流量计知识简述

1、流量计的发展　　



　　流量测量的发展可追溯到古代的水利工程和城市供水系统。古罗马凯撒时代已采用孔板测量居民的饮用水水量。公元前1000年左右古埃及用堰法测量尼罗河的流量。我国的都江堰水利工程应用宝瓶口的水位观测水量大小等等。17世纪托里拆利奠定差压式流量计的理论基础，这是流量测量的里程碑。自那以后，18、19世纪流量测量的许多类型仪表的雏形开始形成，如堰、示踪法、皮托管、文丘里管、容积、涡轮及靶式流量计等。20世纪由于过程工业、能量计量、城市公用事业对流量测量的需求急剧增长，才促使仪表迅速发展，微电子技术和计算机技术的飞跃发展很大地推动仪表更新换代，新型流量计如雨后春笋般涌现出来。至今，据称已有上百种流量计投向市场，现场使用中许多棘手的难题可望获得解决。



　　我国开展近代流量测量技术的工作比较晚，早期所需的流量仪表均从国外进口。



　　流量测量是研究物质量变的科学，质量互变规律是事物联系发展的基本规律，因此其测量对象已不限于传统意义上的管道液体，凡需掌握量变的地方都有流量测量的问题。流量和压力、温度并列为三大检测参数。对于**的流体，只要知道这三个参数就可计算其具有的能量，在能量转换的测量中检测此三个参数。能量转换是**生产过程和科学实验的基础，因此流量和压力、温度仪表一样得到广泛的应用。



2、流量计的应用领域　　



　　流量测量技术与仪表的应用大致有以下几个领域。



　　一、工业生产过程



　　流量仪表是过程自动化仪表与装置中的大类仪表之一，它被广泛诮用于冶金、电力、煤炭、化工、石油、交通、建筑、轻纺、食品、医药、农业、环境保护及人民日常生活等国民经济各个领域，是发展工农业生产，节约能源，改进产品质量，提高经济效益和管理水平的重要工具在国民经济中占有重要的地位。在过程自动化仪表与装置中，流量仪表有两大功用：作为过程自动化控制系统的检测仪表和测量物料数量的总量表。



　　二、能源计量



　　能源分为一次能源（煤炭、原油、煤层气、石油气和天然气）、二次能源（电力、焦炭、人工燃气、成品油、液化石油气、蒸汽）及载能工质（压缩空气、氧、氮、氢、水）等。能源计量是科学管理能源，实现节能降耗，提高经济效益的重要手段。流量仪表是能源计量仪表的重要组成部分，水、人工燃气、天然气、蒸汽和油品这些常用的能源都使用着数量庞大的流量计，它们是能源管理和经济核算不可缺少的工具。



　　三、环境保护工程



　　烟气，废液、污水等的排放严重污染大气和水资源，严重威胁人类生存环境。国家把可持续发展列为国策，环境保护将是21世纪的课题。空气和水的污染要得到控制，加强管理，而管理的基础是污染量的定量控制。



　　我国是以煤为主要能源的国家，**有上百万个烟囱不停地向大气排放烟气。烟气排放控制是**污染的重要项目，每个烟囱是安装烟气分析仪表和流量计，组成连椟排放监视系统。烟气的流量沆量有很大因难，它的难度为烟囱尺寸大且形状不规则，气体组分变化不定，流速范围大，脏污，灰尘，腐蚀，高温，无直管段等。



　　四、交通运输



　　有五种方式：铁路公路、航空、水运、和管道运输。其中管道运输虽早已有之，但应用并不普遍。随着环保问题的突出，管道运输的特点引起人们的重视。管道貌岸然运输装备流量计，它是控制、分配和调度的眼睛，亦是监没和经济核算的工具。



　　五、生物技术



　　21世纪将迎来生命科学的世纪，以生物技术为特征的产业将获得迅速发展。生物技术中需监测计量的物质很多，如血液，尿液等。仪表开发的难度大，品种繁多。



　　六、科学实验



　　科学实验需要的流量计不但数量多，且品种极其繁杂。据统计流量计100多种中很大一部分是应科研之需用的，它们并不批量生产，在市面出售，许多科研机构和大企业皆设专门小组研制专用的流量计。



　　七、海洋气象，江河湖泊



　　这些领域为敞开流道，一般需检测流速，然后推算流量。流速计和流量计所依据的物理原理及流体力学基础是共通的但是仪表原理及结构以及使用条件有很大差别。



3、流量计种类　



　　用以测量管路中流体流量(单位时间内通过的流体体积)的仪表。有转子流量计、节流式流量计、细缝流量计、容积流量计、电磁流量计、超声波流量计和堰等。



　　流量测量方法和仪表的种类繁多,分类方法也很多。至今为止,可供工业用的流量仪表种类达60种之多。品种如此之多的原因就在于至今还没找到一种对任何流体、任何量程、任何流动状态以及任何使用条件都适用的流量仪表。



　　这60多种流量仪表,每种产品都有它特定的适用性,也都有它的局限性。按测量对象划分就有封闭管道和明渠两大类;按测量目的又可分为总量测量和流量测量,其仪表分别称作总量表和流量计。



　　总量表测量一段时间内流过管道的流量,是以短暂时间内流过的总量除以该时间的商来表示,实际流量计通常亦备有累积流量装置,做总量表使用,而总量表亦备有流量发讯装置。因此,以严格意义来分流量计和总量表已无实际意义。



　　按测量原理分有力学原理、热学原理、声学原理、电学原理、光学原理、原子物理学原理等。



　　按照目前流行、广泛的分类法,即分为:容积式流量计、差压式流量计、浮子流量计、涡轮流量计、电磁流量计、流体振荡流量计中的涡街流量计、质量流量计和插入式流量计、探针式流量计，来分别阐述各种流量计的原理、特点、应用概况及**外的发展情况。



3.1差压式流量计　　差压式流量计是根据安装于管道中流量检测件产生的差压,已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来计算流量的仪表。



　　差压式流量计由一次装置(检测件)和二次装置(差压转换和流量显示仪表)组成。通常以检测件形式对差压式流量计分类,如孔板流量计、文丘里流量计、均速管流量计等。



　　二次装置为各种机械、电子、机电一体式差压计,差压变送器及流量显示仪表。它已发展为三化(系列化、通用化及标准化)程度很高的、种类规格庞杂的一大类仪表,它既可测量流量参数,也可测量其它参数(如压力、物位、密度等)。



　　差压式流量计的检测件按其作用原理可分为:节流装置、水力阻力式、离心式、动压头式、动压头增益式及射流式几大类。



　　检测件又可按其标准化程度分为二大类:标准的和非标准的。



　　所谓标准检测件是只要按照标准文件设计、制造、安装和使用,无须经实流标定即可确定其流量值和估算测量误差。



　　非标准检测件是成熟程度较差的,尚未列入**标准中的检测件。



　　差压式流量计是一类应用广泛的流量计,在各类流量仪表中其使用量占前面。近年来,由于各种新型流量计的问世,它的使用量百分数逐渐下降,但目前仍是重要的一类流量计。



　　优点:



　　(1)应用多的孔板式流量计结构牢固,性能稳定可靠,使用寿命长;



　　(2)应用范围广泛,至今尚无任何一类流量计可与之相比拟;



　　(3)检测件与变送器、显示仪表分别由不同厂家生产,便于规模经济生产。



　　缺点:



　　(1)测量精度普遍偏低;



　　(2)范围度窄,一般仅3:1~4:1;



　　(3)现场安装条件要求高;



　　(4)压损大(指孔板、喷嘴等)。



　　注：一种新型产品：引进美国航天航空局而开发的平衡流量计，这种流量计的测量精度是传统节流装置的5-10倍，压力损失1/3。压力快2倍，小直管段可以小至1.5D，安装和使用方便，大大减少流体运行的能力消耗。



　　应用概况:



　　差压式流量计应用范围特别广泛,在封闭管道的流量测量中各种对象都有应用,如流体方面:单相、混相、洁净、脏污、粘性流等;工作状态方面:常压、高压、真空、常温、高温、低温等;管径方面:从几mm到几m;流动条件方面:亚音速、音速、脉动流等。它在各工业部门的用量约占流量计**用量的1/4~1/3。



3.2 浮子流量计　　浮子流量计,又称转子流量计,是变面积式流量计的一种,在一根由下向上扩大的垂直锥管中,圆形横截面的浮子的重力是由液体动力承受的,从而使浮子可以在锥管内自由地上升和下降。



　　浮子流量计是仅次于差压式流量计应用范围宽广的一类流量计,特别在小、微流量方面有举足轻重的作用。



　　80年代中期,日本、西欧、美国的销售金额占流量仪表的15~20。中国产量1990年估计在12~14万台,其中95以上为玻璃锥管浮子流量计。



　　特点:



　　(1)玻璃锥管浮子流量计结构简单,使用方便,缺点是耐压力低,有玻璃管易碎的较大风险;



　　(2)适用于小管径和低流速;



　　(3)压力损失较低。



3.3容积式流量计　　容积式流量计,又称定排量流量计,简称PD流量计,在流量仪表中是精度高的一类。它利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分,根据测量室逐次重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流体体积总量。



　　容积式流量计按其测量元件分类,可分为椭圆齿轮流量计、刮板流量计、双转子流量计、旋转活塞流量计、往复活塞流量计、圆盘流量计、液封转筒式流量计、湿式气量计及膜式气量计等。



　　优点:



　　(1)计量精度高;



　　(2)安装管道条件对计量精度没有影响;



　　(3)可用于高粘度液体的测量;



　　(4)范围度宽;



　　(5)直读式仪表无需外部能源可直接获得累计,总量,清晰明了,操作简便。



　　缺点:



　　(1)结果复杂,体积庞大;



　　(2)被测介质种类、口径、介质工作状态局限性较大;



　　(3)不适用于高、低温场合;



　　(4)大部分仪表只适用于洁净单相流体;



　　(5)产生噪声及振动。

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