近年來,國内(nèi)外(wài)流量(liàng)儀表(biǎo) 總的發展趨勢(shì)有以下幾個特(tè)點:`
1.由(yóu)于(yú)經典式(shì)的節流儀表(孔(kǒng)闆(pǎn)、噴(pēn)嘴、文丘利(lì)管)在(zài)現場(chǎng)使(shǐ)用中暴露出不少(shǎo)缺點,它保持已久的(de)壟斷(duàn)地位(wèi)已經(jīng)消失,但仍(réng)占有較大的比(bǐ)童。
2.新型儀(yí)表(渦(wō)街、電磁(cí)、超(chāo)聲)日(rì)益成熟,在現場(chǎng)應(yīng)用中的比重(zhòng)逐漸增大(dà)。
3、爲提高流(liú)量(liàng)測量的準确度,适(shì)應經濟核(hé)算的(de)要求,各種間(jiān)接補償及直(zhí)接的質(zhì)量(liàng)流量(liàng)計不斷出(chū)現。
4.微電子技術(shù)已滲(shèn)透到(dào)流量(liàng)儀(yí)表領(lǐng)域(yù),出現(xiàn)了不少新(xīn)型智(zhì)能化(huà)儀表(biǎo)。
5.工業(yè)的現代化、大型(xíng)化要(yào)求流量儀(yí)表的結構(gòu)力求(qiú)簡單、壓損(sǔn)力求(qiú)減小,各種(zhǒng)插入(rù)式流量(liàng)儀表應運而生,發(fā)展迅速。
一(yī)、孔闆儀表(biǎo)的現狀及改進(jìn)
　　 孔闆流量計 結(jié)構簡單,适應的(de)口徑(jìng)及工(gōng)況寬(kuān)闊,特别是(shì)長期(qī)以來積累(lèi)了(le)大(dà)量的設計(jì)、制造(zào)、使用的(de)經(jīng)驗數(shù)據,國(guó)内(nèi)外(wài)均已制定了(le)标準,即(jí)使不進行實際校驗,也可(kě)确定(dìng)流量系(xì)數,因而(ér)爲設計、使用部(bù)門廣泛采用,幾(jǐ)乎占現場(chǎng)使用(yòng)流量(liàng)儀(yí)表(biǎo)的80%左(zuǒ)右,但在使用中(zhōng)也暴(bào)露出(chū)不多(duō)缺點(diǎn),如:
1.壓(yā)損太(tài)大。孔闆(pǎn)的不可恢複(fú)壓損(sǔn)約占(zhàn)輸出差(chà)壓(yā)的50腸~90呱。一台用于中(zhōng)30。口徑蒸(zhēng)汽管道(dào)上的孔闆,由于(yú)壓損可使年運(yùn)行費(fèi)達(dá)上萬人(rén)民币。
2.特性受幾(jǐ)何(hé)尺(chǐ)寸的影響(xiǎng)較大(dà)。由于(yú)流(liú)體的沖刷、腐(fǔ)蝕以及油污的粘附(fù),孔闆銳(ruì)邊的流(liú)量(liàng)系數有可能偏離設計值約(yuē)10%。缺乏維(wéi)修(xiū)而又(yòu)長期(qī)使(shǐ)用的孔闆,準确度(dù)最好(hǎo)也隻(zhī)有3~5%左右。
3.裝(zhuāng)拆困(kùn)難。對使用(yòng)于大(dà)口(kǒu)徑管道(dào)的孔闆(pǎn)來說尤爲突(tū)出(chū)。
4.輸出差壓與流量(liàng)呈非(fēi)線性(xìng)關系(xì),量程(chéng)比僅爲3：1。
　　爲适應(yīng)自動化(huà)對(duì)流量(liàng)儀表(biǎo)提出的各(gè)種(zhǒng)要求,在不斷(duàn)出現各種(zhǒng)新型(xíng)儀表(biǎo)的同(tóng)時,孔闆也在不斷改善中(zhōng)。例如,爲擴大(dà)量程(chéng),它(tā)本質(zhì)上仍(réng)是節流儀表,但(dàn)孔(kǒng)徑可随(suí)流量值的大小(xiǎo)自行改變,從而(ér)使輸(shū)出差壓與(yǔ)流量成線(xiàn)性(xìng)關(guān)系。該(gāi)儀表的量(liàng)程比(bǐ)可達100：1,準确度爲土(tǔ)1%,并可用水(shuǐ)标定後用于(yú)蒸汽管道上。
二(èr)、渦街、電磁(cí)等新型流量(liàng)儀(yí)聲的(de)應用(yòng)領域(yù)不斷增(zēng)大
　　 渦街流量(liàng)計 的原理是(shì):當(dāng)流體流過非線(xiàn)性物體時将在(zài)其後産生周期(qī)性的旋(xuán)渦(wō)脫落(luò),脫落的頻率與流速成正比,因(yīn)此,隻(zhī)要測出頻(pín)率的大小(xiǎo)即可推算出(chū)流量值(zhí)。
　　渦街流量(liàng)計(jì)自七十(shí)年代問世(shì)以來(lái)發展(zhǎn)迅速(sù),目前國(guó)内(nèi)外已(yǐ)有(yǒu)十多利(lì)`産品。其主(zhǔ)要優點是(shì):輸出量與(yǔ)流量(liàng)成線(xiàn)性關系,量程比可達(dá)10:1;輸出(chū)量爲脈沖(chòng)信号(hào),便于遠傳、數據(jù)處理及與計算(suàn)機聯機(jī);輸(shū)出量(liàng)與介(jiè)質的溫度、壓(yā)力(lì)、粘度(dù)、密度(dù)、成份無關;無可(kě)動部件,便(biàn)于維(wéi)護,工(gōng)作(zuò)可靠。
　　雖(suī)然渦街流(liú)量計有(yǒu)以(yǐ)上突(tū)出的(de)優點,但在現場(chǎng)應用中尚未達(dá)到預期的目的。可能(néng)是由于管内(nèi)的流速分布對它的工作影(yǐng)響較大(dà),特别是(shì)渦街的(de)形成還(hái)有随(suí)機的不穩(wěn)定(dìng)現象(xiàng),降低了(le)流量(liàng)總量(liàng)的(de)準(zhǔn)确度(dù)。其次是它(tā)不适用(yòng)于測粘度太大的(de)流體(tǐ)以及采用某些(xiē)檢測(cè)方(fāng)法時(shí)輸(shū)出信号(hào)靈敏度有衰減的現象(xiàng)。因此(cǐ),渦街(jiē)流量(liàng)計的研(yán)究主要(yào)有三個(gè)方(fāng)面:
(l)研(yán)究産(chǎn)生穩定、強(qiáng)烈的(de)旋渦發生體。目(mù)前發生體(tǐ)主要爲(wèi)柱狀,從(cóng)斷面(miàn)來看(kàn)有(yǒu)圓(yuán)、三角、梯形(xíng)、矩形以及(jí)各(gè)種複合(hé)形狀。針對二維柱體在三(sān)維圓(yuán)管流可能(néng)産生(shēng)随機(jī)不(bú)穩(wěn)定現(xiàn)象,日本的高本正樹(shù)近年曾提(tí)出過(guò)采用(yòng)一種(zhǒng)環形(xíng)旋渦發生體(見圖1),并進行(háng)了一些(xiē)試驗。他(tā)認爲當(dāng)環厚w爲(wèi)環平(píng)均(jun1)直徑d的(de)1/6時,可(kě)産生穩(wěn)定的渦街。當然,這種環狀渦(wō)街流量計(jì)進入實用(yòng)尚有不少間題(tí)有待解(jiě)決,如(rú)環(huán)狀發生體的支(zhī)承、渦(wō)街頻(pín)率的(de)檢測等。

(2)研(yán)究檢(jiǎn)測渦(wō)街頻(pín)率的方法(fǎ)。檢測頻率的(de)方法很多,如(rú):熱絲(sī)、熱敏、超聲、電磁、應變(biàn)、擴散矽、電(diàn)容、壓(yā)電等。早(zǎo)期(qī)的熱(rè)絲、熱敏(mǐn)方法靈(líng)敏度雖(suī)然較高(gāo),但由于(yú)檢(jiǎn)測元件暴(bào)露在流體(tǐ)之中(zhōng),易(yì)受污染而導(dǎo)緻靈敏度(dù)下降,允(yǔn)許承受(shòu)的溫度也較低(dī),近年來不(bú)少廠家将壓(yā)電或擴(kuò)散矽封裝(zhuāng)在渦(wō)街發生體内或(huò)管道外(wài)的(de)檢(jiǎn)測(cè)杆上(shàng),使渦街流(liú)量計(jì)的溫度上(shàng)限提高(gāo)到300℃,抗污(wū)染能力也大有(yǒu)提高,擴大了儀(yí)表的應用(yòng)領域。
(3)研究頻(pín)率的信(xìn)息處理。在信息(xī)處理上采(cǎi)取一(yī)些措施可以提高頻(pín)率檢(jiǎn)測的(de)穩定性(xìng),降低低(dī)頻波動的噪聲(shēng)源等,以(yǐ)彌補流體振(zhèn)蕩信息之(zhī)不足。其次,爲提(tí)高流量測(cè)量的(de)精确度(dù),除了渦(wō)街頻率(lǜ)信息外(wài),還可引入溫(wēn)度(dù)、壓力(lì)檢測(cè)信息(xī)組成質量流量計。微(wēi)型機的普及(jí)、推廣和(hé)成本(běn)不斷下降,也爲(wèi)渦街流量(liàng)計的智能(néng)化辟開了廣闊的前(qián)景。
2.電磁(cí)流(liú)量計
　　 電磁(cí)流量(liàng)計 也是(shì)一(yī)種很有前途的(de)流量(liàng)儀表。由于儀表(biǎo)中沒有任(rèn)何障礙物,特别(bié)适用于(yú)測含有(yǒu)固相物的液體流量,如(rú)污水、紙(zhǐ)漿、礦漿等。近年(nián)來(lái),歐、美(měi)、日等先(xiān)進國(guó)家生(shēng)産這種儀(yí)表(biǎo)的(de)廠家(jiā)約占流量儀表廠家的10~2。腸,現場(chǎng)應用比重也不(bú)斷增(zēng)加,特别在(zài)以下(xià)幾個(gè)方面有了(le)較(jiào)大的發(fā)展:
(l)擴大了流體的應(yīng)用範圍。限(xiàn)制使用(yòng)電磁流(liú)量計的主要因(yīn)素是流(liú)體導電(diàn)率,其(qí)下(xià)限爲50微姆歐/厘米。1984年國(guó)外推出(chū)了高靈(líng)敏度的電(diàn)磁流(liú)量計,流體的導(dǎo)電率可低至1微(wēi)姆歐/厘米,儀表(biǎo)口徑爲裏~4英寸(cùn)。
(2)增加了抗(kàng)幹擾(rǎo)能力(lì)。過去(qù),電磁(cí)流量(liàng)計勵磁采(cǎi)用50hz交流電,電源(yuán)雖簡單,但(dàn)易受市電幹擾,零漂(piāo)較嚴重(zhòng)。現在采用了(le)鍵控開關(guān)電路(lù),低頻(pín)方波(bō)勵磁(cí),排(pái)除(chú)了幹擾,減少(shǎo)了零漂,儀表準确度從(cóng)1.5級提(tí)高到0.5級。
(3)非(fēi)接(jiē)觸(chù)電極。傳統(tǒng)的電磁流量計(jì)在管内有一對與被(bèi)測介質相接觸的電極,在(zài)測強腐蝕液體(tǐ)及污穢漿液時,電極裸露部份(fèn)易被腐蝕或污損。一種電容禍(huò)合電極的電磁(cí)流量(liàng)計,口(kǒu)徑中(zhōng)65至中(zhōng)500,在管道内不再有裸露部(bù)分,克(kè)服了(le)被腐(fǔ)蝕、污(wū)損(sǔn)的缺點(diǎn)。
(4)微型化(huà)。由(yóu)于(yú)管(guǎn)内流(liú)速(sù)分(fèn)布是(shì)非均勻的,因此(cǐ),采用非均勻磁(cí)場(chǎng)可以有(yǒu)效地(dì)利用磁場強度(dù),從而使電(diàn)磁流量計(jì)的口徑進(jìn)一步微型(xíng)化。
三、插入式流量儀(yí)表發展迅(xùn)速
　　流量儀(yí)表(biǎo)的(de)體積(jī)與重量(liàng)是随口(kǒu)徑成(chéng)立(lì)方增長(zhǎng)的(de),如(rú)果(guǒ)按(àn)比例(lì)放大(dà)結構,将使大口徑流(liú)量僅表顯(xiǎn)得(dé)特别笨(bèn)重。其(qí)次,當口徑(jìng)較小(xiǎo)時,流量儀(yí)表的壓損(sǔn)無關緊要,而當(dāng)口徑(jìng)(如孔闆)增(zēng)大時,其壓(yā)損折合年(nián)運行費将大得難以(yǐ)爲(wèi)人們(men)所接受。因(yīn)此,大口徑流(liú)量儀表應具有(yǒu)結構(gòu)簡單(dān)、壓損較小(xiǎo)的特(tè)點,按此要求,插(chā)入式流量儀表用于大(dà)口徑流量測量較(jiào)爲适(shì)宜。
　　插入式流量儀表(biǎo)是一種以(yǐ)插入式安(ān)裝形式爲特(tè)征的儀表,如插入(rù)式渦(wō)輪、 插入(rù)式渦街(jiē)流量(liàng)計 、 插入式電磁(cí)流量(liàng)計 以(yǐ)及皮(pí)托管(guǎn)、皮托文丘(qiū)利管等等(děng)。這(zhè)些(xiē)插入式流(liú)量儀表一般指(zhǐ)測管道内(nèi)某一點流(liú)速以推算(suàn)流量的(de)儀表。這種測(cè)量方(fāng)法對(duì)直管道長度有(yǒu)較高的要(yào)求,而現場中的流速分布(bù)不可(kě)能那(nà)麽嚴格規(guī)範,因(yīn)此,按iso7145的推算,用(yòng)該方(fāng)法(fǎ)測流量(liàng)的準确(què)度很難(nán)超過±3%。
爲(wèi)提高插(chā)入(rù)式(shì)流量儀表(biǎo)的準确(què)度,有人提出(chū)了這(zhè)樣的(de)設想:安(ān)裝仍保(bǎo)持方便的(de)插入(rù)形式,而在管道(dào)直徑方向(xiàng)測多(duō)點流速(sù)以(yǐ)适應管道(dào)中(zhōng)流速分(fèn)布的(de)變化(huà)。

　　近(jìn)年(nián)來,一種(zhǒng)雙槳反(fǎn)向(xiàng)插入(rù)式渦輪流(liú)量計(見圖3),它其有二個(gè)槳葉(yè),旋轉方向相反,沿管道(dào)直徑方向插入。測試表明它可以在較寬的範(fàn)圍内适應流速(sù)分布的變化(huà),即(jí)使是較惡劣的(de)流場下,如(rú)在緊(jǐn)接900彎(wān)頭不(bú)到zd的地方安裝流量(liàng)計,仍可保持(chí)較(jiào)高準确度(dù)。與單(dān)槳葉插(chā)入式渦(wō)輪流量計(jì)比較,準确度可提高(gāo)約三倍。

　　提(tí)高(gāo)插入式流(liú)量(liàng)計準(zhǔn)确度(dù)的另(lìng)一途(tú)徑是(shì)通(tōng)過(guò)檢測(cè)頭(tóu)的微型化來(lái)減小(xiǎo)對(duì)流場(chǎng)的(de)幹擾。插入(rù)式渦(wō)輪流(liú)量計檢測頭直徑不(bú)到2英寸(cùn),這種(zhǒng)儀表還(hái)有一個定位機構以保證(zhèng)安裝(zhuāng)時葉輪的(de)軸線(xiàn)與管(guǎn)道軸線相(xiàng)平行;插入式電(diàn)磁流(liú)量計(jì)的檢(jiǎn)測頭直徑(jìng)僅l英寸,可(kě)用于在4、60英寸管道(dào)上測流量(liàng)。除此(cǐ)而外,有(yǒu)些儀(yí)表還附屬了一些機構,使(shǐ)儀表功能(néng)更趨(qū)完善(shàn),如(rú)插(chā)入式(shì)電(diàn)磁流量(liàng)計,具(jù)有檢測流量變(biàn)化範(fàn)圍的(de)數字(zì)開關以(yǐ)及(jí)監測(cè)管道(dào)中流動情(qíng)況的信号開關(guān)和低流量開關(guān)。

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