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淺談流(liú)量計(jì)的發(fā)展及現狀(zhuàng)
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1 概述
流量(liàng)測量方法(fǎ)和儀(yí)表
的(de)種(zhǒng)類繁多(duō)，分類(lèi)方法(fǎ)也很多。至今爲止，可(kě)供工業用(yòng)的流量儀(yí)表種類達(dá)60種之(zhī)多(duō)。品(pǐn)種如此之(zhī)多的原因就在(zài)于至(zhì)今還(hái)沒找(zhǎo)到一種對任何流體、任何量程(chéng)、任(rèn)何流(liú)動狀态(tài)以及任何使用條件都适用的(de)流量(liàng)儀(yí)表。
這60多種流量儀表，每(měi)種産(chǎn)品都有它(tā)特定(dìng)的适用性，也都有它的局(jú)限性。按(àn)測量對象劃分就有封(fēng)閉管道和明渠(qú)兩大類；按測量(liàng)目的又可分爲總量(liàng)測(cè)量和流(liú)量測量，其(qí)儀表(biǎo)分(fèn)别稱作總量(liàng)表和(hé)流量(liàng)計
。
總量表(biǎo)測量一段(duàn)時間内流(liú)過管道的(de)流量，是以(yǐ)短(duǎn)暫(zàn)時間(jiān)内流(liú)過的(de)總(zǒng)量除以(yǐ)該時間的(de)商來表示(shì)，實際上流(liú)量計(jì)通常亦備有(yǒu)累積流量裝(zhuāng)置，做(zuò)總量表使(shǐ)用，而總(zǒng)量(liàng)表亦(yì)備有流量(liàng)發訊(xùn)裝置(zhì)。因(yīn)此，以嚴(yán)格意義(yì)來(lái)分流(liú)量計和總量表(biǎo)已無實際意義。
按測(cè)量原理分(fèn)有力學原理、熱(rè)學原(yuán)理、聲學原(yuán)理、電學原理、光學原理、原子物(wù)理學原理等。
本文按照目前最(zuì)流行、最廣(guǎng)泛的(de)分類(lèi)法，即分爲(wèi)：容積式流(liú)量計(jì)、差壓(yā)式(shì)流(liú)量計、浮子(zǐ)流量計、渦(wō)輪(lún)流量計、電磁(cí)流量計、流(liú)體(tǐ)振蕩流量(liàng)計(jì)中的渦街流(liú)量計、質量流(liú)量計(jì)和插(chā)入式流量(liàng)計來(lái)分别(bié)闡述各種(zhǒng)流量計(jì)的(de)原理(lǐ)、特點(diǎn)、應用概況(kuàng)及國内外的發(fā)展情況。
1.1差(chà)壓式(shì)流量(liàng)計
差(chà)壓式(shì)流量(liàng)計是根據(jù)安裝(zhuāng)于(yú)管(guǎn)道中(zhōng)流量(liàng)檢測件産(chǎn)生的差(chà)壓，已知(zhī)的流體條件(jiàn)和(hé)檢測件與(yǔ)管道(dào)的幾何尺寸來(lái)計算流量的儀表。
差壓式流量(liàng)計由一次(cì)裝(zhuāng)置(檢測(cè)件)和二次(cì)裝置(差壓(yā)轉換和流(liú)量(liàng)顯示儀(yí)表(biǎo))組(zǔ)成。通(tōng)常以(yǐ)檢測件形式對(duì)差壓(yā)式流(liú)量計(jì)分類(lèi)，如(rú)孔闆流量計、文(wén)丘裏流(liú)量計、均速(sù)管流(liú)量計等(děng)。
二(èr)次裝置爲(wèi)各種(zhǒng)機械(xiè)、電子、機(jī)電一體式差壓計，差壓變送(sòng)器及(jí)流量(liàng)顯示(shì)儀表(biǎo)。它已(yǐ)發展爲三(sān)化(系列化(huà)、通用化及标準(zhǔn)化)程度很高的、種類規格(gé)龐雜的一大類(lèi)儀表(biǎo)，它既可測(cè)量流量(liàng)參(cān)數，也(yě)可測(cè)量其它參數(shù)(如壓力(lì)、物位(wèi)、密度等)。
差壓式(shì)流量計的檢測件按其作(zuò)用原(yuán)理可(kě)分爲：節流裝置(zhì)、水力阻力(lì)式、離心式、動壓頭式、動(dòng)壓頭增(zēng)益式(shì)及射流式幾大(dà)類。
檢測件(jiàn)又可(kě)按其标準化程(chéng)度分爲二(èr)大類：标準(zhǔn)的和(hé)非标準的。
所謂标準(zhǔn)檢(jiǎn)測件是(shì)隻要按照标準(zhǔn)文件設計、制造、安裝(zhuāng)和使用，無(wú)須經實(shí)流(liú)标定(dìng)即可(kě)确定其流(liú)量值(zhí)和估算測(cè)量誤差。
非标(biāo)準(zhǔn)檢測件是(shì)成熟程度較差的，尚未列(liè)入(rù)國際标準中的檢(jiǎn)測件(jiàn)。
差壓式流量計是一類(lèi)應(yīng)用最(zuì)廣泛的流(liú)量計，在各(gè)類流(liú)量儀(yí)表(biǎo)中其使用量(liàng)占居(jū)首位。近年(nián)來，由于各(gè)種新型流量(liàng)計的問(wèn)世，它的使(shǐ)用量(liàng)百分(fèn)數逐漸下(xià)降，但目前(qián)仍是(shì)最重要的(de)一類(lèi)流量(liàng)計。
優(yōu)點：
(1)應用最(zuì)多(duō)的孔闆(pǎn)式流量計(jì)結構(gòu)牢固，性能穩定(dìng)可靠(kào)，使用壽命長；
(2)應用範圍廣(guǎng)泛，至今尚無任(rèn)何一(yī)類流量計(jì)可與(yǔ)之相(xiàng)比(bǐ)拟；
(3)檢測(cè)件與變送(sòng)器、顯示儀表分(fèn)别由(yóu)不同廠家生産，便于規模經濟(jì)生産。
缺點(diǎn)：
(1)測量精(jīng)度普遍偏低(dī)；
(2)範圍度窄(zhǎi)，一般僅3：1~4：1；
(3)現場安(ān)裝條(tiáo)件要求高(gāo)；
(4)壓損大(指孔闆、噴嘴(zuǐ)等(děng))。
應用概(gài)況：
差壓式流量(liàng)計應(yīng)用(yòng)範(fàn)圍特(tè)别廣(guǎng)泛，在(zài)封閉(bì)管道的流量測(cè)量中各種對象(xiàng)都有(yǒu)應用，如流體方面(miàn)：單(dān)相、混(hùn)相、潔淨、髒污、粘(zhān)性流等；工(gōng)作狀(zhuàng)态方(fāng)面(miàn)：常壓、高(gāo)壓、真空(kōng)、常(cháng)溫、高(gāo)溫、低(dī)溫等；管徑(jìng)方面：從(cóng)幾mm到幾(jǐ)m；流動條(tiáo)件方(fāng)面：亞音(yīn)速、音(yīn)速、脈動流(liú)等。它在各(gè)工業部門的用(yòng)量約占流(liú)量計(jì)全部用(yòng)量的(de)1/4~1/3。
1.2 浮(fú)子流(liú)量計
浮子(zǐ)流量計，又(yòu)稱轉子流(liú)量(liàng)計，是變(biàn)面積式流量計(jì)的一(yī)種，在一根(gēn)由下向上(shàng)擴大(dà)的垂直錐(zhuī)管中(zhōng)，圓形橫截(jié)面的浮子的重力是(shì)由液(yè)體(tǐ)動(dòng)力承(chéng)受的，從而(ér)使浮(fú)子可以在(zài)錐管(guǎn)内自(zì)由地上升(shēng)和下降(jiàng)。
浮子流(liú)量計是(shì)僅次于(yú)差壓式(shì)流(liú)量計應用(yòng)範圍最寬(kuān)廣的一類流量(liàng)計，特别(bié)在小、微(wēi)流量方面(miàn)有舉足輕重的(de)作用(yòng)。
80年代中期(qī)，日本(běn)、西歐、美國(guó)的銷售金額占流量(liàng)儀表的15％~20％。我國産(chǎn)量1990年估(gū)計(jì)在12~14萬(wàn)台，其(qí)中(zhōng)95％以上爲玻璃錐管浮子流量計。
特(tè)點：
(1)玻(bō)璃錐管浮子流(liú)量計結構(gòu)簡單(dān)，使用(yòng)方便，缺點(diǎn)是耐(nài)壓力低，有(yǒu)玻璃管易(yì)碎的(de)較大(dà)風險；
(2)适用(yòng)于小管徑(jìng)和低流速；
(3)壓力損失較低(dī)。
1.3容(róng)積式流(liú)量計(jì)
容積(jī)式流(liú)量計，又稱(chēng)定排(pái)量流(liú)量計(jì)，簡稱(chēng)pd流量計，在流量儀表(biǎo)中是精度(dù)最(zuì)高的一類。它(tā)利用(yòng)機械測(cè)量(liàng)元件把流(liú)體連(lián)續不斷地分割(gē)成單個(gè)已(yǐ)知的體積部分(fèn)，根據(jù)測量(liàng)室逐次重(zhòng)複地充滿和排(pái)放該體積部分(fèn)流體的次(cì)數來(lái)測量流(liú)體體積(jī)總量。
容積(jī)式流(liú)量計按其測量元件分(fèn)類(lèi)，可分(fèn)爲橢圓(yuán)齒輪流(liú)量計、刮闆流量(liàng)計、雙轉子流(liú)量(liàng)計、旋(xuán)轉活塞流(liú)量計、往複(fú)活塞流量計、圓盤流(liú)量計、液封(fēng)轉筒(tǒng)式流量計、濕式(shì)氣量計(jì)及(jí)膜式(shì)氣量(liàng)計等。
優點(diǎn)：
(1)計量(liàng)精度(dù)高；
(2)安裝(zhuāng)管(guǎn)道(dào)條(tiáo)件對(duì)計量精度沒有影響；
(3)可用(yòng)于高(gāo)粘度液(yè)體(tǐ)的測(cè)量；
(4)範(fàn)圍度寬；
(5)直讀式儀(yí)表無需(xū)外部能(néng)源可(kě)直接獲得累(lèi)計，總(zǒng)量，清(qīng)晰(xī)明了，操(cāo)作簡便。
缺點：
(1)結(jié)果(guǒ)複雜(zá)，體積龐(páng)大；
(2)被測(cè)介質種(zhǒng)類、口徑、介質工(gōng)作狀态局限性較大(dà)；
(3)不适用于(yú)高、低溫(wēn)場合；
(4)大(dà)部分(fèn)儀表(biǎo)隻适(shì)用于潔淨單相流體(tǐ)；
(5)産生噪聲(shēng)及振動(dòng)。
應用概(gài)況：
容(róng)積式流量(liàng)計與差壓(yā)式流量計、浮子流量(liàng)計并(bìng)列爲三類使用(yòng)量最大的(de)流量計，常應用(yòng)于昂貴介(jiè)質(油(yóu)品、天然氣等)的(de)總量(liàng)測(cè)量。
工業發達國家近年pd流量計(不(bú)包括(kuò)家用(yòng)煤氣表和(hé)家用水表)的銷(xiāo)售金額占流量(liàng)儀表(biǎo)的13％~23％；我國約(yuē)占20％，1990年産量(不包(bāo)括家用煤(méi)氣(qì)表(biǎo))估計爲34萬(wàn)台，其(qí)中橢(tuǒ)圓齒輪式(shì)和腰(yāo)輪(lún)式(shì)分别約占(zhàn)70％和20％。
1.4 渦輪流(liú)量計
渦輪(lún)流量計，是(shì)速度式流(liú)量計中的主要(yào)種類，它采用多(duō)葉片的轉子(渦(wō)輪)感受(shòu)流體平(píng)均流(liú)速(sù)，從(cóng)而且推導(dǎo)出(chū)流量或(huò)總量的儀表。
一(yī)般它(tā)由傳感器(qì)
和顯示儀(yí)兩部分組成，也(yě)可做(zuò)成整體(tǐ)式(shì)。
渦輪(lún)流量(liàng)計和容積(jī)式流量計、科裏奧利(lì)質(zhì)量流量計稱爲流量計(jì)中三類(lèi)重複性(xìng)、精度最佳的産品，作爲十大類(lèi)型流量計之一，其産品已發展(zhǎn)爲多品種、多系(xì)列批(pī)量生産的規模。
優點：
(1)高精(jīng)度，在(zài)所有流量(liàng)計中，屬于(yú)最精(jīng)确的流(liú)量計；
(2)重(zhòng)複性好；
(3)元(yuán)零點(diǎn)漂移(yí)，抗幹(gàn)擾能(néng)力好；
(4)範(fàn)圍度寬；
(5)結構緊湊。
缺點(diǎn)：
(1)不能長期(qī)保持校準(zhǔn)特性(xìng)；
(2)流體(tǐ)物性對流量特(tè)性有較大(dà)影響(xiǎng)。
應用概(gài)況：
渦輪(lún)流量計(jì)在以下(xià)一些測量(liàng)對象獲得廣泛應用(yòng)：石油、有(yǒu)機(jī)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(liàng)上(shàng)是僅次于孔闆(pǎn)流量(liàng)計的(de)天然(rán)計量(liàng)儀(yí)表，僅荷蘭在(zài)天然氣管(guǎn)線上就采用(yòng)了2600多台(tái)各種尺寸，壓力從0.8~6.5mpa的氣體渦輪(lún)流量計，它(tā)們已(yǐ)成爲(wèi)優良(liáng)的天然氣計量(liàng)儀表(biǎo)。
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