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國(guó)外一位流量專(zhuān)家F.C.King horo曾說(shuō)過(guò)，流量計(jì)是少數(shù)幾種使用比制造艱難的儀表之一。這是因?yàn)榱髁渴且粋€(gè)動(dòng)態(tài)量，處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的液體內(nèi)部不僅存在著粘性摩擦作用，還會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定的旋渦和二次流等復(fù)雜流動(dòng)現(xiàn)象。測(cè)量?jī)x表本身受到眾多因素，如：管道、口徑大小、形狀（圓形、矩形）、邊界條件、介質(zhì)的物性（溫度、壓力、密度、粘度、臟污性、腐蝕性等）、流體的流動(dòng)狀態(tài)（紊流狀態(tài)、速度分布等）以及安裝條件與水平的影響。面對(duì)國(guó)內(nèi)外十幾類(lèi)、上百個(gè)品種的流量?jī)x表（先后發(fā)展起來(lái)的容積式、差壓式、渦輪式、面積式、電磁式、超聲波式和熱式流量計(jì)等類(lèi)型），如何根據(jù)流量、流態(tài)、安裝要求與環(huán)境條件、經(jīng)濟(jì)性等因素合理選型，是應(yīng)用好流量?jī)x表的前提和基礎(chǔ)。除了儀表自身質(zhì)量要得到保證，工藝數(shù)據(jù)的提供和儀表的安裝、使用、維護(hù)是否合理也相當(dāng)重要。本文介紹電磁式、渦街式、節(jié)流式等幾種流量計(jì)的選型設(shè)計(jì)。

1.渦街流量計(jì)選型設(shè)計(jì)

渦街流量計(jì)作為一種新型流量計(jì)，80年代中期以來(lái)發(fā)展較快，它在流量測(cè)量方面有著諸多的優(yōu)點(diǎn)和長(zhǎng)處，在現(xiàn)代流量測(cè)量中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在國(guó)內(nèi)使用渦街流量計(jì)進(jìn)行流量測(cè)量也愈來(lái)愈得到重視，目前我國(guó)已有性能優(yōu)良并有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品系列。渦街流量計(jì)是基于流體振動(dòng)發(fā)展起來(lái)的，根據(jù)旋渦的不同，檢測(cè)方式從熱絲式、熱敏式逐漸發(fā)展了應(yīng)力式、磁敏式及差動(dòng)開(kāi)關(guān)電容式、超聲波式等。渦街流量計(jì)幾乎可用于一切可形成旋渦列的場(chǎng)合，不僅可用于封閉的管道，還可用于開(kāi)放的溝槽。與渦輪流量計(jì)相比，渦街流量計(jì)沒(méi)有可動(dòng)的機(jī)械部件，維護(hù)工作量小，儀表常數(shù)穩(wěn)定；與孔板式流量計(jì)相比，渦街流量 計(jì)測(cè)量范圍大，壓力損失小，準(zhǔn)確度高，安裝與維護(hù)簡(jiǎn)單。但渦街流量計(jì)的環(huán)境相關(guān)參數(shù)較多，容易在使用現(xiàn)場(chǎng)被忽略而影響流量計(jì)性能的正確發(fā)揮。

渦街流量計(jì)的原理是在流量計(jì)管道中，設(shè)置一阻流件，當(dāng)流體流經(jīng)阻流件時(shí)，由于阻流件表面的阻流作用等原因，在其下游會(huì)產(chǎn)生兩列不對(duì)稱(chēng)的旋渦，這些旋渦在阻流件的側(cè)后方分開(kāi)，形成所謂的卡門(mén) （Karman）旋渦列，兩列旋渦的旋轉(zhuǎn)方向是相反的，卡門(mén)從理論上證明了當(dāng)h/L=0.281（h為兩旋渦列之間的寬度，L為兩個(gè)相鄰旋渦間的距離）時(shí)，旋渦列是穩(wěn)定的，在此情況下，產(chǎn)生旋渦的頻率f與流量計(jì)管道中流體流速υ呈線(xiàn)性關(guān)系。

經(jīng)過(guò)實(shí)踐，如下幾個(gè)方面對(duì)渦街流量計(jì)的使用都有影響，應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行分析。

（1）渦街流量計(jì)的測(cè)量范圍較大，一般10：1，但測(cè)量下限受許多因素限制：Re＞10000是渦街流量計(jì)工作的zui基本條件，除此以外，它還受旋渦能量的限制，介質(zhì)流速較低，則旋渦的強(qiáng)度、旋轉(zhuǎn)速度也低，難以引起傳感元件產(chǎn)生響應(yīng)信號(hào)，旋渦頻率f也小，還會(huì)使信號(hào)處理發(fā)生困難。測(cè)量上限則受傳感器的頻率響應(yīng)（如磁敏式一般不超過(guò)400Hz）和電路的頻率限制，因此設(shè)計(jì)時(shí)一定要對(duì)流速范圍進(jìn)行計(jì)算、核算，根據(jù)流體的流速進(jìn)行選擇。使用現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件復(fù)雜，選型時(shí)除注意環(huán)境溫度、濕度、氣氛等條件外，還要考慮電磁干擾。在強(qiáng)干擾如高壓輸電電站、大型整流所等場(chǎng)合，磁敏式、壓電應(yīng)力式等儀表不能正常工作或不能準(zhǔn)確測(cè)量。

（2）振動(dòng)也是該類(lèi)儀表的一大勁敵。因此在使用時(shí)注意避免機(jī)械振動(dòng)，尤其是管道的橫向振動(dòng)（垂直于管道軸線(xiàn)又垂直旋渦發(fā)生體軸線(xiàn)的振動(dòng)），這種影響在流量計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上是無(wú)法抑制和消除的。由于渦街信號(hào)對(duì)流場(chǎng)影響同樣敏感，故直管段長(zhǎng)度不能保證穩(wěn)定渦街所必要的流動(dòng)條件時(shí)，是不宜直接選用的（要加裝整流器）。即使是抗振性較強(qiáng)的電容式、超聲波式，保證流體為充分發(fā)展的單向流，也是不可忽略的。

（3）介質(zhì)溫度對(duì)渦街流量計(jì)的使用性能也有很大的影響。如壓電應(yīng)力式渦街流量計(jì)不能長(zhǎng)期使用在300℃狀態(tài)下，因其絕緣阻抗會(huì)由常溫下的10 MΩ～100 MΩ急降至1 MΩ～10 KΩ，輸出信號(hào)也變小，導(dǎo)致測(cè)量特性惡化，對(duì)此宜選用磁敏式或電容式結(jié)構(gòu)。在測(cè)量系統(tǒng)中，傳感器與轉(zhuǎn)換器宜采用分離安裝方式，以免長(zhǎng)期高溫影響儀表可靠性和使用壽命。

渦街流量計(jì)是一種比較新型的流量計(jì)，如果選擇不當(dāng)，性能也不能很好發(fā)揮。只有經(jīng)過(guò)合理選型、正確安裝后，還需要在使用過(guò)程中認(rèn)真定期維護(hù)，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，提高對(duì)系統(tǒng)故障的預(yù)見(jiàn)性以及判斷、處理問(wèn)題的能力，從而達(dá)到令人滿(mǎn)意的效果。

2. 電磁流量計(jì)選型設(shè)計(jì)

電磁流量計(jì)自20世紀(jì)50年代末國(guó)內(nèi)工業(yè)應(yīng)用以來(lái)，七八十年代在流量測(cè)量中運(yùn)用和發(fā)展很快。電磁流量計(jì)的工作原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律，即被測(cè)介質(zhì)垂直于磁力線(xiàn)方向流動(dòng)，因而在與介質(zhì)流動(dòng)和磁力線(xiàn)都垂直的方向上產(chǎn)生一感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EX，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度B與兩極間距離d一定時(shí)，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EX與被測(cè)介質(zhì)流量（流速）成正比。電磁流量計(jì)不受溫度、壓力、粘度、重度等外界因素的影響，測(cè)量管內(nèi)部無(wú)收縮或凸出部分的壓力損失，另外，流量元件檢測(cè)出的zui初信號(hào)，是一個(gè)與流體平均流速成線(xiàn)性變化的電壓，它與流體的其他性質(zhì)無(wú)關(guān)，具有很大的*性。根據(jù)污水具有流量變化大、含雜質(zhì)、腐蝕性小、有一定的導(dǎo)電能力等特性，測(cè)量污水的流量，電磁流量計(jì)是一個(gè)很好的選擇。它結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，安裝、操作、維護(hù)方便，如測(cè)量系統(tǒng)采用智能化設(shè)計(jì)，整體密封加強(qiáng)，能在較惡劣的環(huán)境下正常工作?？蛇x用氯丁橡膠襯里，含鉬不銹鋼（OCrI8Ni12Mo2Ti）電極的電磁流量計(jì)，即可滿(mǎn)足污水流量測(cè)量的要求。選型時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

1 ）被測(cè)量液體必須是導(dǎo)電的液體或漿液；

2 ）口徑與量程，是正常量程超過(guò)滿(mǎn)量程的一半（我的選擇一般為正常流量的4～8倍），流速在 2 -4 米 之間；

3 ）使用壓力必須小于流量計(jì)耐壓；

4 ）不同溫度及腐蝕性介質(zhì)選用不同內(nèi)襯材料和電極材料。

電磁流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：無(wú)節(jié)流部件，因此壓力損失小，減少能耗，只與被測(cè)流體的平均速度有關(guān)，測(cè)量范圍寬；只需經(jīng)水標(biāo)定后即可測(cè)量其他介質(zhì)，無(wú)須修正，作為結(jié)算用計(jì)量設(shè)備使用。由于技術(shù)及工藝材料的不斷改進(jìn)，穩(wěn)定性、線(xiàn)性度、精度和壽命的不斷提高和管徑的不斷擴(kuò)大，對(duì)于固液兩相的介質(zhì)的測(cè)量采用了可更換電極以及XX電極的方式，解決了高壓（ 32MPA ）、耐腐蝕（防強(qiáng)酸、堿襯里）介質(zhì)的測(cè)量問(wèn)題，以及口徑的不斷擴(kuò)大（zui大作到 3200MM 口徑），壽命的不斷增長(zhǎng)（一般大于 10 年），電磁流量計(jì)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，其成本也得到了降低，但整體價(jià)格特別是大管徑的價(jià)格仍較高，因此在流量?jī)x表的采購(gòu)中有重要的地位。

某冶煉廠在生產(chǎn)中，由于生產(chǎn)工藝的需要，會(huì)產(chǎn)生大量的工業(yè)污水，污水處理分廠必須對(duì)污水的流量進(jìn)行監(jiān)控。在以往的設(shè)計(jì)中，由于選用了其它的流量?jī)x表，而在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)測(cè)量的流量顯示值與實(shí)際流量偏差較大，而改用電磁流量計(jì)偏差大大減小。

3.節(jié)流式流量計(jì)選型設(shè)計(jì)

節(jié)流式流量計(jì)是一種使用歷史悠久，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較完善的測(cè)量裝置。它是以測(cè)量流體流經(jīng)節(jié)流裝置所產(chǎn)生的靜壓差來(lái)顯示流量大小的一種流量計(jì)。zui基本的配置是由節(jié)流裝置、差壓信號(hào)管路和差壓變送器組成。工業(yè)上zui常用的是節(jié)流裝置是已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了的“標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置”。如，標(biāo)準(zhǔn)孔板、噴嘴、文丘利噴嘴、文丘利管?，F(xiàn)在節(jié)流裝置特別是噴嘴流量測(cè)量朝一體化方向，將高精度的差壓變送器和溫度補(bǔ)償與噴嘴做成一體化，大大提高了精度。采用皮托管技術(shù)可對(duì)節(jié)流裝置進(jìn)行在線(xiàn)標(biāo)定?，F(xiàn)今在工業(yè)測(cè)量中也采用一些非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，如雙重孔板，圓缺孔板，環(huán)形孔板等，這些儀表一般需要實(shí)流標(biāo)定。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但由于它尺寸公差、形狀和位置公差的要求比較高，加工的技術(shù)難度較高。以標(biāo)準(zhǔn)孔板為例，它屬于超薄板狀零件，加工易產(chǎn)生變形，較大的孔板在使用過(guò)程中也易產(chǎn)生變形而影響精度。節(jié)流裝置的取壓孔一般不會(huì)開(kāi)得太大，在使用過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生變形而影響測(cè)量精度。標(biāo)準(zhǔn)孔板由于在使用過(guò)程中經(jīng)過(guò)流體對(duì)它的摩擦，也會(huì)使其與測(cè)量有關(guān)的結(jié)構(gòu)要素（如銳角）產(chǎn)生磨損而降低測(cè)量精度。

盡管差壓流量計(jì)發(fā)展較早，但隨著其他各種形式的流量?jī)x表的不斷完善和開(kāi)發(fā)，隨著工業(yè)發(fā)展對(duì)流量計(jì)量要求的不斷提高，差壓流量計(jì)在工業(yè)測(cè)量中的地位已經(jīng)部分地被先進(jìn)的、高精度的、便利的流量?jī)x表所取代