1概述

    隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化控制、能源計(jì)量、城市公用事業(yè)、環(huán)境保護(hù)工程等對(duì)流量測量的需求急劇增長，特別是微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展，極大地推動(dòng)流量儀表的改進(jìn)，新型流量計(jì)不斷涌現(xiàn)，至今已有近百種流量計(jì)投向市場，本文要點(diǎn)討論幾種常用流量儀表的特性應(yīng)用及檢測。

    本文按照目前***流行、***廣泛的分類法，即分為:容積式流量計(jì)、差壓式流量計(jì)、浮子流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、電磁流量計(jì)、渦街流量計(jì)、超聲流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)和插入式流量計(jì)來分別闡述各種流量計(jì)的原理、特性、應(yīng)用概況及檢測。

1.1容積式流量計(jì)

    容積式流量計(jì)，又稱定排量流量計(jì)，簡稱PD流量計(jì)，在流量儀表中是精度***高的一類它利用機(jī)械測量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個(gè)己知的體積部分，根據(jù)測量室逐次重復(fù)地充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來測量流體體積總量。

    容積式流量計(jì)按其測量元件分類，可分為橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)、螺桿流量計(jì)、刮板流量計(jì)、旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)、往復(fù)活塞流量計(jì)、轉(zhuǎn)筒式流量計(jì)、膜式氣量計(jì)等。

優(yōu)點(diǎn):

(1)計(jì)量精度高;基本誤差一般為士0.5%，且可達(dá)士0.2%或更高。

(2)安裝管道條件對(duì)計(jì)一量精度沒有影響;

(3)可用于高粘度液體的測量;

(4)范圍度寬;一般為10: 1到5: 1，特殊可達(dá)30: 1;

(5)直讀式儀表無需外部能源可直接獲得累計(jì)總量，清晰明了，操作簡便。

缺點(diǎn):

(1)結(jié)果復(fù)雜，體積龐大;

(2)被測介質(zhì)種類、口徑、介質(zhì)工作狀態(tài)局限性較大(一般只適用中*********);

(3)不適用于高、低溫場合(一般為一10 C-50 0C );

(4)大部分儀表只適用于潔凈單相流體;

(5)產(chǎn)生噪聲及振動(dòng)。

應(yīng)用概況:

    容積式流量計(jì)與差壓式流量計(jì)、浮子流量計(jì)并列為三類使用量***大的流量計(jì)，由于自身特征常應(yīng)用于石油、化工、涂料、醫(yī)藥、食品以及能源等工業(yè)部門計(jì)量昂貴介質(zhì)總量。

1.2差壓式流量計(jì)

    差壓式流量計(jì)早在20世紀(jì)20年代，美國和歐洲開始大規(guī)模研究，進(jìn)入80年代進(jìn)一步完善，國際標(biāo)準(zhǔn)ISO-5167發(fā)布，90年代中后期，該流量計(jì)成為用量***廣的流量測量儀表(占50%-60%)。差壓式流量計(jì)是根據(jù)安裝于管道中流量檢測件產(chǎn)生的差壓，己知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來計(jì)算流量的儀表。

    差壓式流量計(jì)由一次裝置(檢測件)和二次裝置(差壓轉(zhuǎn)換和流量顯示儀表)組成。通常以檢測件形式對(duì)差壓式流量計(jì)分類，如孔板流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、均速管流量計(jì)等。

    二次裝置為各種機(jī)械、電子、機(jī)電一體式差壓計(jì)，差壓變送器及流量顯示儀表。它已發(fā)展為三化(系列化、通用化及標(biāo)準(zhǔn)化)程度很高的、種類規(guī)格龐雜的一大類儀表，它既可測量流量參數(shù)，也可測量其它參數(shù)(如壓力、物位、密度等)o

    差壓式流量計(jì)的檢測件按其作用原理可分為:節(jié)流裝置、水力阻力式、離心式、動(dòng)壓頭式、動(dòng)壓頭增益式及射流式幾大類。

    檢測件又可按其標(biāo)準(zhǔn)化程度分為二大類:標(biāo)準(zhǔn)的和非標(biāo)準(zhǔn)的。

    所謂標(biāo)準(zhǔn)檢測件是只要按照標(biāo)準(zhǔn)文件設(shè)計(jì)、制造、安裝和使用，無須經(jīng)實(shí)流標(biāo)定即可確定其流量值和估算測量誤差。

    非標(biāo)準(zhǔn)檢測件是成熟程度較差的，尚未列入國際標(biāo)準(zhǔn)中的檢測件。

    差壓式流量計(jì)是一類應(yīng)用***廣泛的流量計(jì)，在各類流量儀表中其使用量占居******。近年來，由于各種新型流量計(jì)的問世，它的使用量百分?jǐn)?shù)逐漸下降，但目前仍是***重要的一類流量計(jì)。

優(yōu)點(diǎn):

(1)應(yīng)用***多的孔板式流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡單牢固，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長，價(jià)格低廉;

(2)應(yīng)用范圍廣泛，至今尚無任何一類流量計(jì)可與之相比擬;

(3)檢測件與變送器、.顯示儀表分別由不同廠家生產(chǎn)，便于規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。

缺點(diǎn):

(1)測量精度普遍偏低;

(2)范圍度窄，一般***3:1~4:1

(3)現(xiàn)場安裝條件要求高;

(4)壓損大(指孔板、噴嘴等)。

(5)變送器等引壓管線多，易產(chǎn)生泄漏、堵塞、凍結(jié)及人為破壞。

    差壓式流量計(jì)按結(jié)構(gòu)分類:1、標(biāo)準(zhǔn)孔板;2、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴;3、文丘里管;4、偏心孔板;5,整體孔板;

6、彎管;7、臨界流節(jié)流裝置;8、文丘里噴嘴。適用流體:單相流體，包括液、氣、蒸汽、部分混相流，如氣固、氣液、液固等。工作狀態(tài):常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫。

1.3浮子流量計(jì)

    浮子流量計(jì)，又稱轉(zhuǎn)子流量計(jì)，是以浮子在垂直錐形管中升降，進(jìn)行測量的體積流量儀表。

    浮子流量計(jì)是***次于差壓式流量計(jì)應(yīng)用范圍***寬廣的一類流量計(jì)，特別在小、微流量方面有舉足輕重的作用。

優(yōu)缺點(diǎn):

(1)玻璃管浮子流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，使用方便，缺點(diǎn)是耐壓力溫度低，玻璃管易碎;

(2)適用于小管徑和低流速;

(3)壓力損失較低。

(4)有較寬的流量范圍，一般為10: 1，缺點(diǎn)是精度低，主要作為直觀流動(dòng)指示或?qū)纫蟛桓叩?/span>

現(xiàn)場指示儀表。

1.4渦輪流量計(jì)

    渦輪流量計(jì)，是葉輪式流量計(jì)中的主要品種，它一般由傳感器和顯示儀兩部分組成，也可做成整體式。采用多葉片的轉(zhuǎn)子(渦輪)感受流體平均流速，從而推導(dǎo)出流量或總量的儀表。

    渦輪流量計(jì)和容積式流量計(jì)、科氏質(zhì)量流量計(jì)是重復(fù)性、精度***佳的產(chǎn)品，十大類型流量計(jì)之一，其產(chǎn)品已發(fā)展為多品種、多系列批量生產(chǎn)的規(guī)模。

優(yōu)點(diǎn):

(1)高精度，在所有流量計(jì)中，屬于***準(zhǔn)確的流量計(jì)(液體一般士0. 196一士0.596，氣體范圍士0.5%一士1.596);

(2)重復(fù)性好，短期達(dá)0.0596^-0.296，適用于貿(mào)易結(jié)算;

(3)無零點(diǎn)漂移，抗干擾能力好;

(4)范圍度寬，可達(dá)40: 1-10: 1;

(5)結(jié)構(gòu)緊湊，安裝維護(hù)方便。

缺點(diǎn):

(1)不能長期保持校準(zhǔn)特性，檢定周期短;

(2)流體物性(密度、粘度)對(duì)流量特性有較大影響。

(3)不適于脈動(dòng)流和混相流;

(4)*********(DN50以下)性能難以提高。

應(yīng)用概況:

    渦輪流量計(jì)在以下一些測量對(duì)象獲得廣泛應(yīng)用:石油、有機(jī)液體、無機(jī)液、液化氣、天然氣和低溫流體統(tǒng)在歐洲和美國，渦輪流量計(jì)在用量上是***次于孔板流量計(jì)的天然計(jì)量儀表，***荷蘭在天然氣管線上就采用了2600多臺(tái)各種尺習(xí)‘，壓力從0.8-6.SMPa的氣體渦輪流量計(jì)，它們己成為優(yōu)良的天然氣計(jì)量儀表。

1.5電磁流量計(jì)

    電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律制成的一種測量導(dǎo)電性液體的儀表。

    電磁流量計(jì)有一系列優(yōu)良特性，可以解決其它流量計(jì)不易應(yīng)用的問題，如臟污流、腐蝕流的測量。

    70, 80年代電磁流量在技術(shù)上有重大突破，使它成為應(yīng)用廣泛的一類流量計(jì)，在流量儀表中其使用量百分?jǐn)?shù)不斷上升。

優(yōu)點(diǎn):

(1)測量通道是一段光滑直管，不會(huì)阻塞，適用于測量含固體顆粒的液固二相流體，如紙漿、煤水漿、礦漿、泥漿、污水等;

(2)不產(chǎn)生流量檢測所造成的壓力損失，節(jié)能效果好;

(3)所測得體積流量實(shí)際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的明顯影響;

(4)流量范圍大，口徑范圍寬(通常為20: 1^50: 1);

(5)可應(yīng)用腐蝕性流體。

缺點(diǎn):

(1)不能測量電導(dǎo)率很低的液體，如石油制品和有機(jī)溶劑等;

(2)不能測量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體;

(3)不能用于較高溫度的液體。

應(yīng)用概況:

    電磁流量計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，大口徑儀表較多應(yīng)用于給排水工程;中*********常用于固液雙相等高要求或難測場合，如鋼鐵工業(yè)高爐風(fēng)口冷卻水控制，造紙工業(yè)測量紙漿液和黑液，化學(xué)工業(yè)的強(qiáng)腐蝕液，有色冶金工業(yè)的礦漿;，J、口徑、微*********常用一于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、生物化學(xué)等有衛(wèi)生要求的場所。

1.6渦街流量計(jì)

    渦街流量計(jì)是在流體中安放一根非流線型游渦發(fā)生體，流體在發(fā)生體兩側(cè)交替地分離釋放出兩串規(guī)則地交錯(cuò)排列的游渦的儀表。

    渦街流量計(jì)按頻率檢出方式可分為:應(yīng)力式、應(yīng)變式、電容式、熱敏式、振動(dòng)體式、光電式及超聲式等。

    渦街流量計(jì)一是屬于***年輕的一類流量計(jì)，但其發(fā)展迅速，目前己成為通用的一類流量計(jì)。

優(yōu)點(diǎn):

(1)結(jié)構(gòu)簡單牢固，安裝維護(hù)方便;

(2)適用流體種類多，如液體、氣體、蒸汽和部分混相流體:

(3)精度較高(與差壓式或浮子式比較)，一般為士1%~士2%;

(4)范圍度寬，一般10: 1或20: 1;

(5)壓損小，無零點(diǎn)漂移。

缺點(diǎn):

(1)不適用于低雷諾數(shù)測量，故不適用于高粘度、低流速、*********使用;

(2)需一定長度的直管段;

(3)儀表系數(shù)較低(與渦輪流量計(jì)相比)，一般用于DN300以下;

(4)儀表在脈動(dòng)流、多相流中尚缺乏理論和實(shí)踐驗(yàn)證。

應(yīng)用概況:

    渦街流量計(jì)自20世紀(jì)70年代應(yīng)用以來，由于一些突出的特點(diǎn)，受到用戶歡迎，發(fā)展迅速。在水、空氣、蒸汽等氣、液流體的計(jì)量中廣泛使用，特別是在蒸汽貿(mào)易計(jì)量中有逐步替代孔板的趨勢。我市供熱貿(mào)易計(jì)量中，渦街占80%以上，在眾多流量計(jì)中，渦街的經(jīng)濟(jì)性較好，基本性能處于中等偏上水平，購置費(fèi)用低于質(zhì)量式、電磁式等，且安裝、運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)低于差壓式、容積式、渦輪式等。

1.7超聲流量計(jì)

    超聲流量計(jì)是通過檢測流體流動(dòng)對(duì)超聲束(或超聲脈沖)的作用以測量流量的儀表。

    根據(jù)對(duì)信號(hào)檢測的原理超聲流量計(jì)可分為(1)傳播時(shí)間法;(2)波束偏移法;(3)多普勒效應(yīng)法;<4)相關(guān)法;(5)噪聲法等。

    超聲流量計(jì)和電磁流量計(jì)一樣，因儀表流通通道未設(shè)置任何阻礙件，均屬無阻礙流量計(jì)，是適于解決流量測量困難問題的一類流量計(jì)，特別在大口徑流量測量方面有較突出的優(yōu)點(diǎn)，近年來它是發(fā)展迅速的一類流量計(jì)之一。

優(yōu)點(diǎn):

(1)可作非接觸式測量;

(2)為無流動(dòng)阻撓測量，無壓力損失;

(3)可測量非導(dǎo)電性液體，對(duì)無阻撓測量的電磁流量計(jì)是一種補(bǔ)充。

缺點(diǎn):

(1)傳播時(shí)問法只能用于清潔液體和氣體;而多普勒法只能用于測量含有一定量異相的液體;

(2)多普勒法測量精度不高。

(3)外夾裝式超聲流量計(jì)一不能用于襯里或結(jié)垢太厚的管道或銹蝕嚴(yán)重的管道。

應(yīng)用概況:

(1)傳播時(shí)間法應(yīng)用于清潔、單相液體和氣體。典型應(yīng)用有給水、工廠排放液、液化天然氣等;

(2)多普勒法適用于異相含量不太高的雙相流體，例如:未處理污水、工廠排放液、臟流程液;通常不

適用于非常清潔的液體。

2流量儀表的檢定/校準(zhǔn)

2.1檢定的目的:流量儀表檢測主要目的(1)開發(fā)研制的試驗(yàn)，確定儀表的性能;(2)產(chǎn)品出廠檢

驗(yàn)，確保流量儀表、產(chǎn)品質(zhì)量;(3)使用中首檢和周期檢定，確保流量儀表貿(mào)易結(jié)算***值準(zhǔn)確可靠。

2.2檢定的方法:檢定方法可分為三種:直接比較測量法、間接測量法和綜合測量法。

2.3檢定裝置:流量檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置可分為:質(zhì)量法、容積法、標(biāo)準(zhǔn)表法、鐘罩法、體積管法以及臨界噴嘴法等。

    靜態(tài)容積法、水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置是發(fā)展歷史***悠久，設(shè)計(jì)及工藝***完善的一種流量檢驗(yàn)裝置，是各國原始標(biāo)準(zhǔn)的主要類型，在流量檢定中占主要的地位，廣泛用于容積式、渦輪式、渦街式、超聲波、電磁、質(zhì)量流量計(jì)檢定。

孔板主要用間接測量法檢定。

3結(jié)論

    由上述可知，流量計(jì)發(fā)展到今天雖然己日趨成熟，但其種類仍然極其繁多，至今尚無一種對(duì)于任何場合都適用的流量計(jì)。

    每種流量計(jì)都有其適用范圍，也都有局限性。這就要求我們:

(1)在選擇儀表時(shí)，一定要熟悉儀表和被測對(duì)象兩方面的情況，并要兼顧考慮其它因素，這樣測量才會(huì)準(zhǔn)確:

(2)努力研制新型儀表，使其在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上更加完善。