新型流量計綜述匯總.doc

新型流量計概述XXX摘要： 流量測量是研究物質(zhì)量變的科學(xué)，質(zhì)和量的互變規(guī)律是事物聯(lián)系與發(fā)展的基本規(guī)律，因此，其測量對象已不限于傳統(tǒng)意義上的管道流體，凡是需要掌握流體流動的地方都有流量測量的問題。 工業(yè)生產(chǎn)過程是流量測量與儀表應(yīng)用的一大領(lǐng)域，流量與溫度、壓力和物位一起統(tǒng)稱為過程控制中的四大參數(shù)，人們通過這些參數(shù)對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視與控制。對流體流量進(jìn)行正確測量和調(diào)節(jié)是保證生產(chǎn)過程安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低物質(zhì)消耗、提高經(jīng)濟(jì)效益、實現(xiàn)科學(xué)管理的基礎(chǔ)。在整個過程檢測儀表中，流量儀表的產(chǎn)值約占1/51/4。在流量測量中，測量流速是測定流量的一個常用方法，流體在管道中流動時，在一個截面上的各點流速情況與流體的流動狀態(tài)有密切的關(guān)系，選擇適當(dāng)?shù)牧鲃訝顟B(tài)進(jìn)行流速測量對于保證測量精度有重要的意義。 用來檢測管內(nèi)流速的方法或儀器主要有： 1）節(jié)流式檢測方法：利用節(jié)流件前后的差壓與流速之間的關(guān)系，通過差壓值獲得流體的流速； 2）變面積式檢測方法：它是基于力平衡原理，通過在錐形管內(nèi)的轉(zhuǎn)子把流體的流速轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子的位移，相應(yīng)的流量檢測儀表稱為轉(zhuǎn)子流量計； 3）電磁式檢測方法：導(dǎo)電流體在磁場中運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電勢，感應(yīng)電勢的大小正比于流體的平均流速； 4）旋渦式檢測方法：流體在流動中遇到一定形狀的物體會在其周圍產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦，旋渦釋放的頻率正比于流速。 5）渦輪式檢測方法：流體對置于管內(nèi)渦輪的作用力，使渦輪轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)動速度在一定流速范圍內(nèi)與管內(nèi)流體的流速成正比； 6）聲學(xué)式檢測方法：根據(jù)聲波在流體中傳播速度的變化可獲得流體的流速； 7）熱學(xué)式檢測方法：利用加熱體被流體的冷卻程度與流速的關(guān)系來檢測流速，基于此方法的流量儀表主要有熱線風(fēng)速儀等。關(guān)鍵詞：新型流量計 速度式流量計 容積式流量計 質(zhì)量流量計正文：1.前言 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，越來越多的流量計被設(shè)計與制造出來，用以測定被測流體。 流量計是指示被測流量在選定的時間間隔內(nèi)流體總量的儀表。按測量原理分有力學(xué)原理、熱學(xué)原理、聲學(xué)原理、電學(xué)原理、光學(xué)原理、原子物理學(xué)原理等 。 體積流量計分為: （1）速度式流量計，包括：轉(zhuǎn)子流量計、渦輪流量計、渦街流量計、電磁流量計、超聲波流量計、堰式流量計等 （2）容積式流量計，包括：橢圓齒輪流量計、活塞式流量計、腰輪流量計、皮膜式流量計等21 （3）差壓式流量計，包括：節(jié)流式流量計、均速管流量計、彎管流量計、靶式流量計，浮子式流量計等。質(zhì)量流量計分為： （1）推導(dǎo)式質(zhì)量流量計：體積流量經(jīng)密度補(bǔ)償或溫度、壓力補(bǔ)償求得質(zhì)量流量等。 （2）直接式質(zhì)量流量計：科里奧利流量計、熱式流量計、沖量式流量計等。 此文章就此來分別闡述各種流量計的原理、特點、應(yīng)用概況、改進(jìn)及國內(nèi)外的發(fā)展情況。2. 主體2.1 速度式流量計 這是一種以測量流體在管道內(nèi)的流速作為測量依據(jù)來計算流量的儀表。a. 渦輪流量計 流量測量在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性不言而喻 ,現(xiàn)在市場上的流量表型號繁多 ,而每一種流量計的使用方法和注意事項都不盡相同。如果使用不當(dāng) ,將會測量不準(zhǔn) ,給計量工作帶來很大的麻煩 ,甚至?xí)斐煞浅?yán)重的后果。 而渦輪流量計又是應(yīng)用量相當(dāng)大的一種流量計。渦輪變送器有精度高、線性范圍寬等優(yōu)點1。 渦輪流量計是一種速度式流量計 , 主要用于測量液體流量 。 它采用多葉片的轉(zhuǎn)子(渦輪)感受流體平均流速, 從而推導(dǎo)出流量或總量的儀表.它由傳感器和智能顯示儀兩部分組成 , 也可做成整體式 . 因為其具有精度高、重復(fù)性好、 抗干擾能力強(qiáng) 、測量范圍度寬、 結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點 , 不僅被廣泛地應(yīng)用于源水和供水系統(tǒng)凈水流量的測量中 , 而且在石油 、 有機(jī)液體、 無機(jī)液、 液化氣 、 天然氣和低 溫流體等測量對象中也獲得廣泛應(yīng)用2 。 葉輪式風(fēng)流速流量計優(yōu)點: (1)高精度,在所有流量計中,屬于最精確的流量計; (2)重復(fù)性好; (3)元零點漂移,抗干擾能力好; (4)范圍度寬; (5)結(jié)構(gòu)緊湊。 缺點: (1)不能長期保持校準(zhǔn)特性; (2)流體物性對流量特性有較大影響。 應(yīng)用概況: 渦輪流量計在以下一些測量對象獲得廣泛應(yīng)用:石油、有機(jī)液體、無機(jī)液、液化氣、天然氣和低溫流體統(tǒng)在歐洲和美國,渦輪流量計在用量上是僅次于孔板流量計的天然計量儀表,僅荷蘭在天然氣管線上就采用了2600多臺各種尺寸,壓42力從 0.86.5MPa 的氣體渦輪流量計, 它們已成為優(yōu)良的天然氣計量儀表。發(fā)展前景： 隨著科學(xué)的不斷發(fā)展 ,當(dāng)今渦輪變送器已發(fā)展成小型化、高集成度的模塊設(shè)計 ,有強(qiáng)大的功能軟件 ,并設(shè)有 RS232標(biāo)準(zhǔn)計算機(jī)通信接口 ,對維護(hù)檢修提供了方便?？膳cDCS連接通信 , DCS替代了顯示儀表。另外,插入式切向渦輪流量計還可以自動排除被測介質(zhì)中的懸浮物。 總之,渦輪流量計是一種速度式流量儀表 ,由于具有測量精度高、反應(yīng)速度快、測量范圍廣、價格低廉、安裝方便等優(yōu)點 ,被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。b.電磁流量計 電磁流量計是 20 世紀(jì) 5060 年代隨著電子技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的新型流量測量儀表。電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng) 定律制成的，用來測量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。由于其獨特的優(yōu) 點，電磁流量計目前已廣泛地被應(yīng)用于工業(yè)過程中各種導(dǎo)電液體的 流量測量，如各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì)；電磁流量計各種漿液流 量測量，形成了獨特的應(yīng)用領(lǐng)域。 在結(jié)構(gòu)上，電磁流量計由電磁流量傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組 成。傳感器安裝在工業(yè)過程管道上，它的作用是將流進(jìn)管道內(nèi)的液 體體積流量值線性地變換成感生電勢信號，并通過傳輸線將此信號 送到轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器安裝在離傳感器不太遠(yuǎn)的地方，它將傳感器送 來的流量信號進(jìn)行放大，并轉(zhuǎn)換成流量信號成正比的標(biāo)準(zhǔn)電信號輸出，以進(jìn)行顯示，累積和調(diào)節(jié)控制3。 優(yōu)點: (1)測量通道是段光滑直管,不會阻塞,適用于測量含固體顆粒的液固二相流體,如紙漿、 泥漿、污水等; (2)不產(chǎn)生流量檢測所造成的壓力損失,節(jié)能效果好; (3)所測得體積流量實際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的明顯影響; (4)流量范圍大,口徑范圍寬; (5)可應(yīng)用腐蝕性流體。 缺點: (1)不能測量電導(dǎo)率很低的液體,如石油制品; (2)不能測量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體; (3)不能用于較高溫度。53 應(yīng)用概況: 電磁流量計應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,大口徑儀表較多應(yīng)用于給排水工程;中小口徑常用于高要求 或難測場合,如鋼鐵工業(yè)高爐風(fēng)口冷卻水控制,造紙工業(yè)測量紙漿液和黑液,化學(xué)工業(yè)的強(qiáng)腐 蝕液,有色冶金工業(yè)的礦漿;小口徑、微小口徑常用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、生物化學(xué)等有衛(wèi)生 要求的場所。發(fā)展：EMF 從 50 年代初進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用以來,使用領(lǐng)域日益擴(kuò)展,80 年代后期起在各國流量儀表銷售金額中已占 16%20%。 我國近年發(fā)展迅速,1994 年銷售估計為 65007500 臺。國內(nèi)已生產(chǎn)最大口徑為 26m 的 ENF,并有實流校驗口徑 3m 的設(shè)備能力。 由于電磁流量計可檢測腐蝕性或含有顆粒、懸 浮物液體流量且壓力損失小的特點，被化工行業(yè)廣 泛應(yīng)用于物料流量的計量和生產(chǎn)過程控制中，掌握 電磁流量計正確的安裝和使用方法可延長其使用壽 命，為化工生產(chǎn)提供計量保證4。 c. 渦街流量計 渦街流量計是在流體中安放一根非流線型游渦發(fā)生體,流體在發(fā)生體兩側(cè)交替地分離釋 放出兩串規(guī)則地交錯排列的游渦的儀表。渦街流量計按頻率檢出方式可分為:應(yīng)力式、應(yīng)變式、電容式、熱敏式、振動體式、光電式及超聲式等。渦街流量計是屬于最年輕的一類流量計,但其發(fā)展迅速,目前已成為通用的一類流量計。 圖選自5優(yōu)點: (1)結(jié)構(gòu)簡單牢固; (2)適用流體種類多; (3)精度較高; (4)范圍度寬; (5)壓損小。 缺點: (1)不適用于低雷諾數(shù)測量; 74 (2)需較長直管段; (3)儀表系數(shù)較低(與渦輪流量計相比); (4)儀表在脈動流、多相流中尚缺乏應(yīng)用經(jīng)驗。研究的難點和趨勢 （1）渦街流量計的理論基礎(chǔ)還很薄弱，對旋渦脫落的研究大多是在氣體風(fēng)洞即均勻流 場中進(jìn)行的,而渦街流量計應(yīng)用于封閉管道,流場具 有三維不均勻性,其旋渦分離規(guī)律與均勻流場中的 旋渦分離不完全相同,J. J. Miau 在文獻(xiàn) 5 中,對 渦街流量計的測量不確定度進(jìn)行了分析,證實斯特 羅哈爾數(shù)St 和雷諾數(shù) Re 在很大范圍內(nèi)是非線性關(guān) 系,與管道內(nèi)流場的三維不均勻性有關(guān),這對渦街流 量計的測量精度產(chǎn)生很大影響。因此需要流體力學(xué) 工作者從流量計應(yīng)用角度對旋渦脫落的流體振動規(guī) 律進(jìn)行深入研究,為渦街流量計設(shè)計提供理論依據(jù)。 (2)渦街流量計應(yīng)用范圍的擴(kuò)展 渦街流量計的應(yīng)用由于雷諾數(shù)的限制,在高粘 度、低流速和小口徑情況下難以正確測量,量程受 限。這需要在旋渦發(fā)生體形狀,傳感器結(jié)構(gòu)方面作 優(yōu)化設(shè)計,以適應(yīng)不同的測量要求。目前由于渦街頻率測量元件的限制,渦街流量計可正常測量的溫 度、壓力和管道口徑有一定要求。發(fā)展： USF 在 60 年代后期進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用,80 年代后期起在各國流量儀表銷售金額中已占 4%6%。1992年世界范圍估計銷售量為 3.54.8 萬臺,同期國內(nèi)產(chǎn)品估計在80009000臺。d. 超聲流量計 超聲流量計是通過檢測流體流動對超聲束(或超聲脈沖)的作用以測量流量的儀表。根據(jù)對信號檢測的原理超聲流量計可分為傳播速度差法(直接時差法、時差法、相位差法 和頻差法)、波束偏移法、多普勒法、互相關(guān)法、空間濾法及噪聲法等。 超聲流量計和電磁流量計一樣,因儀表流通通道未設(shè)置任何阻礙件,均屬無阻礙流量計, 是適于解決流量測量困難問題的一類流量計,特別在大口徑流量測量方面有較突出的優(yōu)點, 近年來它是發(fā)展迅速的一類流量計之一。 優(yōu)點: (1)可做非接觸式測量; (2)為無流動阻撓測量,無壓力損失; (3)可測量非導(dǎo)電性液體,對無阻撓測量的電磁流量計是一種補(bǔ)充。 缺點: (1)傳播時間法只能用于清潔液體和氣體;而多普勒法只能用于測量含有一定量懸浮顆 粒和氣泡的液體; (2)多普勒法測量精度不高。 應(yīng)用概況: (1)傳播時間法應(yīng)用于清潔、單相液體和氣體。典型應(yīng)用有工廠排放液、:怪液、液化天然 氣等; (2)氣體應(yīng)用方面在高壓天然氣領(lǐng)域已有使用良好的經(jīng)驗; (3)多普勒法適用于異相含量不太高的雙相流體,例如:未處理污水、工廠排放液、臟流程 液;通常不適用于非常清潔的液體。 2.2 差壓式流量計 差壓式流量計是根據(jù)安裝于管道中流量檢測件產(chǎn)生的差壓,已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來計算流量的儀表。 95 差壓式流量計由一次裝置(檢測件)和二次裝置(差壓轉(zhuǎn)換和流量顯示儀表)組成。通常以檢測件形式對差壓式流量計分類,如孔板流量計、文丘里流量計、均速管流量計等。二次裝置為各種機(jī)械、電子、機(jī)電一體式差壓計,差壓變送器及流量顯示儀表。它已發(fā)展為三化(系列化、通用化及標(biāo)準(zhǔn)化)程度很高的、種類規(guī)格龐雜的一大類儀表,它既可測量流量參數(shù),也可測量其它參數(shù)(如壓力、物位、密度等)。 差壓式流量計的檢測件按其作用原理可分為:節(jié)流裝置、水力阻力式、離心式、動壓頭式、 動壓頭增益式及射流式幾大類。檢測件又可按其標(biāo)準(zhǔn)化程度分為二大類:標(biāo)準(zhǔn)的和非標(biāo)準(zhǔn)的。 所謂標(biāo)準(zhǔn)檢測件是只要按照標(biāo)準(zhǔn)文件設(shè)計、制造、安裝和使用,無須經(jīng)實流標(biāo)定即可確定 其流量值和估算測量誤差。非標(biāo)準(zhǔn)檢測件是成熟程度較差的,尚未列入國際標(biāo)準(zhǔn)中的檢測件。 差壓式流量計是一類應(yīng)用最廣泛的流量計,在各類流量儀表中其使用量占居首位。近年來,由于各種新型流量計的問世,它的使用量百分?jǐn)?shù)逐漸下降,但目前仍是最重要的一類流量計。 優(yōu)點: (1)應(yīng)用最多的孔板式流量計結(jié)構(gòu)牢固,性能穩(wěn)定可靠,使用壽命長; (2)應(yīng)用范圍廣泛,至今尚無任何一類流量計可與之相比擬; (3)檢測件與變送器、顯示儀表分別由不同廠家生產(chǎn),便于規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。 缺點: (1)測量精度普遍偏低; (2)范圍度窄,一般僅 3:14:1; (3)現(xiàn)場安裝條件要求高; (4)壓損大(指孔板、噴嘴等)。 應(yīng)用概況: 差壓式流量計應(yīng)用范圍特別廣泛,在封閉管道的流量測量中各種對象都有應(yīng)用,如流體方面:單相、混相、潔凈、臟污、粘性流等;工作狀態(tài)方面:常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫等; 管徑方面:從幾 mm 到幾 m;流動條件方面:亞音速、音速、脈動流等。它在各工業(yè)部門的用量約 占流量計全部用量的 1/41/3。a. 浮子流量計 浮子流量計,又稱轉(zhuǎn)子流量計,是變面積式流量計的一種,在一根由下向上擴(kuò)大的垂直錐管中,圓形橫截面的浮子的重力是由液體動力承受的,從而使浮子可以在錐管內(nèi)自由地上升和下降。浮子流量計是僅次于差壓式流量計應(yīng)用范圍最寬廣的一類流量計,特別在小、微流量方 面有舉足輕重的作用。 特點: (1)玻璃錐管浮子流量計結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,缺點是耐壓力低,有玻璃管易碎的106較大風(fēng)險; (2)適用于小管徑和低流速; (3)壓力損失較低。發(fā)展： *金屬轉(zhuǎn)子流量計 金屬浮子流量計的流量檢測元件是由一根自下向上擴(kuò)大的垂直錐形管和一個沿著錐管軸上下移動的浮子組所組成。要求介質(zhì)透明不粘附表面。主要特點為成本低,易于安裝和維護(hù),純機(jī)械操作,不需要電源, 直接監(jiān)視流體,可測量液體、氣體,但不可測量蒸汽。 * 玻璃轉(zhuǎn)子流量計金屬管轉(zhuǎn)子流量計適用于透明和不透明及于凈和比較干凈的介質(zhì),甚至可以選用測量泥漿轉(zhuǎn)子流量計對不干凈的液體完成測量控制,但介質(zhì)不宜含磁性的物質(zhì)(必要時,另裝磁過濾器)。 金屬轉(zhuǎn)子流量計 玻璃轉(zhuǎn)子流量計 C.塑料轉(zhuǎn)子流量計 要求介質(zhì)透明不粘附表面。主要特點為性價比高 , 易于安裝和維護(hù), 全塑料材質(zhì) , 可用于超純水的測量 , 還可附加報警接點輸出,只適用于測量液體。b.節(jié)流式流量計特點： 測量范圍為3：1，精度可達(dá)1%，適用直徑501000mm。儀表刻度為非線性，可加開方器可轉(zhuǎn)為線性。2.3 容積式流量計 容積式流量計,又稱定排量流量計,簡稱 PD 流量計,在流量儀表中是精度最高的一類。它 利用機(jī)械測量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個已知的體積部分,根據(jù)測量室逐次重復(fù)地充 滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來測量流體體積總量。 容積式流量計按其測量元件分類,可分為橢圓齒輪流量計、刮板流量計、雙轉(zhuǎn)子流量計、 旋轉(zhuǎn)活塞流量計、往復(fù)活塞流量計、圓盤流量計、液封轉(zhuǎn)筒式流量計、濕式氣量計及膜式氣量計等。橢圓齒輪流量計型腔內(nèi)有一對互相嚙合的橢圓齒輪作為轉(zhuǎn)子，兩個齒輪與外殼體之間構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)容積空間，此空間 體積被稱之為標(biāo)準(zhǔn)容積，記為 a。在進(jìn)液口與出液口之間流 體的壓差作用下，兩轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，標(biāo)準(zhǔn)容積空間內(nèi)流體按照圖 1a， b， c 所示順序，被循環(huán)排出。兩齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)一周，共有四個標(biāo)準(zhǔn)容積空間流體被排出6。 117 優(yōu)點: (1)計量精度高; (2)安裝管道條件對計量精度沒有影響; (3)可用于高粘度液體的測量; (4)范圍度寬; (5)直讀式儀表無需外部能源可直接獲得累計,總量,清晰明了,操作簡便。 缺點: (1)結(jié)果復(fù)雜,體積龐大; (2)被測介質(zhì)種類、口徑、介質(zhì)工作狀態(tài)局限性較大; (3)不適用于高、低溫場合; (4)大部分儀表只適用于潔凈單相流體; (5)產(chǎn)生噪聲及振動。 應(yīng)用概況: 容積式流量計與差壓式流量計、浮子流量計并列為三類使用量最大的流量計,常應(yīng)用于昂貴介質(zhì)(油品、天然氣等)的總量測量。 工業(yè)發(fā)達(dá)國家近年P(guān)D流量計(不包括家用煤氣表和家用水表)的銷售金額占流量儀表的 13%23%;我國約占20%,1990年產(chǎn)量(不包括家用煤氣表)估計為 34 萬臺,其中橢圓齒輪式和腰輪式分別約占70%和20%。 容積式流量計的發(fā)展： 三齒輪流量計 發(fā)明原因： 市場上普通容積式流量變送 器一般流量的脈動很大很難應(yīng)用到高精度的場合，且 很難檢測系統(tǒng)壓力較高的動態(tài)流量，計量的波動比較 大很難實現(xiàn)實時測量，在以下幾種場合中很難得到應(yīng)用:( 1) 流量范圍大;( 2) 需準(zhǔn)確測量液壓系統(tǒng)中某點流 量的瞬時特性;( 3) 液壓系統(tǒng)中要求能兩測測量高壓側(cè) 的流量，及測量流量的方向。我國現(xiàn)行主流的容積式 流量計是橢圓容積式流量計，它具有造價小，結(jié)構(gòu)簡 單，可是它仍不能滿足準(zhǔn)確測量瞬時流量的要求，流量 脈動很大，所以僅僅在低端、中低壓產(chǎn)品中使用7。結(jié)構(gòu)原理 ： 測量介質(zhì)可從兩側(cè)任意一個油口流入， 當(dāng)有介質(zhì)流入時在密封的工作室推動三個齒輪轉(zhuǎn)動， 通過齒輪流量計的轉(zhuǎn)速傳感器測量齒輪轉(zhuǎn)動的信號， 并將該信號轉(zhuǎn)化成齒輪的轉(zhuǎn)速或者頻率 f，通過流量計 算公式很容易得到介質(zhì)的流量 Q。Q =f k其中 Q 為齒輪流量計的瞬時流量， f 為傳感器測的被測信號的頻率， k 為儀表系數(shù)。 本文介紹的三齒輪流量計具有較小的流量脈動， 測量介質(zhì)的范圍大、結(jié)構(gòu)簡單( 降低產(chǎn)品成本) 、量程測 量范圍廣、流量的瞬時特性好的優(yōu)點。138 基于三齒輪流量計具有耐高壓、精度高、動態(tài)性能 好等諸多的優(yōu)點，該類型的齒輪流量計發(fā)展前景很好， 該齒輪流量計仍需要進(jìn)行大量的研究。2.4質(zhì)量流量計 質(zhì)量流量計可直接測量流體的質(zhì)量流量，測量結(jié)果受介質(zhì)密度、溫度、壓力、流速分布等特性的影響較小，具有測量精度高、穩(wěn)定性好、使用方便、維護(hù)量小、通訊功能強(qiáng)、 可實現(xiàn)多參數(shù)測量等特點，目前已被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)過程控制等領(lǐng)域中8。 這是一種以測量流體流過的質(zhì)量M為依據(jù)的流量計。質(zhì)量流量計可以分為直接式和間接式兩種。直接式質(zhì)量流量計直接測量質(zhì)量流量。間接式質(zhì)量流量計是用密度與容積流量經(jīng)過運(yùn)算求得質(zhì)量流量的。質(zhì)量流量計具有測量精度不受流體的溫度、壓力、黏度等變化影響的優(yōu)點，是一種發(fā)展中的流量測量儀表9。 直接式質(zhì)量流量計有多種類型，如量熱式、角動量式、陀螺式和雙葉輪式等。這種儀表適于測量小流量氣體，缺點是惰性大，測量值與氣體的定壓比熱有關(guān)，測量元件與介質(zhì)接觸，易被沾污和腐蝕。 為雙孔板差壓式質(zhì)量流量計。在管道A、B處安裝兩個相同的孔板。在分流管道中裝有兩個相同的可產(chǎn)生方向相反的恒定體積流量q的定流量泵。兩孔板前后壓力差P=P1-P3=4KQq，與、Q成正比。式中K為常系數(shù)，為密度，Q為管道體積流量，Q即為質(zhì)量流量。雙葉輪式質(zhì)量流量計是在同一直線上前后安裝兩個傾角分別為x1和x2的葉輪，兩葉輪之間利用扭簧連接，流體通過時，兩葉輪之間產(chǎn)生一個偏移角x，那么兩葉輪間力矩差M與質(zhì)量流量Qm，流速u，傾角x1，x2存在M=Qm*u*(k1*tgx1-k2*tgx2)的關(guān)系（k1和k2為葉片結(jié)構(gòu)尺寸常數(shù)），M=k3*u*Qm，(k3=k1*tgx1-k2*tgx2).偏移角x=k4*M=k4*k3*Qm*u;而葉輪組旋轉(zhuǎn)速度U與流體的流速成正比，U=k6*u，則整個葉輪組轉(zhuǎn)過兩葉輪偏角x所需的時間t=x/U=k7*Qm.通過專用計數(shù)器測量出t便能得出質(zhì)量流量Qm。 間接式質(zhì)量流量計有3種主要型式:速度式流量計與密度計的組合，節(jié)流式（或靶式）流量計與容積式流量計的組合，節(jié)流式（或靶式）流量計與密度計組合。 還有一種根據(jù)流體的工作壓力、溫度將容積流量計的測量值換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的容積流量。但是，當(dāng)介質(zhì)的種類或成分改變時，它不能給出準(zhǔn)確的質(zhì)量流量。嚴(yán)格說來，它不屬于質(zhì)量流量計。 輸出密度、比重、體積流量、質(zhì)量流量、質(zhì)量能量流量等，兼有指示、模擬量輸出、打印、越限報警、儀器故障報警等多種功能。特點： 1. 適用多種介質(zhì)159 2. 測量準(zhǔn)確度高 3. 安裝直管段要求低 4. 可靠性好 5. 維修率低 6. 具有核心處理器 a. 直接式質(zhì)量流量計直接式質(zhì)量流量計的輸出信號直接反映質(zhì)量流量，其測量不受流體的溫度、壓力和密度變化的影響。 （1）熱式質(zhì)量流量計 熱式質(zhì)量流量計的基本原理是利用外部熱源對管道內(nèi)的被測流體加熱，熱能隨流體一起流動，通過測量因流體流動而造成的熱量（溫度）變化來反應(yīng)出流體的質(zhì)量流量。 （2）差壓式質(zhì)量流量計差壓式質(zhì)量流量計的利用孔板和定量泵組合實現(xiàn)流量測量。 (3)直接式質(zhì)量流量傳感器科里奧利質(zhì)量流量 科里奧利質(zhì)量流量計(以下簡稱 CMF)是利用流體在振動管中流動時,產(chǎn)生與質(zhì)量流量成 正比的科里奧利力原理制成的一種直接式質(zhì)量流量儀表。 發(fā)展及應(yīng)用 因為質(zhì)量流量計具有比較明顯的優(yōu)勢，所以在我國工業(yè)領(lǐng)域中得到大量的應(yīng)用。目前，在我國進(jìn)口儀表中，直接質(zhì)量流 量計占有著不小的比重。具體來說，小口徑氣體質(zhì)量流量計的 安裝數(shù)量相對較多，一般是在石化、化工的試驗裝置中應(yīng)用，同 時在醫(yī)藥、食品等生產(chǎn)部門中也有著不小的應(yīng)用量。與此相對 應(yīng)，口徑較大的氣體質(zhì)量流量計主要在天然氣以及煤氣的劑量 過程中得到應(yīng)用，雖然數(shù)量不多，但是具有良好的前景。 近年來，中小口徑的氣體質(zhì)量流量計在我國保持著較快的 發(fā)展速度。以2000年為例，我國就總共安裝了大約3000臺，其 中，超過2000臺氣體質(zhì)量流量計是國內(nèi)生產(chǎn)的，而進(jìn)口的產(chǎn)品 主要集中在Brooks、EPI等公司的產(chǎn)品。因為存在標(biāo)校裝置上 的束縛，我國生產(chǎn)大口徑氣體質(zhì)量流量計的廠家相對較少，造 成該類產(chǎn)品的進(jìn)口比重較大，不過近幾年呈現(xiàn)出下降的趨勢。 對于液體質(zhì)量流量計，因為技術(shù)復(fù)雜，效益周期較長，而且進(jìn)展 比較緩慢。雖然不少科研部分進(jìn)行了該產(chǎn)品的研制的工作，但 是生產(chǎn)廠家還沒有規(guī)?；?，并且產(chǎn)量有限。但是，隨著該項產(chǎn) 品需用量的不斷增加，國內(nèi)廠家的生產(chǎn)能力也有所提高，國產(chǎn) 數(shù)量也明顯提升。目前，我國在石化、建材等領(lǐng)域的測量以及 控制中廣泛應(yīng)用著液體質(zhì)量流量計。 對于液體質(zhì)量流量計，由于應(yīng)用前景比較廣闊，所以必須 加強(qiáng)國產(chǎn)液體質(zhì)量流量計的開發(fā)研制工作。雖然該項生產(chǎn)技 術(shù)存在比較大的難度，但是近年來，我國在液體質(zhì)量流量計的 生產(chǎn)上取得了非常大技術(shù)突破，國產(chǎn)產(chǎn)品在性能和技術(shù)指標(biāo)上 已經(jīng)追趕上國外先進(jìn)產(chǎn)品。同時，在批量產(chǎn)品的綜合性能上， 國內(nèi)相對于國外的差距主要體現(xiàn)在以下幾點：首先就是原材料 性能缺乏一致性，比如在科式力流量計上，國內(nèi)原材料在性能 要求上存在差異；其次就是國內(nèi)在生產(chǎn)自動化水平上相對較 低；最后，對于150mm以上口徑的測量工，在加工技術(shù)上相對落 后，不能提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。 b. 間接式質(zhì)量流量計 間接式質(zhì)量流量測量方法，一般采用體積流量計和密度流量計或兩個不同類型的體積流量計的組合，實現(xiàn)質(zhì)量流量的測量。常見的組合方式主要有三種。1710 節(jié)流式流量計與密度計的結(jié)合 體積流量計與密度計的組合體積 流量計與體積流量計的組合 2.5明渠流量計 明渠是一種具有自由表面（表面上各點受大氣壓強(qiáng)的作用）水 流的渠道。根據(jù)它的形成可分為天然明渠和人工明渠。前者如天然 河道；后者如人工輸水渠道、運(yùn)河及未充滿水流的管道等。明渠導(dǎo)流 廣泛應(yīng)用于污水治理流入和排放渠、工礦企業(yè)廢水排放和農(nóng)田灌溉 用渠道、火電廠冷卻水引水和排放渠等。 明渠流量測量的方法很多，針對不同的工況和介質(zhì)可以采用不 同測量方法。常用的流量監(jiān)測方法有：水力學(xué)法、物理法、流速面積 法等幾種，其中水力學(xué)法是根據(jù)流體力學(xué)中“水位-流量”的關(guān)系，將 測得的水位代入水力學(xué)公式測量水流量的方法。基于水力學(xué)法原理 的測流方案，在自動化測量儀器中多選擇超聲波明渠流量計，具有非接觸測量、免維護(hù)的特點，在明渠測流中得到了日益廣泛的應(yīng)用。 超聲波明渠流量計是由超聲波探頭和量水堰槽配合測量得出 明渠流量信息的計量儀表，具有安裝維護(hù)方便，使用壽命長，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，工作穩(wěn)定，測量范圍廣等優(yōu)點。目前廣泛應(yīng)用與石油、化工、 制