fu)雜🌈。這是因爲，一(yi)般工業計量💛中(zhōng)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(dù)約爲🎯1500m/s左右，被測(ce)流體流速(流量(liàng))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(you)完善的測量♈線(xiàn)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(dao)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(hé)累積系統三部(bù)分組成。超聲波(bō)發射換能器✂️将(jiāng)電⛱️能轉換爲超(chao)聲波能量，并将(jiāng)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(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(yi)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(shēng)波流量計常用(yong)壓電換能器。它(tā)利用壓電材料(liào)的壓電效應，采(cai)用适出的發射(shè)電路把電能加(jia)到發射換能器(qì)🧑🏾🤝🧑🏼的壓電元件上(shàng)，使其産生超聲(shēng)波振勸。超聲波(bō)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(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(ze)是利用🆚壓🙇🏻電效(xiào)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(zhí)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(wei)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(bǎ)元件故人聲♉楔(xie)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(gāo)、耐老化，而且要(yào)求❄️超聲波經聲(shēng)㊙️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(jī)玻璃，因爲它透(tou)明，可以觀察到(dao)🈲聲楔中壓電元(yuan)件的組裝情況(kuang)。另外，某些橡膠(jiao)、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(bāo)括發射、接收、信(xin)号處🔴理和顯示(shi)🈲電路。測得的瞬(shun)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(hao)檢測的原理，目(mu)前超聲波流量(liang)計大緻可分❓傳(chuan)播🤞速💁度差法(包(bāo)括：直接時差法(fǎ)、時差法、相位差(cha)法、頻差法)波束(shu)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(dù)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(ben)原理都是通過(guò)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(su)度差法。其中頻(pin)差法和時差法(fa)克服了聲速随(sui)流體溫度變化(huà)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(chuan)播💯速度✌️差撥又(yòu)分爲：Z法(透過法(fǎ))、V法(反🔅射法)、X法(交(jiao)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(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(shēng)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(sheng)波多普📧
勒頻移(yí)來确定流體流(liú)量的，适用于含(hán)懸浮顆粒、氣泡(pao)等流體流量測(ce)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(zhǔn)确度與流體中(zhōng)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(guǎng)。但💁相關器價⭐格(gé)貴，線路比較複(fú)雜。在微處理機(jī)普及應用後，這(zhè)個缺點可以克(ke)服。噪聲👄法(聽音(yin)法)是利🍉用管道(dào)内流體流動時(shí)産生的🍓噪聲與(yu)流體的流速有(yǒu)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(shàng)幾種方法各有(yǒu)特點，應根據被(bèi)測流體性質.流(liú)❌速分⚽布情況、管(guǎn)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(yī)般說來由于工(gōng)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(jí)時差法。隻有在(zai)管徑很大時才(cai)采用直接時差(cha)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(yòng)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(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(duǎn)時，也可采用多(duo)聲道(例如雙聲(sheng)道或四聲😍道)來(lái)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(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(zhan)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(jiā)水助燃等節能(neng)方法的發展，都(dōu)爲多普勒超聲(shēng)波流量計應用(yòng)開辟廣闊✊前景(jing)。
流量計的種類(lei)很多，一般市場(chǎng)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(ji)、孔闆流量計、V錐(zhuī)流量🌍計、金屬轉(zhuan)子流量計、玻璃(lí)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(liang)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(liu)量計是低，而電(diàn)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(tóu)、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(geng)加适🔞合現場工(gong)礦的流量計。
現(xian)在流量計所需(xū)要的參數：
1、被測(cè)量的介質
2、被測(ce)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(qiú)的測量精度
6、現(xian)場工礦情況
