儀表流量計的應(yīng)用領(lǐng)域 

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

　　一工業(yè)生產(chǎn)過程

　　流量儀表是過程自動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民經(jīng)濟(jì)各個領(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民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。在過程自動化儀表與裝置中，流量儀表有兩大功用：作為過程自動化控制系統(tǒng)的檢測儀表和測量物料數(shù)量的總量表。

　　二能源計量

　　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)狻⒊善酚?、液化石油氣、蒸?及載能工質(zhì)302283.htm"target="_blank">、氧、氮、氫、水)等。能源計量是科學(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。流量儀表是能源計量儀表的重要組成部分，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，它們是能源管理和經(jīng)濟(jì)核算*的工具。流量計的應(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。國家把可持續(xù)發(fā)展列為國策，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?，必須加強(qiáng)管理，而管理的基礎(chǔ)是污染量的定量控制。

　　我國是以煤為主要能源的國家，全國有上百萬個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，每個煙囪必須是安裝煙氣分析儀表和流量計，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，它是控制、分配和調(diào)度的眼睛，亦是安全監(jiān)沒和經(jīng)濟(jì)核算的*工具。

　　五生物技術(shù)

　　21世紀(jì)將迎來生命科學(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)測計量的物質(zhì)很多，如血液，尿液等。儀表開發(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)需要的流量計不但數(shù)量多，且品種極其繁雜。據(jù)統(tǒng)計流量計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)專門小組研制的流量計。

　量計算公式
　　
　　為了滿足各種測量的需要，幾百年來人們根據(jù)不同的測量原理，研究開發(fā)制造出了數(shù)十種不同類型的氣體流量計算公式。
　　
　　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)到較好的測量效果。
　　
　　需要針對不同的測量領(lǐng)域，不同的測量介質(zhì)、不同的工作范圍。
　　
　　選擇不同種類、不同型號的流量計。工業(yè)氣體流量計量中常用的幾種
　　
　　(1)差壓式流量計
　　
　　差壓式流量計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(如標(biāo)準(zhǔn)孔板、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長徑噴嘴、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。在差壓式流量計中，因標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置差壓流量計結(jié)構(gòu)簡單、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?？装辶髁坑嬂碚摿髁坑嬎愎綖椋?br />　　
　　式中，qf為工況下的體積流量。
　　
　　m3/s；c為流出系數(shù)，無量鋼；β=d/D，無量鋼；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為秒計量系數(shù)，視采用計量單位而定，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為相對密度系數(shù)。
　　
　　ε為可膨脹系數(shù)；FZ為超壓縮因子；FT為流動濕度系數(shù)；p1為孔板上游側(cè)取壓孔氣流靜壓。
　　
　　MPa；Δp為氣流流經(jīng)孔板時產(chǎn)生的差壓，Pa。
　　
　　差壓式流量計一般由節(jié)流裝置(節(jié)流件、測量管、直管段、流動調(diào)整器、取壓管路)和差壓計組成，對工況變化、準(zhǔn)確度要求高的場合則需配置壓力計(傳感器或變送器)、溫度計(傳感器或變送器)流量計算機(jī)，組分不穩(wěn)定時還需要配置在線密度計(或色譜儀)等。
　　
　　(2)速度式流量計
　　
　　速度式流量計是以直接測量封閉管道中滿管流動速度為原理的一類流量計。工業(yè)應(yīng)用中主要有：
　　
　?、贉u輪流量計：當(dāng)流體流經(jīng)渦輪流量傳感器時。
　　
　　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)動周期地改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值，檢測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。在一定的流量(雷諾數(shù))范圍內(nèi)。
　　
　　該電脈沖信號與流經(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)。
　　
　　②渦街流量計：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)，無量綱。
　　
　?、坌M(jìn)渦輪流量計：當(dāng)流體通過螺旋形導(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，通過擴(kuò)大管時旋渦中心沿一錐形螺旋形進(jìn)動。在一定的流量(雷諾數(shù))范圍內(nèi)，旋渦流的進(jìn)動頻率與流經(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為流量計儀表系數(shù)，P/m3(p為脈沖數(shù))。
　　
　?、軙r差式超聲波流量計：當(dāng)超聲波穿過流動的流體時。
　　
　　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)，該時差與被測流體在管道中的體積流量(平均流速)成正比。超聲波流量計的流量方程式為：
　　
　　式中，qf為工況下的體積流量，m3/s；V為流體通過*皿1、2之間傳播途徑上的聲道長度，m；L為超聲波在換能器1、2之間傳播途徑上的聲道長度，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間，s；t2為超聲波逆流傳播的時間，s。
　　
　　速度式氣體流量計一般由流量傳感器和顯示儀組成，對溫度和壓力變化的場合則需配置壓力計(傳感器或變送器)、溫度計(傳感器或變送器)、流量積算儀(溫壓補(bǔ)償)或流量計算機(jī)(溫壓及壓縮因子補(bǔ)償)；對準(zhǔn)確度要求更高的場合(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算壓縮因子、密度、發(fā)熱量等。
　　
　　(3)容積式流量計
　　
　　在容積式流量計的內(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，不斷地將流體從已知容積的小空間中排出。根據(jù)一定時間內(nèi)旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動的次數(shù)，即可求出流體流過的體積量。容積式流量計的理論流量計算公式：
　　
　　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。
　　
　　氣體流量計算公式在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下。
　　
　　容積式流量計的體積流量計算公式與速度流量計相同。氣體流量計屬機(jī)械式儀表，一般由測量體和積算器組成，對溫度和壓力變化的場合則需配置壓力計(傳感器或變送器)、溫度計(傳感器或變送器)、流量積算儀(溫壓補(bǔ)償)或流量計算機(jī)(溫壓及壓縮因子補(bǔ)償)。