衛(wèi)生型差壓式流量計(jì)在生物、制藥、食品和衛(wèi)生等行業(yè)的應(yīng)用，衛(wèi)生型差壓式流量計(jì)可滿足衛(wèi)生級和多參數(shù)測量需求——衛(wèi)生型差壓式流量計(jì)內(nèi)部采用*設(shè)計(jì)和拋光處理，滿足了食品和制藥行業(yè)的衛(wèi)生級要求。流量計(jì)內(nèi)部集成的管道壓力測量和流體溫度測量傳感器，使其在測量流體流量的同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)對流體介質(zhì)的壓力和溫度的同時(shí)測量和輸出。本文詳細(xì)地介紹了衛(wèi)生型差壓式流量計(jì)的構(gòu)成、工作原理和應(yīng)用方法，通過與其他常用流量計(jì)的比較分析，體現(xiàn)其應(yīng)用優(yōu)勢和現(xiàn)實(shí)意義。
如圖所示，差壓式流量計(jì)左側(cè)部分為衛(wèi)生級不銹鋼殼體，右側(cè)部分為電子部件腔體。不銹鋼殼體為一個(gè)直通式管道，內(nèi)部采用無縫隙和*設(shè)計(jì)。直通式管道內(nèi)部表面經(jīng)過衛(wèi)生級拋光處理。在直通式管道內(nèi)設(shè)置一個(gè)差壓傳感器膜盒，從而形成節(jié)流裝置，將差壓傳感器膜盒的正側(cè)面面向流體的流動方向，差壓傳感器膜盒的負(fù)側(cè)面平行于流體的流動方向。當(dāng)流體流經(jīng)這個(gè)直通式管道式時(shí)，由于管道內(nèi)部差壓傳感器膜盒的節(jié)流效應(yīng)，使得差壓傳感器膜盒的正負(fù)側(cè)形成壓力差。而差壓傳感器膜盒內(nèi)部設(shè)置有差壓測量芯片、靜壓測量芯片和溫度測量芯片，使其能夠測量獲得差壓傳感器膜盒正負(fù)側(cè)的壓差信號、管道的靜壓信號和流體的溫度信號。
衛(wèi)生型差壓式流量計(jì)的工作原理是當(dāng)流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)，節(jié)流裝置內(nèi)部的差壓傳感器前后產(chǎn)生壓力差(P1-P2)，該壓力差與流量存在著一定的函數(shù)關(guān)系，流量越大，壓力差就越大。經(jīng)設(shè)置在電子部件腔體內(nèi)的信號采集處理器經(jīng)運(yùn)算后將此壓力差信號轉(zhuǎn)換成瞬時(shí)流量信號后以4~20?mA的標(biāo)準(zhǔn)信號輸出，并在顯示塊上顯示瞬時(shí)流量值;同樣，差壓傳感器膜盒內(nèi)部的靜壓測量芯片和溫度測量芯片，使其能夠測量獲得管道內(nèi)流體的壓力和溫度信號，經(jīng)設(shè)置在電子部件腔體內(nèi)的信號采集處理器經(jīng)運(yùn)算后將管道壓力和流體溫度以4~20?mA的標(biāo)準(zhǔn)信號分別輸出，并在顯示模塊上顯示管道壓力值和溫度值。*終實(shí)現(xiàn)了安裝一臺差壓式流量計(jì)同時(shí)獲得流量、壓力和溫度三種信號的目的。
而電子部件腔體內(nèi)的信號采集處理器將獲得的瞬時(shí)流量信號經(jīng)流量積算儀計(jì)算后，實(shí)現(xiàn)流體流量的累計(jì)計(jì)量，并在顯示模塊上顯示。
除了瞬時(shí)流量和累計(jì)流量的輸出外，其差壓傳感器內(nèi)部還集成了壓力傳感器和溫度傳感器，因此還可以輸出管道壓力和液體溫度信號。
補(bǔ)償與標(biāo)定
溫度補(bǔ)償
常規(guī)流量計(jì)在使用過程中，都會受環(huán)境和介質(zhì)溫度的影響，流量計(jì)輸出信號會產(chǎn)生明顯波動。鑒于這些原因，在衛(wèi)生型差壓式流量計(jì)檢測元件(傳感器膜盒)的生產(chǎn)過程中，我們按照-20℃~85℃溫度段補(bǔ)償。在-20℃~85℃溫度段內(nèi)平均分為5個(gè)溫度點(diǎn)，每個(gè)溫度點(diǎn)上再加不同的壓力差(ΔP)進(jìn)行調(diào)校。通過這種寬溫度段多壓力點(diǎn)的補(bǔ)償方法，衛(wèi)生型差壓式流量計(jì)受溫度的影響明顯大幅度減小。下面是從實(shí)驗(yàn)報(bào)告中摘錄的一組編號RS0201#傳感器(ΔP量程0~6 kPa)溫度補(bǔ)償前后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，測試結(jié)果如表1所示。
衛(wèi)生型差壓式流量計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)表法分段標(biāo)定。標(biāo)準(zhǔn)表選用0.3級高精度的電磁流量計(jì)，流量計(jì)和它串聯(lián)在同一密閉管道中。兩臺流量計(jì)都裝有流量計(jì)數(shù)器，以便所有數(shù)據(jù)能夠同步采集。
行業(yè)應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)
在制藥或食品行業(yè)測量有衛(wèi)生型需求的水等流體時(shí)，大多數(shù)企業(yè)采用浮子流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)和科氏力流量計(jì)等流量裝置。但是以上流量計(jì)由于本身結(jié)構(gòu)或者使用成本等諸多的限制，都有許多不足之處。我們就以下幾個(gè)典型的流量計(jì)在制藥或食品行業(yè)對純水的測量為例，進(jìn)行刨析。
浮子流量計(jì)
浮子流量計(jì)的結(jié)構(gòu)與原理：浮子流量計(jì)的主要測量元件為一根小端向下，大端向上的垂直安裝的錐形玻璃管及其在內(nèi)可以上下移動的浮子。流體自下而上流經(jīng)錐形管時(shí)被浮子節(jié)流，而此時(shí)浮子的上下游之間產(chǎn)生壓力差，浮子在此差壓作用下上升。當(dāng)浮子所受差壓力、重力、浮力及粘性力的合力為零時(shí)，浮子處于平衡位置。因此，流體流量與浮子的上升高度，即與流量計(jì)的流通面積之間存在一定的比例關(guān)系。
測量純水的優(yōu)缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，成本較低;但對流體的測量精度較低，只能達(dá)到1.0級;測量元件浮子在移動時(shí)易與管壁摩擦，容易造成浮子損耗;浮子與管壁有間隙，易滋生**，不適合測量純水流量。
孔板流量計(jì)
孔板流量計(jì)的結(jié)構(gòu)與原理：孔板流量計(jì)包括節(jié)流件、測量管和引壓管(高壓、低壓端)。當(dāng)流體通過節(jié)流件附近造成局部收縮，流速增加，在其上、下游兩側(cè)產(chǎn)生靜壓力差。 該壓力差和流體流速成正比，即可得出流速和流量。
測量純水的優(yōu)缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，成本較低;但對流體的測量精度低;測量元件(節(jié)流件)與測量管之間有死角隙，易滋生**，不適合測量純水流量。
渦街流量計(jì)
渦街流量計(jì)的結(jié)構(gòu)與原理：渦街流量計(jì)主要測量單元是由測量導(dǎo)管和漩渦發(fā)生體以及檢測探頭組成。測量管中垂直插入一個(gè)柱狀漩渦發(fā)生體時(shí)，流體通過柱狀漩渦發(fā)生體兩側(cè)就交替地產(chǎn)生有規(guī)則的漩渦，檢測探頭來檢測漩渦的釋放頻率f，f與流體的流動速度v成正比，由此通過測量漩渦釋放頻率就可算出瞬時(shí)流量和體積流量。
測量純水的缺點(diǎn)：對流體的測量精度低，能達(dá)到1.0級;測量元件(旋渦發(fā)生體和檢測探頭)與測量管之間有安裝間隙，易滋生**，不適合測量純水流量。
渦輪流量計(jì)
渦輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)與原理：渦輪流量計(jì)的測量元件主要由葉輪、軸承和管道組成;當(dāng)流體通過導(dǎo)管推動葉輪旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)的角速度與流體流速成正比，通過角速度就可以算出流體的流速和流量值。
測量純水的缺點(diǎn)：對流體的測量精度高;但測量元件(葉輪)易磨損，易滋生**，不適合測量純水流量，造價(jià)成本高。
科氏力流量計(jì)
科氏力流量計(jì)的結(jié)構(gòu)與原理：科氏力流量計(jì)結(jié)構(gòu)有多種形式，一般由振動管與轉(zhuǎn)換器組成。其利用流體在振動管中流動而產(chǎn)生與流量成正比的科氏力的原理來直接測量流量。
測量純水的優(yōu)缺點(diǎn)：對流體的測量精度高;測量管道光潔，便于清洗，不易滋生細(xì)jun，較適合測量純水。但是使用成本太高，占用空間大。
由以上分析可以看出，這些流量計(jì)對衛(wèi)生型需求的水的測量方面都存在著缺陷，而衛(wèi)生型差壓式流量計(jì)的出現(xiàn)，在一定程度上可以消除這些不足之處。其優(yōu)點(diǎn)包括：結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，占用空間小;測量精度高;測量管道內(nèi)部拋光*設(shè)計(jì)，避免了細(xì)jun滋生，*達(dá)到了GMP標(biāo)準(zhǔn)衛(wèi)生級要求;用戶的使用成本適中。
結(jié)語
衛(wèi)生型流量計(jì)可同時(shí)顯示和輸出流量、壓力和溫度三種參量，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，不僅節(jié)省了用戶的應(yīng)用成本，而且降低了現(xiàn)場對安裝空間的要求，由于具備高性能和低成本的優(yōu)勢，衛(wèi)生型差壓式流量計(jì)可以在生物、制藥、食品和衛(wèi)生等行業(yè)廣泛應(yīng)用。
