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儀表流量計(jì)的應(yīng)用領(lǐng)域 

流量測(cè)量技術(shù)與儀表的應(yīng)用大致有以下幾個(gè)領(lǐng)域。

　　一工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程

　　流量?jī)x表是過(guò)程自動(dòng)化儀表與裝置中的大類儀表之一，它被廣泛適用于冶金、電力、煤炭、化工、石油、交通、建筑、輕紡、食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)及人民日常生活等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，是發(fā)展工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，節(jié)約能源，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益和管理水平的重要工具在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。在過(guò)程自動(dòng)化儀表與裝置中，流量?jī)x表有兩大功用：作為過(guò)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)的檢測(cè)儀表和測(cè)量物料數(shù)量的總量表。

　　二能源計(jì)量

　　能源分為一次能源(煤炭原油、煤層氣石油氣和)、二次能源(電力、焦炭、人工燃?xì)?、成品油、液化石油氣、蒸?及載能工質(zhì)302283.htm"target="_blank">、氧、氮、氫、水)等。能源計(jì)量是科學(xué)管理能源，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，提高經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。流量?jī)x表是能源計(jì)量?jī)x表的重要組成部分，水、人工燃?xì)?、天然氣、蒸汽和油品這些常用的能源都使用著數(shù)量極其龐大的流量計(jì)，它們是能源管理和經(jīng)濟(jì)核算*的工具。流量計(jì)的應(yīng)用領(lǐng)域

　　三環(huán)境保護(hù)工程

　　煙氣，廢液、污水等的排放嚴(yán)重污染大氣和水資源，嚴(yán)重威脅人類生存環(huán)境。國(guó)家把可持續(xù)發(fā)展列為國(guó)策，環(huán)境保護(hù)將是21世紀(jì)的zui大課題?？諝夂退奈廴疽玫娇刂疲仨毤訌?qiáng)管理，而管理的基礎(chǔ)是污染量的定量控制。

　　我國(guó)是以煤為主要能源的國(guó)家，全國(guó)有上百萬(wàn)個(gè)煙囪不停地向大氣排放煙氣。煙氣排放控制是*污染的重要項(xiàng)目，每個(gè)煙囪必須是安裝煙氣分析儀表和流量計(jì)，組成連櫝排放監(jiān)視系統(tǒng)。煙氣的流量沆量有很大因難，它的難度為煙囪尺寸大且形狀不規(guī)則，氣體組分變化不定，流速范圍大，臟污，灰塵，腐蝕，高溫，無(wú)直管段等。

　　四交通運(yùn)輸

　　有五種方式：鐵路公路、航空、水運(yùn)、和管道運(yùn)輸。其中管道運(yùn)輸雖早已有之，但應(yīng)用并不普遍。隨著環(huán)保問(wèn)題的突出，管道運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)引起人們的重視。管道運(yùn)輸必須裝備流量計(jì)，它是控制、分配和調(diào)度的眼睛，亦是安全監(jiān)沒(méi)和經(jīng)濟(jì)核算的*工具。

　　五生物技術(shù)

　　21世紀(jì)將迎來(lái)生命科學(xué)的世紀(jì)，以生物技術(shù)為特征的產(chǎn)業(yè)將獲得迅速發(fā)展。生物技術(shù)中需監(jiān)測(cè)計(jì)量的物質(zhì)很多，如血液，尿液等。儀表開(kāi)發(fā)的難度極大，品種繁多。

　　六科學(xué)實(shí)驗(yàn)

　　科學(xué)實(shí)驗(yàn)需要的流量計(jì)不但數(shù)量多，且品種極其繁雜。據(jù)統(tǒng)計(jì)流量計(jì)100多種中很大一部分是應(yīng)科研之需用的，它們并不批量生產(chǎn)，在市面出售，許多科研機(jī)構(gòu)和大企業(yè)皆設(shè)專門(mén)小組研制的流量計(jì)。

　量計(jì)算公式
　　
　　為了滿足各種測(cè)量的需要，幾百年來(lái)人們根據(jù)不同的測(cè)量原理，研究開(kāi)發(fā)制造出了數(shù)十種不同類型的氣體流量計(jì)算公式。
　　
　　大致分為容積式、速度式、差壓式、面積式、質(zhì)量式等。各種類型的流量計(jì)量原理、結(jié)構(gòu)不同既有獨(dú)到之處又存在局限性。為達(dá)到較好的測(cè)量效果。
　　
　　需要針對(duì)不同的測(cè)量領(lǐng)域，不同的測(cè)量介質(zhì)、不同的工作范圍。
　　
　　選擇不同種類、不同型號(hào)的流量計(jì)。工業(yè)氣體流量計(jì)量中常用的幾種
　　
　　(1)差壓式流量計(jì)
　　
　　差壓式流量計(jì)是以伯努利方程和流體連續(xù)性方程為依據(jù)，根據(jù)節(jié)流原理。
　　
　　當(dāng)流體流經(jīng)節(jié)流件時(shí)(如標(biāo)準(zhǔn)孔板、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長(zhǎng)徑噴嘴、經(jīng)典文丘利嘴、文丘利噴嘴等)。
　　
　　在其前后產(chǎn)生壓差，此差壓值與該流量的平方成正比。在差壓式流量計(jì)中，因標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置差壓流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、研究zui充分、已標(biāo)準(zhǔn)化而得到zui廣泛的應(yīng)用。孔板流量計(jì)理論流量計(jì)算公式為：
　　
　　式中，qf為工況下的體積流量。
　　
　　m3/s；c為流出系數(shù)，無(wú)量鋼；β=d/D，無(wú)量鋼；d為工況下孔板內(nèi)徑，mm；D為工況下上游管道內(nèi)徑。
　　
　　mm；ε為可膨脹系數(shù)，無(wú)量鋼；Δp為孔板前后的差壓值，Pa；ρ1為工況下流體的密度，kg/m3。
　　
　　對(duì)于天然氣而言，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下天然氣積流量的實(shí)用計(jì)算公式為：
　　
　　式中，qn為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下天然氣體積流量。
　　
　　m3/s；As為秒計(jì)量系數(shù)，視采用計(jì)量單位而定，此式As=3.1794×10-6；c為流出系數(shù)；E為漸近速度系數(shù)；d為工況下孔板內(nèi)徑，mm；FG為相對(duì)密度系數(shù)。
　　
　　ε為可膨脹系數(shù)；FZ為超壓縮因子；FT為流動(dòng)濕度系數(shù)；p1為孔板上游側(cè)取壓孔氣流靜壓。
　　
　　MPa；Δp為氣流流經(jīng)孔板時(shí)產(chǎn)生的差壓，Pa。
　　
　　差壓式流量計(jì)一般由節(jié)流裝置(節(jié)流件、測(cè)量管、直管段、流動(dòng)調(diào)整器、取壓管路)和差壓計(jì)組成，對(duì)工況變化、準(zhǔn)確度要求高的場(chǎng)合則需配置壓力計(jì)(傳感器或變送器)、溫度計(jì)(傳感器或變送器)流量計(jì)算機(jī)，組分不穩(wěn)定時(shí)還需要配置在線密度計(jì)(或色譜儀)等。
　　
　　(2)速度式流量計(jì)
　　
　　速度式流量計(jì)是以直接測(cè)量封閉管道中滿管流動(dòng)速度為原理的一類流量計(jì)。工業(yè)應(yīng)用中主要有：
　　
　?、贉u輪流量計(jì)：當(dāng)流體流經(jīng)渦輪流量傳感器時(shí)。
　　
　　在流體推力作用下渦輪受力旋轉(zhuǎn)。
　　
　　其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比，渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)周期地改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值，檢測(cè)線圈中的磁通隨之發(fā)生周期性變化，產(chǎn)生周期性的電脈沖信號(hào)。在一定的流量(雷諾數(shù))范圍內(nèi)。
　　
　　該電脈沖信號(hào)與流經(jīng)渦輪流量傳感器處流體的體積流量成正比。渦輪流量計(jì)的理論流量方程為：
　　
　　式中n為渦輪轉(zhuǎn)速；qv為體積流量；A為流體物性(密度、粘度等)。
　　
　　渦輪結(jié)構(gòu)參數(shù)(渦輪傾角、渦輪直徑、流道截面積等)有關(guān)的參數(shù)；B為與渦輪頂隙、流體流速分布有關(guān)的系數(shù)；C為與摩擦力矩有關(guān)的系數(shù)。
　　
　?、跍u街流量計(jì)：在流體中安放非流線型旋渦發(fā)生體，流體在旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地分離釋放出兩列規(guī)則的交替排列的旋渦渦街。在一定的流量(雷諾數(shù))范圍內(nèi)，旋渦的分離頻率與流經(jīng)渦街流量傳感器處流體的體積流量成正比。渦街流量計(jì)的理論流量方程為：
　　
　　式中。
　　
　　qf為工況下的體積流量。
　　
　　m3/s；D為表體通徑，mm；M為旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面積之比；d為旋渦發(fā)生體迎流面寬度，mm；f為旋渦的發(fā)生頻率，Hz；Sr為斯特勞哈爾數(shù)，無(wú)量綱。
　　
　?、坌M(jìn)渦輪流量計(jì)：當(dāng)流體通過(guò)螺旋形導(dǎo)流葉片組成的起旋器后，流體被強(qiáng)迫圍繞中心線強(qiáng)烈地旋轉(zhuǎn)形成旋渦輪，通過(guò)擴(kuò)大管時(shí)旋渦中心沿一錐形螺旋形進(jìn)動(dòng)。在一定的流量(雷諾數(shù))范圍內(nèi)，旋渦流的進(jìn)動(dòng)頻率與流經(jīng)旋進(jìn)渦流量傳感器處流體的體積流量成正比。旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的理論流量方程為：
　　
　　式中，qf為工況下的體積流量，m3/s；f為旋渦頻率，Hz；K為流量計(jì)儀表系數(shù)，P/m3(p為脈沖數(shù))。
　　
　?、軙r(shí)差式超聲波流量計(jì)：當(dāng)超聲波穿過(guò)流動(dòng)的流體時(shí)。
　　
　　在同一傳播距離內(nèi)，其沿順流方向和沿逆流方向的傳播速度則不同。在較寬的流量(雷諾數(shù))范圍內(nèi)，該時(shí)差與被測(cè)流體在管道中的體積流量(平均流速)成正比。超聲波流量計(jì)的流量方程式為：
　　
　　式中，qf為工況下的體積流量，m3/s；V為流體通過(guò)*皿1、2之間傳播途徑上的聲道長(zhǎng)度，m；L為超聲波在換能器1、2之間傳播途徑上的聲道長(zhǎng)度，m；X為傳播途徑上的軸向分量，m；t1為超聲波順流傳播的時(shí)間，s；t2為超聲波逆流傳播的時(shí)間，s。
　　
　　速度式氣體流量計(jì)一般由流量傳感器和顯示儀組成，對(duì)溫度和壓力變化的場(chǎng)合則需配置壓力計(jì)(傳感器或變送器)、溫度計(jì)(傳感器或變送器)、流量積算儀(溫壓補(bǔ)償)或流量計(jì)算機(jī)(溫壓及壓縮因子補(bǔ)償)；對(duì)準(zhǔn)確度要求更高的場(chǎng)合(如貿(mào)易天然氣)，則另配置在線色譜儀連續(xù)分析混合氣體的組分或物性值計(jì)算壓縮因子、密度、發(fā)熱量等。
　　
　　(3)容積式流量計(jì)
　　
　　在容積式流量計(jì)的內(nèi)部，有一構(gòu)成固定的大空間和一組將該空間分割成若干個(gè)已知容積的小空間的旋轉(zhuǎn)體，如腰輪、皮膜、轉(zhuǎn)筒、刮板、橢圓齒輪、活塞、螺桿等。旋轉(zhuǎn)體在流體壓差的作用下連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，不斷地將流體從已知容積的小空間中排出。根據(jù)一定時(shí)間內(nèi)旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)的次數(shù)，即可求出流體流過(guò)的體積量。容積式流量計(jì)的理論流量計(jì)算公式：
　　
　　式中，qf為工況下的體積流量，m3/s；n為旋轉(zhuǎn)體的流速。
　　
　　周/s；V為旋轉(zhuǎn)體每轉(zhuǎn)一周所排流體的體積。
　　
　　m3/周。
　　
　　氣體流量計(jì)算公式在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下。
　　
　　容積式流量計(jì)的體積流量計(jì)算公式與速度流量計(jì)相同。氣體流量計(jì)屬機(jī)械式儀表，一般由測(cè)量體和積算器組成，對(duì)溫度和壓力變化的場(chǎng)合則需配置壓力計(jì)(傳感器或變送器)、溫度計(jì)(傳感器或變送器)、流量積算儀(溫壓補(bǔ)償)或流量計(jì)算機(jī)(溫壓及壓縮因子補(bǔ)償)。