新型流量計(jì)綜述匯總.doc

新型流量計(jì)概述XXX摘要： 流量測(cè)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(cè)量對(duì)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(dòng)的地方都有流量測(cè)量的問(wèn)題。 工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程是流量測(cè)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(guò)程控制中的四大參數(shù)，人們通過(guò)這些參數(shù)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視與控制。對(duì)流體流量進(jìn)行正確測(cè)量和調(diào)節(jié)是保證生產(chǎn)過(guò)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(shí)現(xiàn)科學(xué)管理的基礎(chǔ)。在整個(gè)過(guò)程檢測(cè)儀表中，流量?jī)x表的產(chǎn)值約占1/51/4。在流量測(cè)量中，測(cè)量流速是測(cè)定流量的一個(gè)常用方法，流體在管道中流動(dòng)時(shí)，在一個(gè)截面上的各點(diǎn)流速情況與流體的流動(dòng)狀態(tài)有密切的關(guān)系，選擇適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)狀態(tài)進(jìn)行流速測(cè)量對(duì)于保證測(cè)量精度有重要的意義。 用來(lái)檢測(cè)管內(nèi)流速的方法或儀器主要有： 1）節(jié)流式檢測(cè)方法：利用節(jié)流件前后的差壓與流速之間的關(guān)系，通過(guò)差壓值獲得流體的流速； 2）變面積式檢測(cè)方法：它是基于力平衡原理，通過(guò)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(cè)儀表稱為轉(zhuǎn)子流量計(jì)； 3）電磁式檢測(cè)方法：導(dǎo)電流體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，感應(yīng)電勢(shì)的大小正比于流體的平均流速； 4）旋渦式檢測(cè)方法：流體在流動(dòng)中遇到一定形狀的物體會(huì)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(cè)方法：流體對(duì)置于管內(nèi)渦輪的作用力，使渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)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(cè)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(cè)方法：利用加熱體被流體的冷卻程度與流速的關(guān)系來(lái)檢測(cè)流速，基于此方法的流量?jī)x表主要有熱線風(fēng)速儀等。關(guān)鍵詞：新型流量計(jì) 速度式流量計(jì) 容積式流量計(jì) 質(zhì)量流量計(jì)正文：1.前言 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，越來(lái)越多的流量計(jì)被設(shè)計(jì)與制造出來(lái)，用以測(cè)定被測(cè)流體。 流量計(jì)是指示被測(cè)流量在選定的時(shí)間間隔內(nèi)流體總量的儀表。按測(cè)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(jì)分為: （1）速度式流量計(jì)，包括：轉(zhuǎn)子流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、渦街流量計(jì)、電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、堰式流量計(jì)等 （2）容積式流量計(jì)，包括：橢圓齒輪流量計(jì)、活塞式流量計(jì)、腰輪流量計(jì)、皮膜式流量計(jì)等21 （3）差壓式流量計(jì)，包括：節(jié)流式流量計(jì)、均速管流量計(jì)、彎管流量計(jì)、靶式流量計(jì)，浮子式流量計(jì)等。質(zhì)量流量計(jì)分為： （1）推導(dǎo)式質(zhì)量流量計(jì)：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(jì)：科里奧利流量計(jì)、熱式流量計(jì)、沖量式流量計(jì)等。 此文章就此來(lái)分別闡述各種流量計(jì)的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用概況、改進(jìn)及國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況。2. 主體2.1 速度式流量計(jì) 這是一種以測(cè)量流體在管道內(nèi)的流速作為測(cè)量依據(jù)來(lái)計(jì)算流量的儀表。a. 渦輪流量計(jì) 流量測(cè)量在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性不言而喻 ,現(xiàn)在市場(chǎng)上的流量表型號(hào)繁多 ,而每一種流量計(jì)的使用方法和注意事項(xiàng)都不盡相同。如果使用不當(dāng) ,將會(huì)測(cè)量不準(zhǔn) ,給計(jì)量工作帶來(lái)很大的麻煩 ,甚至?xí)斐煞浅?yán)重的后果。 而渦輪流量計(jì)又是應(yīng)用量相當(dāng)大的一種流量計(jì)。渦輪變送器有精度高、線性范圍寬等優(yōu)點(diǎn)1。 渦輪流量計(jì)是一種速度式流量計(jì) , 主要用于測(cè)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?yàn)槠渚哂芯雀摺⒅貜?fù)性好、 抗干擾能力強(qiáng) 、測(cè)量范圍度寬、 結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn) , 不僅被廣泛地應(yīng)用于源水和供水系統(tǒng)凈水流量的測(cè)量中 , 而且在石油 、 有機(jī)液體、 無(wú)機(jī)液、 液化氣 、 天然氣和低 溫流體等測(cè)量對(duì)象中也獲得廣泛應(yīng)用2 。 葉輪式風(fēng)流速流量計(jì)優(yōu)點(diǎn): (1)高精度,在所有流量計(jì)中,屬于最精確的流量計(jì); (2)重復(fù)性好; (3)元零點(diǎn)漂移,抗干擾能力好; (4)范圍度寬; (5)結(jié)構(gòu)緊湊。 缺點(diǎn): (1)不能長(zhǎng)期保持校準(zhǔn)特性; (2)流體物性對(duì)流量特性有較大影響。 應(yīng)用概況: 渦輪流量計(jì)在以下一些測(cè)量對(duì)象獲得廣泛應(yīng)用:石油、有機(jī)液體、無(wú)機(jī)液、液化氣、天然氣和低溫流體統(tǒng)在歐洲和美國(guó),渦輪流量計(jì)在用量上是僅次于孔板流量計(jì)的天然計(jì)量?jī)x表,僅荷蘭在天然氣管線上就采用了2600多臺(tái)各種尺寸,壓42力從 0.86.5MPa 的氣體渦輪流量計(jì), 它們已成為優(yōu)良的天然氣計(jì)量?jī)x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(jì) ,有強(qiáng)大的功能軟件 ,并設(shè)有 RS232標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)通信接口 ,對(duì)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(jì)還可以自動(dòng)排除被測(cè)介質(zhì)中的懸浮物。 總之,渦輪流量計(jì)是一種速度式流量?jī)x表 ,由于具有測(cè)量精度高、反應(yīng)速度快、測(cè)量范圍廣、價(jià)格低廉、安裝方便等優(yōu)點(diǎn) ,被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。b.電磁流量計(jì) 電磁流量計(jì)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(lái)的新型流量測(cè)量?jī)x表。電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng) 定律制成的，用來(lái)測(cè)量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。由于其獨(dú)特的優(yōu) 點(diǎn)，電磁流量計(jì)目前已廣泛地被應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程中各種導(dǎo)電液體的 流量測(cè)量，如各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì)；電磁流量計(jì)各種漿液流 量測(cè)量，形成了獨(dú)特的應(yīng)用領(lǐng)域。 在結(jié)構(gòu)上，電磁流量計(jì)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(guò)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(shì)信號(hào)，并通過(guò)傳輸線將此信號(hào) 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(lái)的流量信號(hào)進(jìn)行放大，并轉(zhuǎn)換成流量信號(hào)成正比的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸出，以進(jìn)行顯示，累積和調(diào)節(jié)控制3。 優(yōu)點(diǎn): (1)測(cè)量通道是段光滑直管,不會(huì)阻塞,適用于測(cè)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(cè)所造成的壓力損失,節(jié)能效果好; (3)所測(cè)得體積流量實(shí)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(diǎn): (1)不能測(cè)量電導(dǎo)率很低的液體,如石油制品; (2)不能測(cè)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(jì)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(cè)場(chǎng)合,如鋼鐵工業(yè)高爐風(fēng)口冷卻水控制,造紙工業(yè)測(cè)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(chǎng)所。發(fā)展：EMF 從 50 年代初進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用以來(lái),使用領(lǐng)域日益擴(kuò)展,80 年代后期起在各國(guó)流量?jī)x表銷售金額中已占 16%20%。 我國(guó)近年發(fā)展迅速,1994 年銷售估計(jì)為 65007500 臺(tái)。國(guó)內(nèi)已生產(chǎn)最大口徑為 26m 的 ENF,并有實(shí)流校驗(yàn)口徑 3m 的設(shè)備能力。 由于電磁流量計(jì)可檢測(cè)腐蝕性或含有顆粒、懸 浮物液體流量且壓力損失小的特點(diǎn)，被化工行業(yè)廣 泛應(yīng)用于物料流量的計(jì)量和生產(chǎn)過(guò)程控制中，掌握 電磁流量計(jì)正確的安裝和使用方法可延長(zhǎng)其使用壽 命，為化工生產(chǎn)提供計(jì)量保證4。 c. 渦街流量計(jì) 渦街流量計(jì)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(cuò)排列的游渦的儀表。渦街流量計(jì)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(dòng)體式、光電式及超聲式等。渦街流量計(jì)是屬于最年輕的一類流量計(jì),但其發(fā)展迅速,目前已成為通用的一類流量計(jì)。 圖選自5優(yōu)點(diǎn): (1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(diǎn): (1)不適用于低雷諾數(shù)測(cè)量; 74 (2)需較長(zhǎng)直管段; (3)儀表系數(shù)較低(與渦輪流量計(jì)相比); (4)儀表在脈動(dòng)流、多相流中尚缺乏應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。研究的難點(diǎn)和趨勢(shì) （1）渦街流量計(jì)的理論基礎(chǔ)還很薄弱，對(duì)旋渦脫落的研究大多是在氣體風(fēng)洞即均勻流 場(chǎng)中進(jìn)行的,而渦街流量計(jì)應(yīng)用于封閉管道,流場(chǎng)具 有三維不均勻性,其旋渦分離規(guī)律與均勻流場(chǎng)中的 旋渦分離不完全相同,J. J. Miau 在文獻(xiàn) 5 中,對(duì) 渦街流量計(jì)的測(cè)量不確定度進(jìn)行了分析,證實(shí)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(chǎng)的三維不均勻性有關(guān),這對(duì)渦街流 量計(jì)的測(cè)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(jì)應(yīng)用角度對(duì)旋渦脫落的流體振動(dòng)規(guī) 律進(jìn)行深入研究,為渦街流量計(jì)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。 (2)渦街流量計(jì)應(yīng)用范圍的擴(kuò)展 渦街流量計(jì)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(cè)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(jì),以適應(yīng)不同的測(cè)量要求。目前由于渦街頻率測(cè)量元件的限制,渦街流量計(jì)可正常測(cè)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(guó)流量?jī)x表銷售金額中已占 4%6%。1992年世界范圍估計(jì)銷售量為 3.54.8 萬(wàn)臺(tái),同期國(guó)內(nèi)產(chǎn)品估計(jì)在80009000臺(tái)。d. 超聲流量計(jì) 超聲流量計(jì)是通過(guò)檢測(cè)流體流動(dòng)對(duì)超聲束(或超聲脈沖)的作用以測(cè)量流量的儀表。根據(jù)對(duì)信號(hào)檢測(cè)的原理超聲流量計(jì)可分為傳播速度差法(直接時(shí)差法、時(shí)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(jì)和電磁流量計(jì)一樣,因儀表流通通道未設(shè)置任何阻礙件,均屬無(wú)阻礙流量計(jì), 是適于解決流量測(cè)量困難問(wèn)題的一類流量計(jì),特別在大口徑流量測(cè)量方面有較突出的優(yōu)點(diǎn), 近年來(lái)它是發(fā)展迅速的一類流量計(jì)之一。 優(yōu)點(diǎn): (1)可做非接觸式測(cè)量; (2)為無(wú)流動(dòng)阻撓測(cè)量,無(wú)壓力損失; (3)可測(cè)量非導(dǎo)電性液體,對(duì)無(wú)阻撓測(cè)量的電磁流量計(jì)是一種補(bǔ)充。 缺點(diǎn): (1)傳播時(shí)間法只能用于清潔液體和氣體;而多普勒法只能用于測(cè)量含有一定量懸浮顆 粒和氣泡的液體; (2)多普勒法測(cè)量精度不高。 應(yīng)用概況: (1)傳播時(shí)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(yàn); (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(jì) 差壓式流量計(jì)是根據(jù)安裝于管道中流量檢測(cè)件產(chǎn)生的差壓,已知的流體條件和檢測(cè)件與管道的幾何尺寸來(lái)計(jì)算流量的儀表。 95 差壓式流量計(jì)由一次裝置(檢測(cè)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(cè)件形式對(duì)差壓式流量計(jì)分類,如孔板流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、均速管流量計(jì)等。二次裝置為各種機(jī)械、電子、機(jī)電一體式差壓計(jì),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(cè)量流量參數(shù),也可測(cè)量其它參數(shù)(如壓力、物位、密度等)。 差壓式流量計(jì)的檢測(cè)件按其作用原理可分為:節(jié)流裝置、水力阻力式、離心式、動(dòng)壓頭式、 動(dòng)壓頭增益式及射流式幾大類。檢測(cè)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(cè)件是只要按照標(biāo)準(zhǔn)文件設(shè)計(jì)、制造、安裝和使用,無(wú)須經(jīng)實(shí)流標(biāo)定即可確定 其流量值和估算測(cè)量誤差。非標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)件是成熟程度較差的,尚未列入國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中的檢測(cè)件。 差壓式流量計(jì)是一類應(yīng)用最廣泛的流量計(jì),在各類流量?jī)x表中其使用量占居首位。近年來(lái),由于各種新型流量計(jì)的問(wèn)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(jì)。 優(yōu)點(diǎn): (1)應(yīng)用最多的孔板式流量計(jì)結(jié)構(gòu)牢固,性能穩(wěn)定可靠,使用壽命長(zhǎng); (2)應(yīng)用范圍廣泛,至今尚無(wú)任何一類流量計(jì)可與之相比擬; (3)檢測(cè)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(diǎn): (1)測(cè)量精度普遍偏低; (2)范圍度窄,一般僅 3:14:1; (3)現(xiàn)場(chǎng)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(jì)應(yīng)用范圍特別廣泛,在封閉管道的流量測(cè)量中各種對(duì)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(dòng)條件方面:亞音速、音速、脈動(dòng)流等。它在各工業(yè)部門的用量約 占流量計(jì)全部用量的 1/41/3。a. 浮子流量計(jì) 浮子流量計(jì),又稱轉(zhuǎn)子流量計(jì),是變面積式流量計(jì)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(dòng)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(jì)是僅次于差壓式流量計(jì)應(yīng)用范圍最寬廣的一類流量計(jì),特別在小、微流量方 面有舉足輕重的作用。 特點(diǎn): (1)玻璃錐管浮子流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方便,缺點(diǎn)是耐壓力低,有玻璃管易碎的106較大風(fēng)險(xiǎn); (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(jì) 金屬浮子流量計(jì)的流量檢測(cè)元件是由一根自下向上擴(kuò)大的垂直錐形管和一個(gè)沿著錐管軸上下移動(dòng)的浮子組所組成。要求介質(zhì)透明不粘附表面。主要特點(diǎn)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(cè)量液體、氣體,但不可測(cè)量蒸汽。 * 玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)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(cè)量泥漿轉(zhuǎn)子流量計(jì)對(duì)不干凈的液體完成測(cè)量控制,但介質(zhì)不宜含磁性的物質(zhì)(必要時(shí),另裝磁過(guò)濾器)。 金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì) 玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì) C.塑料轉(zhuǎn)子流量計(jì) 要求介質(zhì)透明不粘附表面。主要特點(diǎn)為性價(jià)比高 , 易于安裝和維護(hù), 全塑料材質(zhì) , 可用于超純水的測(cè)量 , 還可附加報(bào)警接點(diǎn)輸出,只適用于測(cè)量液體。b.節(jié)流式流量計(jì)特點(diǎn)： 測(cè)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(kāi)方器可轉(zhuǎn)為線性。2.3 容積式流量計(jì) 容積式流量計(jì),又稱定排量流量計(jì),簡(jiǎn)稱 PD 流量計(jì),在流量?jī)x表中是精度最高的一類。它 利用機(jī)械測(cè)量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個(gè)已知的體積部分,根據(jù)測(cè)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(lái)測(cè)量流體體積總量。 容積式流量計(jì)按其測(cè)量元件分類,可分為橢圓齒輪流量計(jì)、刮板流量計(jì)、雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)、 旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)、往復(fù)活塞流量計(jì)、圓盤流量計(jì)、液封轉(zhuǎn)筒式流量計(jì)、濕式氣量計(jì)及膜式氣量計(jì)等。橢圓齒輪流量計(jì)型腔內(nèi)有一對(duì)互相嚙合的橢圓齒輪作為轉(zhuǎn)子，兩個(gè)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(dòng)，標(biāo)準(zhǔn)容積空間內(nèi)流體按照?qǐng)D 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(gè)標(biāo)準(zhǔn)容積空間流體被排出6。 117 優(yōu)點(diǎn): (1)計(jì)量精度高; (2)安裝管道條件對(duì)計(jì)量精度沒(méi)有影響; (3)可用于高粘度液體的測(cè)量; (4)范圍度寬; (5)直讀式儀表無(wú)需外部能源可直接獲得累計(jì),總量,清晰明了,操作簡(jiǎn)便。 缺點(diǎn): (1)結(jié)果復(fù)雜,體積龐大; (2)被測(cè)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(chǎng)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(dòng)。 應(yīng)用概況: 容積式流量計(jì)與差壓式流量計(jì)、浮子流量計(jì)并列為三類使用量最大的流量計(jì),常應(yīng)用于昂貴介質(zhì)(油品、天然氣等)的總量測(cè)量。 工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家近年P(guān)D流量計(jì)(不包括家用煤氣表和家用水表)的銷售金額占流量?jī)x表的 13%23%;我國(guó)約占20%,1990年產(chǎn)量(不包括家用煤氣表)估計(jì)為 34 萬(wàn)臺(tái),其中橢圓齒輪式和腰輪式分別約占70%和20%。 容積式流量計(jì)的發(fā)展： 三齒輪流量計(jì) 發(fā)明原因： 市場(chǎng)上普通容積式流量變送 器一般流量的脈動(dòng)很大很難應(yīng)用到高精度的場(chǎng)合，且 很難檢測(cè)系統(tǒng)壓力較高的動(dòng)態(tài)流量，計(jì)量的波動(dòng)比較 大很難實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量，在以下幾種場(chǎng)合中很難得到應(yīng)用:( 1) 流量范圍大;( 2) 需準(zhǔn)確測(cè)量液壓系統(tǒng)中某點(diǎn)流 量的瞬時(shí)特性;( 3) 液壓系統(tǒng)中要求能兩測(cè)測(cè)量高壓側(cè) 的流量，及測(cè)量流量的方向。我國(guó)現(xiàn)行主流的容積式 流量計(jì)是橢圓容積式流量計(jì)，它具有造價(jià)小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，可是它仍不能滿足準(zhǔn)確測(cè)量瞬時(shí)流量的要求，流量 脈動(dòng)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(cè)量介質(zhì)可從兩側(cè)任意一個(gè)油口流入， 當(dāng)有介質(zhì)流入時(shí)在密封的工作室推動(dòng)三個(gè)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)， 通過(guò)齒輪流量計(jì)的轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的信號(hào)， 并將該信號(hào)轉(zhuǎn)化成齒輪的轉(zhuǎn)速或者頻率 f，通過(guò)流量計(jì) 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(jì)的瞬時(shí)流量， f 為傳感器測(cè)的被測(cè)信號(hào)的頻率， k 為儀表系數(shù)。 本文介紹的三齒輪流量計(jì)具有較小的流量脈動(dòng)， 測(cè)量介質(zhì)的范圍大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單( 降低產(chǎn)品成本) 、量程測(cè) 量范圍廣、流量的瞬時(shí)特性好的優(yōu)點(diǎn)。138 基于三齒輪流量計(jì)具有耐高壓、精度高、動(dòng)態(tài)性能 好等諸多的優(yōu)點(diǎn)，該類型的齒輪流量計(jì)發(fā)展前景很好， 該齒輪流量計(jì)仍需要進(jìn)行大量的研究。2.4質(zhì)量流量計(jì) 質(zhì)量流量計(jì)可直接測(cè)量流體的質(zhì)量流量，測(cè)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(cè)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(shí)現(xiàn)多參數(shù)測(cè)量等特點(diǎn)，目前已被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程控制等領(lǐng)域中8。 這是一種以測(cè)量流體流過(guò)的質(zhì)量M為依據(jù)的流量計(jì)。質(zhì)量流量計(jì)可以分為直接式和間接式兩種。直接式質(zhì)量流量計(jì)直接測(cè)量質(zhì)量流量。間接式質(zhì)量流量計(jì)是用密度與容積流量經(jīng)過(guò)運(yùn)算求得質(zhì)量流量的。質(zhì)量流量計(jì)具有測(cè)量精度不受流體的溫度、壓力、黏度等變化影響的優(yōu)點(diǎn)，是一種發(fā)展中的流量測(cè)量?jī)x表9。 直接式質(zhì)量流量計(jì)有多種類型，如量熱式、角動(dòng)量式、陀螺式和雙葉輪式等。這種儀表適于測(cè)量小流量氣體，缺點(diǎn)是惰性大，測(cè)量值與氣體的定壓比熱有關(guān)，測(cè)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(jì)。在管道A、B處安裝兩個(gè)相同的孔板。在分流管道中裝有兩個(gè)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(jì)是在同一直線上前后安裝兩個(gè)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(guò)時(shí)，兩葉輪之間產(chǎn)生一個(gè)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(gè)葉輪組轉(zhuǎn)過(guò)兩葉輪偏角x所需的時(shí)間t=x/U=k7*Qm.通過(guò)專用計(jì)數(shù)器測(cè)量出t便能得出質(zhì)量流量Qm。 間接式質(zhì)量流量計(jì)有3種主要型式:速度式流量計(jì)與密度計(jì)的組合，節(jié)流式（或靶式）流量計(jì)與容積式流量計(jì)的組合，節(jié)流式（或靶式）流量計(jì)與密度計(jì)組合。 還有一種根據(jù)流體的工作壓力、溫度將容積流量計(jì)的測(cè)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(shí)，它不能給出準(zhǔn)確的質(zhì)量流量。嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，它不屬于質(zhì)量流量計(jì)。 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(bào)警、儀器故障報(bào)警等多種功能。特點(diǎn)： 1. 適用多種介質(zhì)159 2. 測(cè)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(jì)直接式質(zhì)量流量計(jì)的輸出信號(hào)直接反映質(zhì)量流量，其測(cè)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(jì) 熱式質(zhì)量流量計(jì)的基本原理是利用外部熱源對(duì)管道內(nèi)的被測(cè)流體加熱，熱能隨流體一起流動(dòng)，通過(guò)測(cè)量因流體流動(dòng)而造成的熱量（溫度）變化來(lái)反應(yīng)出流體的質(zhì)量流量。 （2）差壓式質(zhì)量流量計(jì)差壓式質(zhì)量流量計(jì)的利用孔板和定量泵組合實(shí)現(xiàn)流量測(cè)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(jì)(以下簡(jiǎn)稱 CMF)是利用流體在振動(dòng)管中流動(dòng)時(shí),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?jī)x表。 發(fā)展及應(yīng)用 因?yàn)橘|(zhì)量流量計(jì)具有比較明顯的優(yōu)勢(shì)，所以在我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域中得到大量的應(yīng)用。目前，在我國(guó)進(jìn)口儀表中，直接質(zhì)量流 量計(jì)占有著不小的比重。具體來(lái)說(shuō)，小口徑氣體質(zhì)量流量計(jì)的 安裝數(shù)量相對(duì)較多，一般是在石化、化工的試驗(yàn)裝置中應(yīng)用，同 時(shí)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(duì) 應(yīng)，口徑較大的氣體質(zhì)量流量計(jì)主要在天然氣以及煤氣的劑量 過(guò)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(lái)，中小口徑的氣體質(zhì)量流量計(jì)在我國(guó)保持著較快的 發(fā)展速度。以2000年為例，我國(guó)就總共安裝了大約3000臺(tái)，其 中，超過(guò)2000臺(tái)氣體質(zhì)量流量計(jì)是國(guó)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?yàn)榇嬖跇?biāo)校裝置上 的束縛，我國(guó)生產(chǎn)大口徑氣體質(zhì)量流量計(jì)的廠家相對(duì)較少，造 成該類產(chǎn)品的進(jìn)口比重較大，不過(guò)近幾年呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。 對(duì)于液體質(zhì)量流量計(jì)，因?yàn)榧夹g(shù)復(fù)雜，效益周期較長(zhǎng)，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(méi)有規(guī)?；⑶耶a(chǎn)量有限。但是，隨著該項(xiàng)產(chǎn) 品需用量的不斷增加，國(guó)內(nèi)廠家的生產(chǎn)能力也有所提高，國(guó)產(chǎn) 數(shù)量也明顯提升。目前，我國(guó)在石化、建材等領(lǐng)域的測(cè)量以及 控制中廣泛應(yīng)用著液體質(zhì)量流量計(jì)。 對(duì)于液體質(zhì)量流量計(jì)，由于應(yīng)用前景比較廣闊，所以必須 加強(qiáng)國(guó)產(chǎn)液體質(zhì)量流量計(jì)的開(kāi)發(fā)研制工作。雖然該項(xiàng)生產(chǎn)技 術(shù)存在比較大的難度，但是近年來(lái)，我國(guó)在液體質(zhì)量流量計(jì)的 生產(chǎn)上取得了非常大技術(shù)突破，國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品在性能和技術(shù)指標(biāo)上 已經(jīng)追趕上國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品。同時(shí)，在批量產(chǎn)品的綜合性能上， 國(guó)內(nèi)相對(duì)于國(guó)外的差距主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：首先就是原材料 性能缺乏一致性，比如在科式力流量計(jì)上，國(guó)內(nèi)原材料在性能 要求上存在差異；其次就是國(guó)內(nèi)在生產(chǎn)自動(dòng)化水平上相對(duì)較 低；最后，對(duì)于150mm以上口徑的測(cè)量工，在加工技術(shù)上相對(duì)落 后，不能提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。 b. 間接式質(zhì)量流量計(jì) 間接式質(zhì)量流量測(cè)量方法，一般采用體積流量計(jì)和密度流量計(jì)或兩個(gè)不同類型的體積流量計(jì)的組合，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量流量的測(cè)量。常見(jiàn)的組合方式主要有三種。1710 節(jié)流式流量計(jì)與密度計(jì)的結(jié)合 體積流量計(jì)與密度計(jì)的組合體積 流量計(jì)與體積流量計(jì)的組合 2.5明渠流量計(jì) 明渠是一種具有自由表面（表面上各點(diǎn)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(cè)量的方法很多，針對(duì)不同的工況和介質(zhì)可以采用不 同測(cè)量方法。常用的流量監(jiān)測(cè)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(cè)得的水位代入水力學(xué)公式測(cè)量水流量的方法。基于水力學(xué)法原理 的測(cè)流方案，在自動(dòng)化測(cè)量?jī)x器中多選擇超聲波明渠流量計(jì)，具有非接觸測(cè)量、免維護(hù)的特點(diǎn)，在明渠測(cè)流中得到了日益廣泛的應(yīng)用。 超聲波明渠流量計(jì)是由超聲波探頭和量水堰槽配合測(cè)量得出 明渠流量信息的計(jì)量?jī)x表，具有安裝維護(hù)方便，使用壽命長(zhǎng)，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，工作穩(wěn)定，測(cè)量范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。目前廣泛應(yīng)用與石油、化工、 制