測量不同的(de)介質選擇不同(tong)的流量計
廣州(zhōu)迪川儀器儀表(biǎo)有限公司爲了(le)保證流量儀表(biao)在🔆生産現🎯場過(guo)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(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(liú)量計。如氣體溫(wen)度超過300℃,可選氣(qì)壓式💯流量計。
二(èr)、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(liàng)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(jì)。 四、自來水大流(liú)量的介質，應選(xuan)擇的流量計品(pǐn)種是：适用選型(xíng)爲智能電磁流(liú)量💋計、超聲🤞波流(liú)量計。其他諸如(rú)渦街流量計、孔(kǒng)闆流量計等也(ye)可以。
五、污水、紙(zhi)漿等渾濁液體(ti)介質，應選擇的(de)流量計品🤟種是(shi)：1、超聲波📐流量計(jì)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(qì)或氣泡。 六、帶有(you)較多氣泡的液(yè)體介質，應選擇(zé)的流量計品種(zhǒng)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(yán)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(cè)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(nei)襯的電磁流量(liàng)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(liu)體體積)的儀表(biǎo)。有轉子流量計(jì)、節流式流量計(ji)、細縫流量計、容(rong)積流💜量計、電磁(ci)流量計、超聲波(bo)流量計和堰等(děng)。
流量測量方法(fa)和儀表的種類(lèi)繁多,分類方法(fǎ)也很✍️多。至今🥵爲(wèi)止,可供工業用(yong)的流量儀表種(zhǒng)類達60種之多。品(pǐn)種如此之多的(de)✔️原因💰就在于至(zhì)今還沒找到一(yi)種對任何流體(tǐ)、任何量程、任何(he)流動狀态以及(jí)任何使用條件(jian)都适用的流量(liang)儀表。
這60多種流(liu)量儀表,每種産(chan)品都有它特定(ding)的适用性🤟,也都(dou)有🐪它的局限性(xìng)。按測量對象劃(hua)分就有封閉管(guan)道和明渠兩大(da)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(he)流量計。
總量表(biao)測量一段時間(jian)内流過管道的(de)流量,是以短🚶暫(zàn)時間✊内流過的(de)總量除以該時(shí)間的商來表示(shì),實際上流量計(ji)通常亦備有累(lei)積流量裝置,做(zuo)總量表使用,而(er)總量表👌亦備有(yǒu)流量發訊裝置(zhì)。因此,以嚴格意(yì)義來分流量計(ji)和💛總量表已🥰無(wú)實際意🌈義。
按測(ce)量原理分有力(li)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(mù)前流行、廣泛的(de)分類法,即分爲(wei):容積式流量計(jì)、差壓式流量計(ji)、浮子流量計、渦(wō)輪流量計、電磁(cí)流量計、流體振(zhen)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(zhǒng)流量計的原理(li)、特點、應用概🤞況(kuàng)及國内外的發(fā)展情況。
差壓式(shi)流量計是根據(jù)安裝于管道中(zhong)流量檢測件産(chan)生的差壓,已知(zhi)的流體條件和(hé)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(liang)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(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(yā)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(jí)标準化)程度很(hen)高的、種類規格(gé)龐雜的一大類(lèi)儀表,它既可測(ce)❗量流量參數,也(yě)可測量其它參(cān)數(如壓力、物位(wèi)、密度等)。
差壓式(shì)流量計的檢測(ce)件按其作用原(yuan)理可分爲:節流(liú)裝置、水力阻力(lì)式、離心式、動壓(yā)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(zhun)化程度分爲二(èr)大類:标準的和(hé)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(zao)、安裝和使用,無(wú)須經實流标定(dìng)即可确定其流(liú)量值❓和估算測(ce)量誤差。
非标準(zhǔn)檢測件是成熟(shu)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(qi)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(reng)是🔱重要的🧑🏽🤝🧑🏻一類(lei)流量計。
優點:
(1)應(ying)用多的孔闆式(shi)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(he)一類流量計可(ke)與之相比拟‼️;
(3)檢(jiǎn)測件與變送器(qì)、顯示儀表分别(bie)由不同廠家生(sheng)産,便✏️于規模經(jing)濟生産。
缺點:
(1)測(ce)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(zhuang)條件要求高;
(4)壓(ya)損大(指孔闆、噴(pen)嘴等)。
注：一種新(xin)型産品：引進美(mei)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(shi)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(yòng)概況:
差壓式流(liu)量計應用範圍(wéi)特别廣泛,在封(fēng)閉管道的流量(liang)🌍測量♉中各種對(duì)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(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(zai)各工業部門的(de)用量約占流♉量(liang)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(miàn)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(zhui)管内自由地上(shàng)升和下降。
浮子(zi)流量計是僅次(ci)于差壓式流量(liang)計應用範圍寬(kuan)廣的一類流🔞量(liang)計,特别在小、微(wēi)流量方面有舉(jǔ)足輕重的作用(yòng)。
80年代中期,日本(ben)、西歐、美國的銷(xiao)售金額占流量(liàng)儀表🐇的15%~20%。中😘國産(chan)量1990年估計在12~14萬(wàn)台,其中95%以上爲(wei)玻璃錐管浮子(zi)流量☀️計。
特點:
(1)玻(bo)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(yǒu)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(shī)較低。
3.3容積式流(liú)量計
容積式流(liú)量計,又稱定排(pai)量流量計,簡稱(chēng)PD流量計,在流量(liàng)儀表中是精度(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(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(zong)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(ji)、旋轉活塞流量(liàng)計、往複活塞流(liu)量計、圓盤流量(liàng)計、液封轉筒式(shì)流🔞量計、濕式氣(qi)量計及膜式氣(qì)量計等。
優點:
(1)計(ji)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(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(lei)、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(kuang):
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(liàng)計,常應用于昂(ang)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(yong)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(nian)産量♊(不包括家(jia)🥰用煤氣表)估計(jì)爲34萬台,其中橢(tuo)圓齒輪式和腰(yāo)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(ji)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(liú)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(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(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(liú)量計中,屬于精(jīng)确的流量計;
(2)重(zhòng)複性好;
(3)元零點(diǎn)漂移,抗幹擾能(néng)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(ti)物性對流量特(tè)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(xiang)獲得廣泛應用(yòng):石油、有機液體(tǐ)、無機液、液化氣(qì)、天然氣和低溫(wēn)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(guǎn)線上就采⭕用了(le)2600多台💋各種尺寸(cun)✔️,壓力從0.8~6.5MPa的氣體(tǐ)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(liang)計
電磁流量計(jì)是根據法拉弟(dì)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(liú)量計有一系列(lie)優良特性,可以(yi)解決其它流量(liàng)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(liang)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(duàn)光滑直管,不會(hui)阻塞,适用于測(cè)量含❤️固體顆💞粒(li)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(zao)成的壓力損失(shī),節能效果好🆚;
(3)所(suǒ)測得體積流量(liang)實際上不受流(liú)體密度、粘度、溫(wēn)度、壓力和電導(dǎo)率變化的明顯(xian)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(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(yīng)用概況:
電磁流(liu)量計應用領域(yu)廣泛,大口徑儀(yí)表較多應用于(yú)🧑🏽🤝🧑🏻給排🛀水😍工程;中(zhong)小口徑常用于(yú)高要求或難測(ce)場合,如鋼鐵工(gong)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(shí)液,有色冶金工(gong)業的礦漿;小口(kou)徑、微小口徑💚常(chang)用于醫藥工業(yè)、食👄品工業、生物(wù)化學等有衛生(sheng)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(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(you)渦的儀表。
渦街(jiē)流量計按頻率(lü)檢出方式可分(fen)爲:應力式、應變(bian)式、電容式、熱敏(min)式、振動體式、光(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(mu)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(shi)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(liú)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(bō)流量計
超聲波(bō)流量計是通過(guo)檢測流體流動(dòng)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(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(guan)法、空間濾法及(jí)噪聲法等。
超聲(sheng)流量計和電磁(cí)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(liàng)方面有較突出(chū)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(zuo)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(yi)種🍓補充。
缺點:
(1)傳(chuan)播時間法隻能(néng)用于清潔液體(tǐ)和氣體;而多普(pu)勒法隻能用🚶♀️于(yú)測量含有一定(ding)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(gai)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(deng);
(2)氣體應用方面(mian)在高壓天然氣(qì)領域已有使用(yong)良好的經驗;
(3)多(duo)普勒法适用于(yu)異相含量不太(tài)高的雙相流體(tǐ),例如:未💛處🏃🏻理污(wu)水、工廠排放液(ye)、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(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(yī)種直㊙️接式質量(liang)流量儀表。
我國(guo)CMF的應用起步較(jiao)晚,近年已有幾(jǐ)家制造廠(如太(tài)行儀♋表廠)自行(háng)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(shi)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(yi)個速度傳感器(qì)和一個溫度傳(chuan)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(shi)速度傳感器和(he)測量工況溫度(dù)的傳感器之間(jian)形成恒定溫差(cha)。當保持溫差不(bú)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(suo)寫爲MFM)，它是氣體(tǐ)流量計量中新(xin)型儀🧑🏾🤝🧑🏼表，區别于(yú)其它氣體流量(liàng)計不需要進👈行(hang)壓力和溫度修(xiu)正，直接☔測量氣(qì)體的質量流量(liàng)，一支傳感器可(ke)以做到量程從(cóng)極低到高量程(cheng)。它适合單一氣(qi)體和固定比例(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(kong)制氣體質量流(liú)量的新型儀表(biǎo)。可用于石油、化(hua)工、鋼鐵、冶金、電(dian)力、輕♊工、醫藥、環(huan)💃🏻保等🌈工業🏃部門(mén)的空氣、烴類氣(qi)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(ying)速度快 無須溫(wēn)壓補償
應 用
•工(gōng)業管道中氣體(tǐ)質量流量測量(liang) •煙囪排出的煙(yān)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(liang)測量
•壓縮空氣(qi)流量測量 •半道(dao)體芯片制造過(guò)程中氣體流量(liang)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(liàng) •燃燒鍋爐中燃(ran)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(liú)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(rú)：美國SIERRA
中國DSN
3.9 明渠(qú)流量計
與前述(shù)幾種不同,它是(shi)在非滿管狀敞(chang)開渠道測量自(zi)由🔴表面自然流(liú)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(shuǐ)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(xíng)、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(yin)水渠;火電廠引(yin)水和排水渠、污(wu)水治理流入和(he)排放渠;工礦企(qǐ)業水排放以及(ji)水利工程和農(nóng)業灌溉用渠道(dao)。有人估♉計1995台,約(yue)占流量儀表整(zheng)體的1.6%,但是國内(nèi)應用尚無估🤩計(jì)數據。
4, 新工作原(yuán)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(liu)量計。
靜電流量(liang)計的金屬測量(liàng)管絕緣地與管(guǎn)系連接,測量電(diàn)容器上✉️靜電荷(he)便可知道測量(liang)管内的電荷。他(ta)們分别作了内(nèi)徑4~8mm銅、不鏽鋼等(deng)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(biao)的工作原理是(shi)基于流體的動(dòng)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(biàn)形求取流量。本(běn)儀表由美國GMI工(gōng)程和管理學院(yuàn)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(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(yǐ)在若幹現場成(chéng)功的✊應用(例如(rú)在核電站安裝(zhuang)2000餘台測量熱水(shuǐ)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(yí)表應用和發展(zhǎn)動向
5.1 科裏奧利(lì)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(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(xiao)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(wèi)2~6m的ENF,并有實流校(xiao)驗口徑3m的設備(bèi)能力。
5.3 渦街流量(liang)計(USF)
USF在60年代後期(qi)進入工業應用(yòng),80年代後期起在(zài)各國流量儀㊙️表(biǎo)銷售金額中已(yǐ)占4%~6%。1992年世界範圍(wéi)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(jì)計采用了*符合(hé)空氣動力學原(yuán)理的工程結🏃♂️構(gòu)設計，是一種在(zai)精度、功效及可(ke)靠方面達到了(le)無比卓yue程度的(de)傳感元件。
6, 結論(lùn)
由上述可知,流(liu)量計發展到今(jin)天雖然已日趨(qū)成熟,但其🚶♀️種類(lei)仍然極其繁多(duō),至今尚無一種(zhǒng)對于任何💔場合(he)📞都适用的👨❤️👨流量(liàng)計。
每種流量計(jì)都有其适用範(fàn)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(xī)儀表和被測對(dui)象兩方面的情(qíng)況,并要兼顧考(kǎo)慮其它因素,這(zhè)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(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(jian)測件産生的差(cha)壓、已知的流體(tǐ)條件和檢測件(jiàn)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(jiàn))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(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(xie)、電子、機電一體(ti)式差壓計，差壓(ya)變送器和流量(liàng)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(hua))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(yu)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(shi)、水力阻力式🛀、離(lí)心式、動壓增益(yi)式和射流式等(děng)幾大類，其中以(yi)節流式和動壓(ya)頭式應用爲廣(guang)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(zhi)是指按照标準(zhǔn)文件設計、制造(zao)、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(liu)量測量誤差，非(fei)标準節流裝置(zhì)是成熟程度較(jiao)差，尚未⭕列入标(biao)準文件中的檢(jiǎn)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(dai)，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(dé)普遍🔅的節流裝(zhuang)置--孔闆和噴嘴(zui)開始标準化。現(xiàn)在标準噴嘴的(de)一種🙇♀️型式ISA l932噴嘴(zuǐ)，其幾何形狀就(jiu)是30年代标準化(hua)的，而标準孔闆(pan)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(yì)義，因爲隻有節(jiē)流裝置結構形(xing)式标準化了，才(cái)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(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(nian)ISO(标準化組織♋)正(zheng)式通過标準ISO 5167，至(zhì)此流量測量節(jie)流裝置*個标準(zhun)誕生了。ISO 5167總結了(le)幾十年來上對(duì)爲數有限的幾(jǐ)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(cheng)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(lù)💜出許多亟待解(jie)決的問題，這些(xie)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(shù)據大多是30年代(dai)的試驗結果，今(jin)天無論節流裝(zhuāng)置制造技術，流(liú)量試驗📧設備及(jí)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(gèng)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(mó)的試驗，爲修訂(dìng)ISO 5167打下基礎。
2) ISO 5167中關(guan)于直管段長度(du)規定的問題 在(zài)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(tóng)意見，這個問題(ti)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(xiǎng)節流裝置流出(chū)系數的因🐅素㊙️特(tè)别多，主要有孔(kong)徑與管徑的比(bǐ)值β、取壓裝置、雷(lei)諾數、節流件安(ān)裝偏心度、前後(hòu)阻流件類型及(ji)直管段長度、孔(kong)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(yin)此⛹🏻♀️标準中有些(xie)⁉️規定并非科學(xué)地确定，而💋是爲(wèi)了取得一緻💛，不(bú)得不人爲地🈲确(que)定。*流量專家斯(sī)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(ruì)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(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(zhàn)有重要地位，提(tí)高其測量精确(que)度意義重大。曆(li)次學👨❤️👨術會議認(ren)爲必須使流量(liàng)測量工作者、流(liú)體力學與計算(suan)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(zhou)開始進行大規(gui)模的孔闆流量(liang)⚽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(yan)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(shu)進行新一輪的(de)範圍廣泛的試(shì)驗研究，爲修訂(dìng)ISO 5167打下技術基🧑🏾🤝🧑🏼礎(chu)。1999年ISO發出ISO 5167的修訂(dìng)稿(ISO/CD 5167-1-4)，該文件爲委(wei)員會草案，它在(zai)技術内容🍉與編(biān)輯上都有很大(da)改動，是一份全(quán)新的标準。本來(lái)預定于2025年12月在(zài)美國丹🔞佛舉行(háng)的ISO/TC30/SC2會議上審查(cha)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(ér)未能通過。新的(de)ISO 5167标準何時正式(shi)頒布尚不得而(ér)知。ISO 5167新标準在🈲标(biao)準的兩個核心(xin)内容皆🤟有實質(zhi)性變化，一是孔(kong)闆💞的流出系數(shù)公式，用Reader-Harris/Gallagher計算式(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(zheng)器的使用等。
我(wo)們通常稱ISO 5167(GB/T2624)中所(suǒ)列節流裝置爲(wèi)标準節流裝置(zhì)，其他的都⛷️稱爲(wei)非标準節流裝(zhuāng)置，應該指出，非(fei)标準節流裝🌈置(zhì)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(jiē)流🔱裝置，例如，标(biāo)準孔闆👌在混相(xiàng)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(yòng) 1/4圓孔闆，錐形入(ru)口孔闆，雙重孔(kong)闆，雙斜孔闆，半(bàn)圓孔闆等；
2)髒污(wu)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(jiàn)等；
3)低壓損用 羅(luo)洛斯管，道爾管(guǎn)，道爾孔闆，雙重(zhong)文丘裏噴嘴，通(tōng)用文丘裏管，Vasy管(guǎn)等；
4)小管徑用 整(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(mò)動流節流裝置(zhi)；
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(shì)DPF現場應用的不(bú)斷拓展必然提(ti)出發展非标♌準(zhun)節😍流🐆裝置的要(yao)求，十餘年來ISO亦(yì)在不斷制訂有(yǒu)關非标準節🔴流(liu)裝🎯置的技術文(wén)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(yǐ)預見，今後有可(ke)能若幹較爲成(chéng)熟的非标準節(jiē)流裝置😍會晉升(sheng)爲标準型的。
20世(shì)紀90年代中後期(qi)世界範圍内各(gè)式DPF銷售量在流(liú)量儀🈚表總量中(zhong)台數占50%-60%(每年約(yuē)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(shuǐ)表及玻璃管浮(fú)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(liú)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(shōu)縮，因而流速增(zēng)加，靜壓力降低(dī)，于是在節流件(jian)前後便産生了(le)壓差。流體流量(liang)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(xiǎo)。這種✌️測量方法(fǎ)📧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(chu)的。壓差的大小(xiao)不僅與流量還(hái)與其他許多因(yin)素有關，例如當(dāng)🏃🏻♂️節流裝置形式(shi)或管道内流體(ti)的物理性質(密(mì)度、粘度)不同時(shi)，在☂️同樣大小的(de)流量下産生的(de)壓差也是不同(tóng)的。
圖4.1 孔闆附近(jìn)的流速和壓力(lì)分布
2.2 流量方程(cheng)
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(xing)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(zuo)條件下上遊管(guan)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(hán)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(liú)量爲平方關系(xì)，其精确度對流(liu)量總精度影響(xiǎng)較大，誤差值一(yī)般應控制在±0.05%左(zuǒ)右，還應計及工(gōng)♋作溫度對🔞材料(liào)👌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(liàng)求其平均值，誤(wù)差不應大于±0.3%。除(chu)對數㊙️值測量精(jīng)👄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(zào)成✊不正常節流(liu)現象所帶來的(de)嚴重影響。因此(ci)，當不是成套🌈供(gòng)應節♉流裝置時(shi)，在現場配管應(yīng)充分注意這個(gè)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(chà)壓🛀🏻變送器高精(jing)度等級時，絕不(bú)要忘記ρ的測量(liang)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(shí)際上差壓變送(song)器能否接受到(dào)真實的差壓值(zhi)還決定于一系(xì)列因素，其中正(zheng)确的取壓孔及(jí)引壓☂️管線的制(zhi)造、安㊙️裝及使用(yong)是保📐證獲得真(zhen)實差壓值的關(guan)鍵，這些影響因(yīn)素⁉️很多是難🔞以(yi)定量或定性确(que)定的，隻有加強(qiáng)制造及安裝的(de)規範化工作👅才(cai)能達到目🧡的。
(2)統(tǒng)計量
1)C 統計量C是(shi)無法實測的量(liang)(指按标準設計(ji)制造安裝，不☎️經(jīng)校準使用)，在現(xiàn)場使用時複雜(zá)的情況出現在(zài)實際的C值與标(biao)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(jiē)全部嚴格遵循(xun)标準的規定，其(qí)🐇實際值才會與(yu)标準确定的值(zhí)相符合，現場是(shì)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(xiū)正)，有的隻能定(ding)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(lí)，這就帶來非常(chang)複雜的情況，因(yīn)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(duō)條件同時偏㊙️離(lí)，則缺少相關的(de)資料可查。
2)ε 可膨(peng)脹性系數ε是對(duì)流體通過節流(liú)件時密度發生(shēng)🐇變化🈲而引起的(de)流出系數變化(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(chà)，即标準确定值(zhi)的🧑🏾🤝🧑🏼誤差；其二爲(wèi)由于流量🔆變化(huà)ε值将随之波動(dòng)帶來的誤差。一(yi)般在低靜壓高(gao)差壓情況🔞，ε值有(you)不可忽略的誤(wu)差。當P/P≤0.04時，ε的誤差(cha)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(lèi) 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(ya)增益式；6)射流式(shì)
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(lǐ)噴嘴；5)錐形入口(kǒu)孔闆；6)1/4圓孔闆；7)圓(yuán)缺孔闆；8)偏心孔(kǒng)闆；9)楔形孔闆；10)整(zhěng)體(内藏)孔闆；11)線(xian)性孔闆；12)環形孔(kong)闆；13)道爾管；14)羅洛(luò)斯管；15)彎管；16)可換(huan)孔闆節流裝置(zhi)；17)臨界流節流裝(zhuang)置
按用途分類(lei) 1)标準節流裝置(zhi)；2)低雷諾數節流(liu)裝置；3)髒污流節(jie)流裝置；4)低壓損(sun)節流裝置；5)小管(guǎn)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(lǐ)分類
1)節流式 依(yi)據流體通過節(jiē)流件使部分壓(ya)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(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(shui)力阻力式 依據(ju)流體阻力産生(shēng)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(ban)用于微小流量(liàng)測量。
4)離心式 依(yī)據彎曲管或環(huán)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(dòng)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(lei)
1) 标準孔闆 又稱(chēng)同心直角邊緣(yuan)孔闆，其軸向截(jie)面如圖4.2所示。孔(kong)☁️闆是一塊加工(gong)成圓形同心的(de)具有銳利直角(jiǎo)邊緣的薄闆。孔(kǒng)闆開孔的上遊(yóu)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(ge)方向的任一個(gè)方向測量流量(liang)，可采用對稱孔(kong)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(tè)👌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(xing)式：ISA 1932噴嘴和長徑(jìng)噴嘴。
a. ISA 1932噴嘴(圖4.4) 上(shang)遊面由垂直于(yu)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(xíng)喉部和凹槽組(zu)❤️成的💞噴嘴。ISA 1932噴嘴(zuǐ)⚽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(pen)嘴(圖4.5) 上遊面由(you)垂直于軸的平(ping)面、廓形爲1/4橢圓(yuan)🥵的收縮段、圓筒(tǒng)形喉部和可能(néng)有的凹槽或斜(xié)角組成的噴嘴(zui)。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(bu)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(xia)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(guan)系如表4.2所示。
4)文(wén)丘裏噴嘴 由進(jin)口噴嘴、圓筒形(xíng)喉部及擴散段(duàn)組成，如圖4.7所🔞示(shì)。
5)錐形入口孔闆(pan) 錐形入口孔闆(pan)與标準孔闆相(xiàng)似，相當于🈲一🤩塊(kuài)倒裝的标準孔(kong)闆，其結構如圖(tú)4 . 8所示，取壓方式(shì)爲角接取壓。表(biao)4.2 L1、L2、R1、R2與D、d關系
注 粗 鑄(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(liang)個量中的小者(zhě) 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(tú)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(kong)闆
1一環隙；2-夾持(chi)環；3一上遊端面(mian)A；4-下遊端面B；
5-軸線(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(yā)口
超聲波流量(liàng)計的基本原理(li)及類型
超聲波(bo)在流動的流體(tǐ)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(sheng)波就可以檢測(cè)出流體🥰的流速(sù)，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(duo)普勒法㊙️、波束偏(pian)☂️移法、噪聲法及(jí)相關法等不同(tong)類型的超聲波(bō)流量計。起聲波(bō)流量計是近十(shi)幾年來随着集(jí)成電路技🍓術迅(xun)速發展才開始(shǐ)應用的一種
非(fei)接觸式儀表，适(shi)于測量不易接(jiē)觸和觀察的流(liú)體以及大管徑(jìng)流量。它與水位(wèi)計聯動可進行(hang)敞開水流的流(liu)量測量👈。使用超(chāo)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(yǐng)響生産🈲管線運(yùn)行因而是一種(zhong)理想的節能型(xíng)流量計。
*，目前的(de)工業流量測量(liàng)普遍存在着大(da)管徑、大流量⛱️測(ce)🏃♀️量困難的問題(ti)，這是因爲一般(bān)流量計随着測(cè)量管徑的增大(da)會🔞帶來制造和(he)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(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(shang)與被測管道口(kǒu)徑大小🏃🏻♂️無關，而(ér)其它♉類型的流(liu)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(liú)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(wei)是較好的大管(guan)徑流量測量儀(yí)表，多普勒法超(chao)聲波流量計🤩可(kě)測雙相介質的(de)流量，故可用于(yu)下水道及排污(wū)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(shuǐ)量🈲、汽輪機☎️循環(huán)水量等大管徑(jìng)流量，比過去的(de)皮脫管流速計(ji)方便得多。超聲(sheng)被流量汁也可(kě)用于氣⭕體測量(liang)。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(què)度幾乎不受被(bèi)💋測流體溫度、壓(yā)力、粘度、密度等(děng)參數的影響，又(yòu)可制成非接㊙️觸(chu)及便攜式測量(liàng)儀表，故可解決(jue)其它類型儀表(biǎo)🙇♀️所難以測量的(de)💯強腐蝕性、非導(dao)電性、放射性及(jí)易燃易爆介質(zhì)的流量測量問(wèn)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(jì)具有上🈚述一些(xiē)優點因此♋它越(yuè)來越受⛷️到重視(shì)并且向産品系(xi)列化、通用化發(fa)展，現已制成💰不(bú)同聲道的标準(zhun)🧑🏾🤝🧑🏼型、高溫型、防爆(bào)型、濕式型儀表(biao)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(chao)聲波流量計目(mu)前所存在的缺(que)點主要是可測(cè)流🔅體🏃♂️的溫🥵度範(fan)圍受超聲波換(huan)能鋁及換能器(qì)與管道⭐之間的(de)耦合材料耐溫(wēn)程度的限制，以(yǐ)及高溫下被測(ce)流體✌️傳聲速度(du)的原始數據不(bu)全。目🚩前我國隻(zhi)能🔴用于測量200℃以(yǐ)下的流體。另外(wài)，超聲波流量計(jì)的測量❓線路比(bi)一般🈲流量計複(fú)雜。這是因爲，一(yī)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(su)的變化量大也(yě)是10-3數量級.若要(yào)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(xian)路才能實現，這(zhè)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(dào)實際應用的原(yuan)因。
超聲波流量(liàng)計由超聲波換(huàn)能器、電子線路(lù)及流量🚩顯示㊙️和(hé)累積系統三部(bu)分組成。超聲波(bo)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(qi)接收到的✊超聲(sheng)波信号，經電子(zi)線路放大并轉(zhuan)換爲代表流♊量(liang)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(shi)現了流量的檢(jian)測🈲和顯示。
超聲(sheng)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(cai)用适出的發射(she)電路把電能加(jiā)到發射換能器(qi)的壓電元✨件上(shàng)，使其産生超聲(shēng)波振勸。超聲波(bo)以某一角度射(shè)入👌流體中傳播(bō)，然後由接收換(huàn)能器接收，并經(jīng)壓電元件變爲(wei)電能，以便🈲檢測(cè)。發射💋換能器利(lì)用壓電元件的(de)逆壓電效應，而(ér)接收換能器則(ze)是利用壓電效(xiao)應。
超聲波流量(liang)計換能器的壓(ya)電元件常做成(cheng)圓形薄片，沿厚(hou)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(cǎi)用锆钛酸鉛。爲(wei)固🤟定壓電元件(jian)，使超聲波😘以合(he)适的角度射入(ru)到流體中，需把(bǎ)元件故人聲🥵楔(xiē)中，構成換能器(qì)整體(又稱探💛頭(tóu))。聲楔的材料不(bú)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(tou)明，可以觀察到(dao)聲楔中壓電元(yuán)件的組裝情況(kuang)。另外，某些橡膠(jiao)、塑料及膠木也(yě)可作聲楔材料(liào)。
超聲波流量計(jì)的電子線路包(bāo)括發射、接收、信(xìn)号處理和顯示(shì)電路。測得的瞬(shùn)時流量和累積(jī)流量值用數字(zì)⚽量或模拟♉量顯(xian)示。
根據對信号(hao)檢測的原理，目(mu)前超聲波流量(liang)計大緻可分🌍傳(chuán)播速度差法(包(bāo)括：直接時差法(fa)、時差法、相位差(chà)法、頻差♋法)波束(shù)偏♉移法、多普勒(le)法、相關法、空間(jiān)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(jie)構簡單，便于測(cè)量和攜帶，價格(gé)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(chǎng)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(zhi)差⭐來反映流體(tǐ)的流速的，故又(you)統稱爲傳播🔱速(su)度差法。其中頻(pín)差法和時差法(fǎ)克⭐服了聲速随(sui)流體溫度變化(huà)帶來的誤差，準(zhǔn)确度較高，所以(yi)被廣泛采用。按(an)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(fǎ))、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(tǐ)🈚中的傳播方向(xiàng)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(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(she)體散射的🔞超聲(sheng)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(ce)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(yin)而與流體溫度(dù)，濃度等無關，因(yin)而測量準确度(du)高，适用範圍廣(guang)。但相關器價格(gé)貴，線路比較複(fú)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(dào)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(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(yǒu)特點，應根據被(bei)測流體性質.流(liu)💚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(yi)般說來由于工(gong)業生産中工質(zhi)的溫度常🔆不能(néng)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(cha)法。對換能器安(an)裝方法的選擇(ze)原則一般是：當(dang)流體沿管軸平(ping)行流動時📞，選用(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(xian)制時，采用V法或(huò)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(duō)聲道(例如雙聲(shēng)道或四聲道)來(lai)克服流速擾動(dòng)帶來的流量測(cè)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(fú)粒或氣泡造成(chéng)👨❤️👨的堵塞、磨損、附(fu)着而不能♋運🏃🏻行(háng)的弊病，因而得(de)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(he)(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(neng)方法的發展，都(dou)爲多普勒超聲(sheng)波流量計應用(yong)開辟廣闊前景(jing)。
流量計的種類(lèi)很多，一般市場(chang)上用得比較廣(guang)泛的有：電磁流(liu)量計、渦街流量(liàng)計、渦輪流量計(ji)、孔闆流量🚩計、V錐(zhui)流量計、金屬轉(zhuǎn)子流👉量計、玻璃(lí)轉子流量計、旋(xuan)進旋渦🤟流量計(ji)、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(dian)磁、渦💋街、孔闆等(děng)對❓直管段要求(qiu)就較高，一般是(shì)前5D後3D,對于流量(liàng)計前端有彎頭(tóu)、閥門電磁流量(liàng)計等的直管段(duan)❗要求就更高，高(gāo)要求直管段是(shì)前50D後5D,因此在選(xuan)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(xian)在流量計所需(xu)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(qiu)的測量精度
6、現(xian)場工礦情況
