孔板流量計(jì)是根據(jù)孔板原理測(cè)量氣體、孔板或液體的體積流量、標(biāo)況的體積流量或質(zhì)量流量的體積流量計(jì)。并可作為流量變送器應(yīng)用于自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。
該儀表采用先進(jìn)的差動(dòng)技術(shù)，配合隔離、屏蔽、濾波等措施，克服了同類產(chǎn)品抗震性差、小信號(hào)數(shù)據(jù)紊亂等問(wèn)題，并采用了獨(dú)特的傳感器封裝技術(shù)和防護(hù)措施，保證了產(chǎn)品的可靠性。產(chǎn)品有基本型和復(fù)合型兩種型式，基本型測(cè)量單量信號(hào)；復(fù)合型可同時(shí)實(shí)現(xiàn)溫度、壓力、流量的測(cè)量。每種型式都有整體、分體結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)不同的安裝環(huán)境。
孔板流量計(jì)的測(cè)量原理飽和孔板流量測(cè)量在80年代人們普遍采用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)，但從流量?jī)x表發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，孔板流量計(jì)盡管其歷史悠久、應(yīng)用范圍廣；人們對(duì)它的研究也***充分，試驗(yàn)數(shù)據(jù)***完善，但用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)來(lái)測(cè)量飽和孔板流量，它仍存在一些不足之處：其一，壓力損失較大；其二，導(dǎo)壓管、三組間及連接接頭容易泄漏；其三，量程范圍小，一般為3比1，對(duì)流量波動(dòng)較大易造成測(cè)量值偏低。而孔板流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，渦街變送器直接安裝于管道上，克服了管路泄漏現(xiàn)象。另外，孔板流量計(jì)的壓力損失較小，量程范圍寬，對(duì)飽和孔板測(cè)量量程比可達(dá)30比1。因此，隨著孔板流量計(jì)測(cè)量技術(shù)的成熟，孔板流量計(jì)的使用越來(lái)越受到人們的青睞。
孔板流量計(jì)是應(yīng)用流體振蕩原理來(lái)測(cè)量流量的，流體在管道中經(jīng)過(guò)渦街流量變送器時(shí)，在三角柱的旋渦發(fā)生體后上下交替產(chǎn)生正比于流速的兩列旋渦，旋渦的釋放頻率與流過(guò)旋渦發(fā)生體的流體平均速度及旋渦發(fā)生體特征寬度有關(guān)，可用下式表示：
f=Stv/d
式中:f為旋渦的釋放頻率，Hz；v為流過(guò)旋渦發(fā)生體的流體平均速度，m/s；d為旋渦發(fā)生體特征寬度，m；St為斯特羅哈數(shù)，無(wú)量綱，它的數(shù)值范圍為0.14－0.27。
St是雷諾數(shù)的函數(shù)，St=f（l/Re）。
當(dāng)雷諾數(shù)Re在102~105范圍內(nèi)，St值約為0.2，因此，在測(cè)量中，要盡量滿足流體的雷諾數(shù)在102~105，旋渦頻率f=0.2v/d。
孔板流量計(jì)是根據(jù)卡門(mén)（Karman）渦街原理測(cè)量氣體、孔板或液體的體積流量、標(biāo)況的體積流量或質(zhì)量流量的體積流量計(jì)。并可作為流量變送器應(yīng)用于自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。
該儀表采用先進(jìn)的差動(dòng)技術(shù)，配合隔離、屏蔽、濾波等措施，克服了同類產(chǎn)品抗震性差、小信號(hào)數(shù)據(jù)紊亂等問(wèn)題，并采用了獨(dú)特的傳感器封裝技術(shù)和防護(hù)措施，保證了產(chǎn)品的可靠性。產(chǎn)品有基本型和復(fù)合型兩種型式，基本型測(cè)量單量信號(hào)；復(fù)合型可同時(shí)實(shí)現(xiàn)溫度、壓力、流量的測(cè)量。每種型式都有整體、分體結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)不同的安裝環(huán)境。
孔板流量計(jì)的測(cè)量原理飽和孔板流量測(cè)量在80年代人們普遍采用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)，但從流量?jī)x表發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，孔板流量計(jì)盡管其歷史悠久、應(yīng)用范圍廣；人們對(duì)它的研究也***充分，試驗(yàn)數(shù)據(jù)***完善，但用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)來(lái)測(cè)量飽和孔板流量，它仍存在一些不足之處：其一，壓力損失較大；其二，導(dǎo)壓管、三組間及連接接頭容易泄漏；其三，量程范圍小，一般為3比1，對(duì)流量波動(dòng)較大易造成測(cè)量值偏低。而孔板流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，渦街變送器直接安裝于管道上，克服了管路泄漏現(xiàn)象。另外，孔板流量計(jì)的壓力損失較小，量程范圍寬，對(duì)飽和孔板測(cè)量量程比可達(dá)30比1。因此，隨著孔板流量計(jì)測(cè)量技術(shù)的成熟，孔板流量計(jì)的使用越來(lái)越受到人們的青睞。
孔板流量計(jì)是應(yīng)用流體振蕩原理來(lái)測(cè)量流量的，流體在管道中經(jīng)過(guò)渦街流量變送器時(shí)，在三角柱的旋渦發(fā)生體后上下交替產(chǎn)生正比于流速的兩列旋渦，旋渦的釋放頻率與流過(guò)旋渦發(fā)生體的流體平均速度及旋渦發(fā)生體特征寬度有關(guān)，可用下式表示：
f=Stv/d
式中:f為旋渦的釋放頻率，Hz；v為流過(guò)旋渦發(fā)生體的流體平均速度，m/s；d為旋渦發(fā)生體特征寬度，m；St為斯特羅哈數(shù)，無(wú)量綱，它的數(shù)值范圍為0.14－0.27。
St是雷諾數(shù)的函數(shù)，St=f（l/Re）。
當(dāng)雷諾數(shù)Re在102~105范圍內(nèi)，St值約為0.2，因此，在測(cè)量中，要盡量滿足流體的雷諾數(shù)在102~105，旋渦頻率f=0.2v/d。
孔板流量計(jì)特點(diǎn)：
1、表體中同時(shí)集成溫壓補(bǔ)償補(bǔ)償功能，可測(cè)量流體的標(biāo)準(zhǔn)體積流量或標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量。
2、 全智能化、數(shù)字化電路設(shè)計(jì)，可自動(dòng)補(bǔ)償被測(cè)流體密度或標(biāo)況體積計(jì)算。
3、 全新的數(shù)字濾波和修正功能使流量測(cè)量更加精準(zhǔn)可靠。
4、 電池供電型無(wú)需外接電源既可連續(xù)工作兩年以上。
5、 全新點(diǎn)陣漢字液晶顯示，使用操作更方便。
孔板流量計(jì)特性:
高可靠性
1.流量傳感器使用集成生產(chǎn)的傳感部件和控制電路，傳感部分無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)部分選用高品質(zhì)的繼電器，因而使可靠性大大提高。
2. 極寬的流量范圍
流量傳感器只對(duì)流體的流速敏感，因而可以通過(guò)配接不同的管道直徑，來(lái)監(jiān)控不同大小的流量，監(jiān)控流量的大小幾乎沒(méi)有限制。
3.全直通的流動(dòng)管道
流量傳感器全直通的特性在很多應(yīng)用場(chǎng)合具有重要意義，在石油、化工、重工、輕工、生物工程醫(yī)藥等諸多行業(yè)的生產(chǎn)中，流動(dòng)的流動(dòng)受到流量開(kāi)關(guān)的阻礙，因而可能導(dǎo)致流體堵塞管道等生產(chǎn)事故發(fā)生。流量開(kāi)關(guān)能在不影響流量的條件下實(shí)施在線監(jiān)控而避免生產(chǎn)事故的發(fā)生。
4.簡(jiǎn)明直觀的指示
流量傳感器具有電源指示和流量狀態(tài)指示?？梢灾庇^的顯示當(dāng)前管道中流量的狀態(tài)。
5. 適用多種流體介質(zhì)
流量傳感器中，同一型號(hào)的流量開(kāi)關(guān)即可適用于氣體，也可用于液體，如水、油等。只要調(diào)節(jié)流量開(kāi)關(guān)中的旋鈕，即可對(duì)氣體、液體等流量進(jìn)行監(jiān)控。
6. 無(wú)壓力損失
流量傳感器特殊方法集成制造使探頭可做到很小的尺寸，因而對(duì)流體幾乎沒(méi)有壓力損失，在很多場(chǎng)合下，直接取代壓力開(kāi)關(guān)將使系統(tǒng)具有更好的可靠性和更廣的適用范圍。
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)測(cè)量流量的儀表。是早期大量使用的一種測(cè)量流量的計(jì)量?jī)x表。差壓式流量計(jì)由三部份組成：(1)將被測(cè)液體的流量變換成差壓信號(hào)的節(jié)流裝置；(2)傳輸差壓信號(hào)的信號(hào)管路；(3)測(cè)量差壓值的差壓儀或差壓變送器及顯示儀表。通常以檢測(cè)件的型式對(duì)差壓式流量計(jì)分類，如孔板流量計(jì)、文丘里管流量計(jì)及均速管流量計(jì)等。
在化工裝置中選型與使用差壓式流量計(jì)注意：差壓式流量計(jì)壓損大，測(cè)量范圍度窄，一般為3：1或4：1，測(cè)量的重復(fù)性、度在流量計(jì)中屬中等水平。差壓式流量計(jì)的安裝應(yīng)包括節(jié)流裝置、壓差引壓導(dǎo)管、差壓計(jì)三部份。在測(cè)量流體流量時(shí)，為防止液體中有氣進(jìn)人并存在導(dǎo)壓管內(nèi)及防止液體中有沉淀物析出，差壓計(jì)應(yīng)安裝在節(jié)流裝置的下方，測(cè)量氣體流量時(shí)為防止液體污物或灰塵進(jìn)人導(dǎo)壓管，則差壓計(jì)應(yīng)安裝在節(jié)流裝置上方，測(cè)量水蒸汽時(shí)要保持兩根引壓管內(nèi)的冷凝液柱高度相等，防止高溫蒸汽與差壓計(jì)直接接觸。壓差引壓導(dǎo)管的材質(zhì)應(yīng)按被測(cè)介質(zhì)的性質(zhì)和參數(shù)確定，其內(nèi)徑不小于6mm，長(zhǎng)度***好在16mm以內(nèi)。壓差引壓導(dǎo)管應(yīng)垂直或傾斜敷設(shè)，起傾斜度不小于1：12，粘度高的流體，其傾斜度應(yīng)更增大。當(dāng)壓差引壓導(dǎo)管長(zhǎng)度超過(guò)30m時(shí)，導(dǎo)壓管應(yīng)分段傾斜，并在***高點(diǎn)與較低點(diǎn)裝設(shè)集氣器(或排氣閥)和沉淀器(或排污閥)。嚴(yán)寒地區(qū)壓差引壓導(dǎo)管應(yīng)加防凍保護(hù)，同時(shí)要防止過(guò)熱，否則壓差引壓導(dǎo)管中流體汽化會(huì)產(chǎn)生假差壓。
6 轉(zhuǎn)子流量計(jì)
轉(zhuǎn)子流量計(jì)為低中等度儀表，屬變面積式流量計(jì)的一種。轉(zhuǎn)子流量計(jì)是以浮子在垂直錐形管中隨著流量變化而升降，改變它們之間的流通面積來(lái)進(jìn)行測(cè)量的體積流量?jī)x表。一般分為玻璃和金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)，作為直觀流動(dòng)指示或測(cè)量度要求不高的現(xiàn)場(chǎng)指示儀表，轉(zhuǎn)子流量計(jì)被廣泛地用在化工行業(yè)。
轉(zhuǎn)子流量計(jì)適合于對(duì)中、小口徑中流體和雷諾數(shù)較低的流體的流量測(cè)量。轉(zhuǎn)子流量計(jì)壓力損失較低，有較寬的流量范圍度，一般為10：1，較低為5：1，***高為25：1。選型與使用時(shí)應(yīng)注意：轉(zhuǎn)子流量計(jì)主要測(cè)量對(duì)象是單相液體或氣體，液體中含有微粒固體或氣體中含有液滴通常不適用。玻璃管轉(zhuǎn)子流量計(jì)應(yīng)選帶有透明防護(hù)罩，一旦玻璃錐管破裂，可擋住流體正向散濺，以作緊急處理。用于氣體時(shí)應(yīng)選用導(dǎo)桿或帶棱筋導(dǎo)向的儀表，以避免操作不慎浮子擊碎錐管。
7 熱式質(zhì)量流量計(jì)
7.1 應(yīng)用領(lǐng)域
熱式質(zhì)量流量計(jì)是利用傳熱原理，即流動(dòng)中的流體與熱源(流體中加熱的物體或測(cè)量管外加熱體)之間熱量交換關(guān)系來(lái)測(cè)量流量的儀表。熱式質(zhì)量流量計(jì)目前主要用于測(cè)量氣體。熱式(氣體)質(zhì)量流量計(jì)它適合單一氣體和固定比例多組份氣體的測(cè)量。 典型應(yīng)用：
(1)工業(yè)管道中氣體流量測(cè)量；
(2)燃?xì)膺^(guò)程中空氣流量測(cè)量；
(3)煙囪排出的煙氣流量測(cè)量；
(4)水處理中瀑氣流量測(cè)量；
(5)水泥，卷煙，玻璃廠生產(chǎn)過(guò)程中氣體流量測(cè)量壓縮空氣流量測(cè)量；
(6)天然氣，煤氣，液化氣，火炬氣，氫氣等氣體流量測(cè)量；
(7)鋼鐵廠加氣流量測(cè)量。
7.2 分類
熱式流量?jī)x表主要有兩種：
(1)利用流動(dòng)流體傳遞熱量改變測(cè)量管壁溫度分布的熱傳導(dǎo)分布效應(yīng)的熱分布式流量計(jì)。
(2)利用熱消散(冷卻)效應(yīng)的金氏定律的熱式質(zhì)量流量計(jì)。
7.3 選型
選型使用時(shí)應(yīng)注意：與其他流量計(jì)相比，熱式質(zhì)量流量計(jì)具有中等測(cè)量度，適用于低流速范圍測(cè)量，因其響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，不適應(yīng)脈動(dòng)流流量測(cè)量在測(cè)量氣體時(shí)流體溫度變化并不影響質(zhì)量流量，但溫度變化過(guò)大，比熱容的變化會(huì)導(dǎo)致量程變化；熱式質(zhì)量流量計(jì)只能用于測(cè)量清潔單相流體——氣體或液體，用氣體的型號(hào)不能用于液體，反之亦然。對(duì)于熱分布式氣體還必須是干燥氣體，不能含有濕氣。安裝中大部分熱式質(zhì)量流量計(jì)的流量傳感器可任何姿勢(shì)(水平、垂直或傾斜)安裝，其性能不受安裝姿勢(shì)影響，通常認(rèn)為熱分布式無(wú)上下游直管段長(zhǎng)度要求，但應(yīng)注意帶測(cè)量管的浸入式流量傳感器和插人式儀表需要一定長(zhǎng)度前置直管段。
8 幾種流量?jī)x表應(yīng)用和發(fā)展動(dòng)向
8.1 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)(CMF)國(guó)外已發(fā)展30余系列，各系列開(kāi)發(fā)在技術(shù)上的著眼點(diǎn)在于流量檢測(cè)測(cè)量管結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)創(chuàng)新；提高儀表零點(diǎn)穩(wěn)定性和度等性能；增加測(cè)量管撓度，提高靈敏度；改善測(cè)量管應(yīng)力分布，降低疲勞損壞，加強(qiáng)抗振動(dòng)干擾能力等。
8.2 電磁流量計(jì)(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6500~7500臺(tái)。國(guó)內(nèi)已生產(chǎn)***大口徑為2~6m的ENF，并有實(shí)流校驗(yàn)口徑3m的設(shè)備能力。
8.3 渦街流量計(jì)(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8000~9000臺(tái)。
8.4 熱式質(zhì)量流量計(jì)
(1)當(dāng)流量計(jì)儀表在某項(xiàng)技術(shù)上有所突破后，就會(huì)開(kāi)發(fā)出相適應(yīng)的改進(jìn)型儀表，使得在該領(lǐng)域有較快發(fā)展。熱式質(zhì)量流量計(jì)過(guò)去主要是熱分布式，應(yīng)用于氣體小流量測(cè)量，較多應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)，熱處理爐、分析儀器等氫、氧、氨等流量測(cè)量和控制以及閥門(mén)制造過(guò)程中測(cè)定泄漏量等。國(guó)外近年熱消散效應(yīng)的侵入式和插入式熱式流量計(jì)應(yīng)用與環(huán)境保護(hù)和流程工業(yè)大中型管道發(fā)展迅速。徑向分段排列多組檢測(cè)元件組成的檢測(cè)桿，較多以插入方式應(yīng)用于HVAC(暖氣通風(fēng)空調(diào))工程大中型管道；還應(yīng)用于鍋爐大管道進(jìn)風(fēng)量和煙道排氣量監(jiān)測(cè)SO2和NOX排放總量。熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)在我們的今天生活中被應(yīng)用到了現(xiàn)在生產(chǎn)生活的各個(gè)方面，當(dāng)然***主要的還是在工業(yè)上的使用。這其中有著高新科技的作用，當(dāng)然也離不開(kāi)工業(yè)本身的發(fā)展，但是在這些發(fā)展的同時(shí)怎樣更好的利用熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)更好的發(fā)揮它的作用同時(shí)又能解決掉存在的不足，是未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)。
(2)微小液體質(zhì)量熱式流量計(jì)雖然已有20余年歷史，但在工業(yè)上應(yīng)用直到近幾年才較快發(fā)展，現(xiàn)在已有幾家制造廠生產(chǎn)多種型號(hào)熱分布式熱式流量計(jì)投入市場(chǎng)。當(dāng)前主要應(yīng)用于化學(xué)、石化、食品等流程工業(yè)實(shí)驗(yàn)性裝置。例如：藥液配比系統(tǒng)中定流量配比控制，液化氣注入過(guò)程中液流測(cè)量和控制。
(3)熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)有著使用方便，容易控制安裝時(shí)也不需要過(guò)多的管道，即使是在特殊的場(chǎng)合也能正常使用的特點(diǎn)。也可以同時(shí)兼顧環(huán)保節(jié)能和高標(biāo)準(zhǔn)的掌控。未來(lái)熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)還是注重技術(shù)的改進(jìn)保留優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)加強(qiáng)質(zhì)量的監(jiān)控，當(dāng)然對(duì)于現(xiàn)有的缺點(diǎn)也要有所改進(jìn)盡量避免。隨著總體經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，它將與其它自動(dòng)化裝置一起發(fā)揮作用以更加完善和精準(zhǔn)的控制來(lái)幫助工業(yè)生產(chǎn)，發(fā)揮出它應(yīng)有的作用。由此可以看出在技術(shù)日漸成熟以及的大力支持下，熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)會(huì)是非常好，相信只要在我們能在這樣好的形勢(shì)下把握好機(jī)會(huì)就一定能實(shí)現(xiàn)它的價(jià)值***大化。
8.5 威力巴流量計(jì)
采用了完全符合空氣動(dòng)力學(xué)原理的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是一種在精度、功效及可靠方面達(dá)到了無(wú)比卓越程度的傳感元件。
9 結(jié)束語(yǔ)
流量?jī)x表大都需要適合的測(cè)量介質(zhì)和工況條件為依托方可發(fā)揮正確作用，只有優(yōu)勢(shì)而沒(méi)有缺點(diǎn)的流量?jī)x表現(xiàn)今是不存在的，合理的選擇儀表對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)工程師和管理者是至關(guān)重要的。綜上所述，在化工裝置中要正確和有效地選擇、使用流量測(cè)量方法和儀表，必須熟悉流量?jī)x表和生產(chǎn)過(guò)程流體特性這兩方面的技術(shù)，同時(shí)還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)因素，歸納起來(lái)五個(gè)方面因素，即性能要求、流體特性、安裝要求、環(huán)境條件和費(fèi)用?？傊?，沒(méi)有一種測(cè)量方式或流量計(jì)對(duì)各種流體及流動(dòng)情況都能適應(yīng)的。不同的測(cè)量方式和結(jié)構(gòu)，要求不同的測(cè)量操作、使用方法和使用條件．每種型式都有它特有的優(yōu)缺點(diǎn)。因此，應(yīng)在對(duì)各種測(cè)量方式和儀表特性作全面比較的基礎(chǔ)上選擇適于生產(chǎn)要求的，既安生可靠又經(jīng)濟(jì)耐用的***佳型式。
由此可知，通過(guò)測(cè)量旋渦頻率就可以計(jì)算出流過(guò)旋渦發(fā)生體的流體平均速度v，再由式q=vA可以求出流量q，其中A為流體流過(guò)旋渦發(fā)生體的截面積。應(yīng)用場(chǎng)合 發(fā)電及熱電聯(lián)產(chǎn)、供熱行業(yè)；航空、航天、造船、核能及兵器行業(yè)；機(jī)械、冶金、煤礦及汽車制造行業(yè)；石油、化工行業(yè)；醫(yī)藥、食品及煙灑制造行業(yè)；森工、農(nóng)墾及輕工行業(yè)等。
