摘要：介紹了各種流量計(jì)的特點(diǎn)，并在流量理論的基礎(chǔ)上對(duì)流量計(jì)的合理使用進(jìn)行了分析探討，出了一些有益的觀點(diǎn)。
0引言
在現(xiàn)代工業(yè)中，對(duì)流量的測(cè)量采用了各種各樣的方法，這些測(cè)量方法基于不同的測(cè)量原理，利用不同輸出信號(hào)的變化來(lái)反映流體流量的變化。根據(jù)測(cè)量原理，通常將流量測(cè)量方法分為3大類：（1）利用伯努利方程原理來(lái)測(cè)量流量；（2）速度式流量測(cè)量方法；（3）質(zhì)量流量測(cè)量方法。
在流體力學(xué)理論中，伯努利方程占有非常重要的地位，它說(shuō)明了流體流線上各點(diǎn)之間的能量關(guān)系。以測(cè)量流體流速來(lái)得到流量的流量計(jì)稱為速度式流量計(jì)，該流量計(jì)較為常用，種類較多，發(fā)展也較快。比較典型的速度式流量計(jì)有電磁流量計(jì)、渦街流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、超聲波流量計(jì)和熱導(dǎo)式流量計(jì)等。
1各種流量計(jì)的特點(diǎn)
（1）電磁流量計(jì)測(cè)量原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。電磁流量計(jì)要求被測(cè)流體的電導(dǎo)率不能過(guò)低，因此目前只能測(cè)量水和一些酸、堿、鹽溶液等，對(duì)氣體和絕大多數(shù)油類都不適用。電磁流量計(jì)有2個(gè)顯著特點(diǎn)：一是響應(yīng)速度快，幾乎沒(méi)有滯后，非常適用于測(cè)量流體瞬時(shí)流量的變化；二是無(wú)阻礙流體流動(dòng)的部件，對(duì)流體幾乎無(wú)阻力。對(duì)于管內(nèi)穩(wěn)定的流體，嚴(yán)格軸對(duì)稱速度分布流體進(jìn)行測(cè)量，檢測(cè)到的感生電動(dòng)勢(shì)可以很好地反映管內(nèi)流體的平均流速。但是電磁流量計(jì)對(duì)于外界的電磁干擾非常敏感，在使用時(shí)需要采取一定的抗干擾措施，注意良好接地，以屏蔽外界的電磁場(chǎng)。
（2）渦街流量計(jì)是在流體中安放一個(gè)非流線型旋渦發(fā)生體，使流體在發(fā)生體兩側(cè)交替地分離，釋放出兩串規(guī)則地交錯(cuò)排列的旋渦，且在一定范圍內(nèi)旋渦分離頻率與流量成正比的流量計(jì)。渦街流量計(jì)主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測(cè)量，具有良好的介質(zhì)適應(yīng)能力，無(wú)需溫度壓力補(bǔ)償即可直接測(cè)量蒸汽、氣體、液體的工況體積流量，并配備溫度、壓力傳感器來(lái)測(cè)量標(biāo)況體積流量和質(zhì)量流量，是節(jié)流式流量計(jì)的理想替代產(chǎn)品。渦街流量計(jì)有很多優(yōu)點(diǎn)，如壓力損失小，量程范圍寬，正確率高，在測(cè)量工況體積流量時(shí)幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響等，并且無(wú)可動(dòng)機(jī)械零件，因此可靠性高，維護(hù)量小。
（3）渦輪流量計(jì)是利用流動(dòng)的流體來(lái)推動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，流體流速和葉輪轉(zhuǎn)速成正比，通過(guò)測(cè)量葉輪轉(zhuǎn)速得到流體流速，進(jìn)而得到流量值。當(dāng)被測(cè)流體流過(guò)傳感器時(shí)，在流體作用下葉輪受力旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比，葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)將周期性地改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值，檢測(cè)線圈中的磁通隨之發(fā)生周期性的變化，并產(chǎn)生周期性的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即電脈沖信號(hào)，經(jīng)放大器放大后，送至顯示儀表顯示。
（4）超聲波流量計(jì)是近年來(lái)發(fā)展較快的流量計(jì)。超聲波在液體、固體中衰減很小，因而穿透能力很強(qiáng)，尤其是在不透明的固體中，超聲波可穿透幾十米的長(zhǎng)度。利用超聲波可以穿透物體的特性，在流體管道外設(shè)置超聲波發(fā)送裝置，以測(cè)量管內(nèi)流體的流速。
（5）熱導(dǎo)式流量計(jì)是一種直接式質(zhì)量流量計(jì)，它可以用來(lái)測(cè)量質(zhì)量流量。當(dāng)流體靜止時(shí)，管道內(nèi)加熱元件的上下游溫度對(duì)稱分布，元件指示溫度相等；當(dāng)介質(zhì)流動(dòng)時(shí)，下游溫度比上游溫度高。隨著流速的增加，溫差增大，當(dāng)流速增加到某一界限值后，兩元件的溫差將隨流速的增加而逐漸減小。為了得到儀表的單值性，一般用溫差增大的特性測(cè)量小流量，用溫差減小的特性測(cè)量大流量。
2流量計(jì)選型的一般性準(zhǔn)則
2.1差壓流量計(jì)的組成方式
隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，國(guó)家實(shí)施了節(jié)約能源消耗的系列舉措，從而促進(jìn)了對(duì)流量?jī)x表的需求。特別是在冶金工業(yè)中的天然氣、焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、工業(yè)用蒸汽及其他各類能源介質(zhì)計(jì)量和各單內(nèi)部成本核算等計(jì)量中，都迫切需要寬量程、高精度、高可靠性的計(jì)量?jī)x表。差壓式流量計(jì)以其技術(shù)成熟、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)可動(dòng)部件、穩(wěn)定可靠、適應(yīng)面寬等優(yōu)點(diǎn)獨(dú)居流量計(jì)榜首。
目前，差壓流量計(jì)主要有以下3種組成方式：（1）一體式差壓流量計(jì)，即將節(jié)流裝置、差壓、壓力、溫度、計(jì)算顯示集成為一個(gè)整體的流量計(jì)，可以直接在表上顯示流量，也可通過(guò)DC4～20mA電流遠(yuǎn)傳瞬時(shí)流量值。這種一體式差壓流量計(jì)包含了一臺(tái)流量計(jì)所必備的全部要素，也代表了差壓流量計(jì)的發(fā)展方向。（2）一體式差壓流量變送器，將差壓變送器直接安裝到節(jié)流裝置上，輸出代表差壓信號(hào)大小的DC4～20mA電信號(hào)，流量計(jì)算及溫度、壓力補(bǔ)償由用戶另外配置完成。由于沒(méi)有流量顯示或輸出，因此不能稱其為流量計(jì)。一體式差壓流量變送器適合作為DCS（PLC）控制系統(tǒng)中的現(xiàn)場(chǎng)儀表，并將DC4～20mA的差壓信號(hào)送到DCS（PLC）控制系統(tǒng)，然后由控制系統(tǒng)進(jìn)行溫度、壓力補(bǔ)償計(jì)算出被測(cè)的流量。（3）分體式差壓流量計(jì)，由節(jié)流裝置、差壓變送器、壓力變送器、溫度變送器、流量計(jì)算顯示儀組成。它是差壓流量計(jì)的傳統(tǒng)組成方式，近年來(lái)使用率已大幅下降。
2.2選用流量計(jì)的一般原則
（1）要正確地選擇流量測(cè)量方法和儀表，并熟悉儀表和所測(cè)量的流體特性，同時(shí)還須考慮到費(fèi)用的高低。在某一場(chǎng)所中儀表的選用方案可能有多種，選擇時(shí)僅憑以往的經(jīng)驗(yàn)或只考慮某一因素而貿(mào)然作出決定，有可能不能選擇到最合適的儀表。
（2）精度是一臺(tái)流量測(cè)量?jī)x表非常重要的指標(biāo)，同時(shí)也是在儀表選擇過(guò)程中容易忽略的指標(biāo)。
（3）通常一臺(tái)流量計(jì)的測(cè)量范圍是指在保證精度的前提下，該流量計(jì)能測(cè)量的最大瞬時(shí)流量和最小瞬時(shí)流量的比值范圍。
（4）流量測(cè)量?jī)x表的永久壓力損失也是一個(gè)很重要的指標(biāo)，永久壓力損失（不可恢復(fù)壓損）過(guò)大，帶來(lái)的直接后果就是動(dòng)力和能源的浪費(fèi)，通常將壓損選定在2～30kPa之間，就能滿足絕大部分工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的要求。
（5）對(duì)流量測(cè)量?jī)x表最重要的要求就是長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性和可靠性，應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境條件及使用狀況來(lái)選擇流量計(jì)，并將長(zhǎng)期穩(wěn)定性放在第一位，通常應(yīng)選擇無(wú)可動(dòng)部件，對(duì)臟污、粉塵等不敏感，對(duì)使用環(huán)境無(wú)特殊要求（振動(dòng)、電滋干擾、溫度變化等）的流量計(jì)。
2.3流量計(jì)種類的選擇
流量計(jì)的種類繁多，各有千秋，選擇一種適合特定應(yīng)用場(chǎng)所的流量計(jì)很不容易。經(jīng)過(guò)全面綜合考慮，差壓式流量計(jì)具有技術(shù)成熟、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)可動(dòng)部件、穩(wěn)定可靠、適應(yīng)面寬等特點(diǎn)，性能顯著優(yōu)于其他流量計(jì)，因此差壓式流量計(jì)占國(guó)內(nèi)外流量計(jì)用量的60%～70%，以絕對(duì)優(yōu)勢(shì)獨(dú)居流量計(jì)榜首。差壓式流量計(jì)具有適應(yīng)面寬的特點(diǎn)，幾乎可滿足所有的現(xiàn)場(chǎng)需求。這一點(diǎn)也是其他種類的流量計(jì)達(dá)不到的。例如渦街式、渦輪式流量計(jì)的選用，需要用戶的現(xiàn)場(chǎng)流量范圍去適應(yīng)流量計(jì)的要求。由于這幾類流量計(jì)的特征、尺寸以及同一種管徑的流量計(jì)測(cè)量的范圍都是固定的，一旦用戶現(xiàn)場(chǎng)流量范圍超出其測(cè)量范圍后，便不能使用，除非對(duì)工藝管道進(jìn)行改造（縮徑或擴(kuò)管）。
3選擇流量計(jì)時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)
（1）流量計(jì)的重復(fù)性要好；（2）流量測(cè)量系統(tǒng)的總精度要高；（3）流量計(jì)本身有相當(dāng)強(qiáng)的流動(dòng)調(diào)整能力，而較短的直管段，無(wú)需流動(dòng)調(diào)整器；（4）總永久壓力損失要小，耗能費(fèi)要少；（5）流量測(cè)量的量程比要寬；（6）流量計(jì)本身有自清掃能力，可測(cè)量臟污流體，無(wú)需過(guò)濾器；（7）流量計(jì)本身耐受流體磨蝕能力要強(qiáng)，性能要長(zhǎng)期穩(wěn)定，可靠耐用；（8）流量計(jì)本身無(wú)可動(dòng)部件，檢定周期較長(zhǎng)，使用壽命較長(zhǎng)；（9）流量計(jì)本身故障率要小，維護(hù)與修理費(fèi)用要少；（10）流量計(jì)的購(gòu)置費(fèi)與校準(zhǔn)費(fèi)要適中，安裝與運(yùn)行花費(fèi)要少。
4結(jié)語(yǔ)
以上各項(xiàng)都是決定流量計(jì)選擇的因素，在相關(guān)手冊(cè)和儀表樣本中可找到與這些決定因素有關(guān)的信息。在比較各種流量計(jì)的費(fèi)用時(shí)，除了實(shí)際的購(gòu)置費(fèi)外，還有一系列因素要考慮到：（1）流量計(jì)的精度和測(cè)量范圍的改善，可以減少未被計(jì)量的能源數(shù)量，以及由此對(duì)經(jīng)濟(jì)效益、企業(yè)的效率和產(chǎn)品質(zhì)量的影響；（2）同時(shí)還要估算安裝費(fèi)、長(zhǎng)期維護(hù)費(fèi)、流量計(jì)運(yùn)行時(shí)的能耗費(fèi)以及補(bǔ)償總永久壓力損失的耗能。只有綜合考慮并權(quán)衡以上這些因素，才能做到流量計(jì)的合理選型和使用。
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