流量測量技術(shù)綜述
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流量測量是工業(yè)過程測量中的一個(gè)重要參數(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)中承擔(dān)著兩類重要任務(wù)：其一為流體物資貿(mào)易核算儲(chǔ)運(yùn)管理和污水廢氣排放控制的總量計(jì)量；其二為流程工業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低成本以及水利工程和環(huán)境保護(hù)等作必要的流量檢測和控制。
流量測量涉及廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。過程測量、能源計(jì)量、環(huán)境保護(hù)、交通運(yùn)輸?shù)雀吆哪茴I(lǐng)域?qū)α髁繙y量的需求急速增長，為流量測量技術(shù)提出了新的要求。不僅要求流量測量儀表耐高溫高壓，而且能自動(dòng)補(bǔ)償參數(shù)變化對測量精度的影響，從節(jié)約能源、成本核算、貿(mào)易往來及醫(yī)藥衛(wèi)生等方面的特殊要求考慮，要求流量測量精度高、壓損小、可靠性高。新技術(shù)、新器件、新材料和新工藝及新軟件的開發(fā)應(yīng)用，使得流量計(jì)的測量準(zhǔn)確度越來越高，流量的測量范圍越來越廣。同時(shí)流量計(jì)對測量介質(zhì)的要求在降低，適用范圍也越來越寬，智能化程度及可靠性得到了很大的提高。
2 流量的測量
2.1 流量測量的概念及方法分類
介質(zhì)在單位時(shí)間內(nèi)通過給定的通道或管道橫截面的量叫做通過該截面的流量。流量的讀數(shù)可以是質(zhì)量單位或容積單位。流量也是總量除以時(shí)間的商。反之，總量可以看作流量與時(shí)間的積。流量與總量都是物理量，彼此通過時(shí)間相聯(lián)系。
流量測量方法大致可以歸納為以下四種：利用伯努利方程原理，通過測量流體差壓信號(hào)來反映流量的差壓式流量測量法，用這種方法制成的儀表如轉(zhuǎn)子流量計(jì)、靶式流量計(jì)、彎管流量計(jì)等；通過直接測量流體流速來得出流量的速度式流量測量法，用這種方法制成的儀表如渦輪流量計(jì)、渦街流量計(jì)、電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)等；利用標(biāo)準(zhǔn)小容積來連續(xù)測量流量的容積式測量，用這種方法制成的儀表如橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)、刮板流量計(jì)等；以測量流體質(zhì)量流量為目的的質(zhì)量流量測量法，用這種方法制成的儀表如熱式質(zhì)量流量計(jì)、科氏質(zhì)量流量計(jì)、沖量式質(zhì)量流量計(jì)等。
2.2 國內(nèi)外新成果舉例
2007年清華大學(xué)高晉元教授發(fā)表《參數(shù)估計(jì)法測量兩相流流速》一文，提出運(yùn)用模型參數(shù)估計(jì)可直接辨識(shí)隨機(jī)流動(dòng)噪聲的渡越時(shí)間，能起到在時(shí)域?qū)鞲衅餍盘?hào)進(jìn)行預(yù)濾波的作用，推動(dòng)了我國在相關(guān)流量測量技術(shù)上的進(jìn)步。
巴西的Pereira所設(shè)計(jì)的改進(jìn)的音速噴嘴是一種新型的音速文丘里噴嘴。它的喉部和擴(kuò)散管是分別加工的，因此便于制造，而且測量各部件的幾何形狀和尺寸也更方便；俄羅斯Kopp等人的基于流體動(dòng)力學(xué)效應(yīng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子懸浮的速度式流量傳感器，十分引人注目；日本Yamada等人將鎧裝溫度計(jì)插在孔板的差壓檢測部位，并測試其對差壓測量值的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)對差壓測量放幾乎沒有影響。這就使帶溫壓自動(dòng)補(bǔ)償功能的差壓變送器的開發(fā)成為可能。
3 常用流量計(jì)簡介
3.1 節(jié)流式流量計(jì)
節(jié)流式流量計(jì)是一種典型的差壓流量計(jì)。是目前工業(yè)生產(chǎn)中用來測量氣體、液體和蒸汽流量的最常用的一種流量儀表。節(jié)流式流量計(jì)通常由能將流體流量轉(zhuǎn)換成差壓信號(hào)的節(jié)流裝置及測量差壓并顯示流量的差壓計(jì)組成。如圖1所示。
大小。
測量原理：把流體流動(dòng)方程和連續(xù)性方程聯(lián)立得到體積流量公式如下：
p1、p2—選定兩截面上流體的靜壓力；
u1、u2—選定兩截面上流體的平均流速；
ρ1、ρ2—選定兩截面上流體的密度；
D、d'—選定兩截面上流束直徑；
由上式可知，在節(jié)流元件確定條件下，體積流量與差壓成正比，通過差壓檢測裝置檢測差壓后，經(jīng)計(jì)算就可得到體積流量的值。
3.2 電磁流量計(jì)
電磁流量計(jì)廣泛應(yīng)用于各種導(dǎo)電液體的體積流量測量，被測介質(zhì)在測量管內(nèi)，由于沒有阻滯部件，所以沒有壓力損失。而且此流量計(jì)無機(jī)械慣性，反應(yīng)靈敏，可測范圍大，而且線性較好，測量精度高，可直接進(jìn)行等分刻度，適用管徑范圍寬。
電磁流量計(jì)測量原理：設(shè)在均勻磁場中垂直于磁場方向放置一個(gè)直徑為D的管道。管道由不導(dǎo)磁材料制成，當(dāng)導(dǎo)電的液體在導(dǎo)管中流動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電液體切割磁力線，因而在磁場及流動(dòng)方向上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，如安裝一對電極，則電極間產(chǎn)生與流速成正比的電位差。通過測量此電位差可求得流體流量。
流體流量方程為：
B—為磁感應(yīng)強(qiáng)度；D—管道內(nèi)徑；
u—流體平均流速；E—感應(yīng)電勢。
由式可知，當(dāng)測量管一定時(shí)，體積流量qv與比值E/B成正比，而與流體的狀態(tài)和物理參數(shù)無關(guān)，測量比值E/B即可得到體積流量qv。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B為恒定值時(shí)體積流量qv與感應(yīng)電動(dòng)勢E成正比。通過測量感應(yīng)電動(dòng)勢就可間接計(jì)算出流體體積流量。
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