昌晖外表本文对差压式流量计、电磁流量计、涡街流量计、超声波流量计、文丘里管、阿牛巴流量计、皮保管这其间常见

  差压式流量计是运用十分广泛的一类流量丈量外表，约占流量丈量外表总数的70%。它由节约设备和差压变送器两部分组成，充溢圆管的流体流经节约件(如孔板)时，流束在孔板处构成部分缩短，因为流速添加、静压力下降而在孔板前后发生压差，这一压差与流量的平方成正比。

  孔板流量计又称为差压式流量计，由一次检测件(节约件)和二次设备(差压变送器和流量积算仪)组成，运用于气体、蒸汽和液体的流量丈量。具有结构简略、修理便利、功用安稳、运用牢靠等特色。孔板节约设备是规范节约件，可不需标定直接按照下列国家规范出产。

  充溢管道的流体流经管道内的节约设备，在节约件邻近构成部分缩短，流速添加，在其上、下流两边发生静压力差(见图1)。

  在已知有关参数的条件下，依据活动连续性原理和伯努利方程能够推导出压差与流量之间的联系而求得流量。

  式中，P为流量节约设备前后的压差，q为瞬时流量。因为流体的性质所决议，节约设备测得的压差与流量的联系是平方及平方根的联系。

  现在，运用较广的几种典型的流量丈量设备有电磁流量计、涡街流量计、超声波流量计等，以下别离介绍。

  电磁流量计(E1etromagnetic Flowmeters，简称EMF)是20世纪50-60时代跟着电子技能的开展而敏捷开展起来的新式流量丈量外表。电磁流量计是依据法拉第电磁感应定律制成的，电磁流量计是用来丈量导电液体体积流量的外表。因为其共同的长处，电磁流量计现在已广泛地被运用于工业进程中各种导电液体的流量丈量，如各种酸、碱、盐等腐蚀性介质；电磁流量计各种浆液流量丈量，构成了共同的运用领域。

  在结构上，电磁流量计由电磁流量传感器和转换器两部分组成。传感器设备在工业进程管道上，它的效果是将流进管道内的液体体积流量值线性地变换成感应电势信号，并经过传输线将此信号送到转换器。转换器设备在离传感器不太远的当地，它将传感器送来的流量信号进行扩大，并转换成与流量信号成正比的规范电信号输出，以进行显现、累积和调理操控。

  电磁流量计丈量原理是依据法拉第电磁感应定律。流量计的丈量管是内衬绝缘材料的非导磁合金短管。两只电极沿管径方向穿通管壁固定在丈量管上。其电极头与面料内外表根本齐平。励磁线圈由双方波脉冲励磁时，将在与丈量管轴线笔直的方向上发生一磁通量密度为B的作业磁场。此刻，假如具有必定电导率的流体流经丈量管，将切开磁力线感应出电动势E。电动势E正比于磁通量密度B、丈量管内径d与均匀流速U的乘积。电动势E(流量信号)由电极检出并经过电缆送至转换器。转换器将流量信号扩大处理后，可显现流体流量，并能输出脉冲，仿照电流等信号，用于流量的操控和调理。

  E=KBdu ，式中E-电极间的信号电压，V；K为系数；B为磁通密度，T；d为丈量管内径，m；u为均匀流速，m/s；式中，K、d为常数，因为励磁电流是恒流的，故B也是常数，则由E=KBdu可知，体积流量Q与信号电压E成正比，即流速感应的信号电压E与体积流量Q成线性联系。因而，只需丈量出E,就可确认流量Q,这是电磁流量计的根本作业原理。

  由E=KBdu可知，被测流量体介质的温度、密度、压力、电导率、液固两相流体介质的液固成分比等参数不会影响丈量成果。至于活动情况只需契合轴对称活动(如层流或许紊流)就不会影响丈量成果。因而，电磁流量计是一种真实的体积流量计。关于制作商和用户来说，只需用一般的水实践标定后就能够丈量其他任何导电流体介质的体积流量，而不需求任何批改。这是电磁流量计的一个杰出长处，是其他任何流量计所没有的。丈量管内无活动及阻流部件，因而几乎没有压力丢失，并且需求阐明的是，有必要使丈量条件满意下列假定：

  在我国电磁流量计出产厂家许多，经过几十年的技能仿照和立异，国产电流流量计质量得到大幅度进步，有厂家现已推出了质量高和更人性化功用的“模块化电磁流量计”，在此对这类产品仅做简略介绍。

  YR-DC11智能电磁流量计是国内首款模块化规划、带视窗、在线替换中心部件、长度可谐和毛病自确诊的全智能型流量计，六大中心专利技能，与其他厂家出产的传统仿照或智能电磁流量计有十分大的差异，尤其在丈量精度牢靠性、安稳性、能够批改流量计量程、运用功用和运用寿命等方面。电磁流量计规划了带背光宽温的中文液晶显现器，功用完全有用、显现直观、操作运用便利。

  2、流体情况可视，不再猜想（流量计内的介质是否满管，经过视窗可见，一望而知）

  3、长度自在调理，极大习惯现场（能够直接代替国内外任何厂家产品，不必更改现场管道长度）；

  4、在线带压可拆，便于保护（运用者能够在线替换流量计电极等部件，毛病产品不必返厂，不耽搁出产）；

  5、模块化规划，售后零等候（输入替换部件的参数，流量计CPU主动调试到出厂情况）；

  6、进一步智能，供给牢靠确保（流量计带毛病自确诊，便利用户直观判别毛病地点部位和毛病原因）；

  涡街流量计是在流体中安放一根(或多根)非流线形阻流体(bluffbody)，流体在阻流体两边替换地别离释放出两串规矩的旋涡，在必定的流量规模内旋涡别离频率正比于管道内的均匀流速，经过选用各种形式的检测元件测出旋涡频率，就能够推算出流体的流量。

  应该看到，涡街流量计尚属开展中的流量计，不管其理论根底或实践经历尚较差。至今最根本的流量方程常常引证卡曼涡街理论，而此理论及其一些定量联系是卡曼在气体风洞(均匀流场)中试验得出的，它与关闭管道中具有三维不均匀流场旋涡别离的规矩是不一样的。至于实践经历更是需求经过长时刻运用才干堆集。一般流量计出厂校验是在试验室参阅条件下进行的，在现场违背这些条件不行防止。作业条件的违背到底会带来多大的附加差错至今在规范及出产厂资猜中尚不清晰。这些都阐明流量计的敏捷开展需求根底研讨作业有必要跟上，不然在有用中常常会呈现一些预料不到的问题。

  涡街流量计原理：在流体中设置旋涡发生体(阻流体)，从旋涡发生体两边替换地发生有规矩的旋涡，这种旋涡称为卡曼涡街(见图5)，旋涡列在旋涡发生体下流非对称地摆放。

  式中m为旋涡发声体两边弓形面积与管道横截面面积之比；D为表体通径；d为旋涡发生体迎面宽度；f为旋涡的发生频率；u1为旋涡发生体两边均匀流速；Sr为斯特劳哈尔数；u为被测介质流的均匀速度。

  K除了与旋涡发生体、管道的几许尺度有关外，还与斯特劳哈尔数有关。斯特劳哈尔数为无量纲参数，它与旋涡发生体形状及雷诺数有关，图6所示为圆柱状旋涡发生体的斯特劳哈尔数与管道雷诺数的联系图。

  图6 斯特劳尔数与雷诺数联系曲线的规模内，Sr可视为常数，这是外表正常作业规模。当丈量气体流量时，涡街流量计的流量核算式为：

  式中qvm为规范情况下(0℃或20℃，101.325kPa)体积流量；Pn为规范情况下肯定压力；P工况下的肯定压力；Tn规范情况下热力学温度；T为工况下气体紧缩系数；Z为工况下气体紧缩系数。

  涡街流量计输出的脉冲频率信号不受流体物性和组分改动的影响，及外表系数在必定雷诺系数规模内仅与旋涡发生体及管道的形状尺度等有关。可是在物料平衡及动力计量中需检测质量流量，这时流量计应一起检测体积流量和流体密度，流体物性和组分就会对流量计量发生直接影响。

  涡街流量计由传感器和转换器两部分组成，如图7所示。传感器包含旋涡发生体、检测元件、外表表体等，转换器包含前置扩大器、滤波整形电路、DAC、输出接口电路、端子、支架和防护罩等。近年来智能式流量计还把微处理器、显现通讯及其他功用模块装在转换器内。

  4、超声波流量计超声波在活动的流体中传达时就载上流体流速的信息、因而经过接收到的超声波就能够检测出流体的流速，然后换算成流量。依据检测的方法，可分为传达速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法及，相关法等不同类型的超声波流量计。超声波流量计是近十几年来跟着集成电路技能敏捷开展才开端运用的一种非触摸式外表，适于丈量不易触摸和调查的流体以及大管径流量。它与水位计联动可进行打开水流的流量丈量。运用超声波流量计不必在流体中设备丈量元件，故不会改动流体的活动情况、不发生附加阻力，外表的设备及检修均可不影响出产管线运转，因而是一种抱负的节能型流量计。

  现在的工业流量丈量遍及存在着大管径、大流量丈量困难的问题，这是因为一般流量计跟着丈量管径的增大会引来制作和运送困难、造价进步、能损加大、设备不便利等缺陷，超声波流量计可防止这些缺陷。因为各类超声波流量计均可管外设备、非触摸测流，外表造价根本上与被测管道口径巨细无关，而其他类型的流量计跟着口径添加，造价大幅度添加。

  量计可测双相介质的流量，故可用于下水道及排污水等脏污流的丈量。在发电厂中，用便携式超声波流量计丈量水轮机进水量、汽轮机循环水量等大管径流量，比过去的皮保管流速计便利得多。超声波流量计也可用于气体丈量。管径的适用规模从2cm到5m，从几米宽的明渠、暗渠到500m宽的河流都可适用。

  5、文丘里管文丘里管(见图8)是新一代差压式流量丈量外表，其根本丈量原理与规范孔板相同，是以能量守恒定律-伯努利方程和活动连续性方程为根底的流量丈量方法。内文丘里管由一圆形丈量管和置入丈量管内并与丈量管同轴的特型芯体所构成。特型芯体的径向外外表具有与经典文丘里管内外表相似的几许廓形，并与丈量管内外表之间构成一个异径环形过流缝隙。流体流经内文丘里管的节约进程同流体流经经典文丘里管、环形孔板的节约进程根本相似。内文丘里管的这种结构特色，使之在运用进程中不存在相似孔板节约件的锐缘磨蚀与积污问题，并能对节约前管内流体速度散布梯度及或许存在的各种非轴对称速度散布进行有用的活动调整(整流)，然后完成了高精确度与高安稳性的流量丈量。

  文丘里管按结构分为内藏式文丘里管和刺进式文丘里管。在钢铁厂热风炉的助燃风、凉风、煤气计量(高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气)及热电厂的锅炉一次风、二次风大管径、低流速管道计丈量中收到了杰出的效果。处理了现行工业企业中低压、大管径、低流速各类气体流量的精确丈量，是一种丈量规模宽、设备便利的流体丈量设备。

  文丘里管丈量原理：当充溢管道的流体流经管道内的节约件时，将在文丘里管喉颈处构成部分缩短，因而流速添加，静压力下降，所以在文丘里管喉颈前后便发生了压差。流体流量愈大，发生的压差愈大，这样可依据压差来衡量流量的巨细。这种丈量方法是以活动连续性方程(质量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)为根底的。

  式中qm为质量流量（kg/s）；qv为体积流量（m3/s）；C为流出系数；ε为可胀大性系数；d为节约件开孔直径；β为直径比，β=d/D；D为管道内径；ρ1为被测流体密度，kg/m的；△P为差压。

  阿牛巴流量计(又称笛形均速管流量计和托巴管流量计)归于差压式流量计。是选用皮保管丈量原理丈量挡体上游的动压力与下流的静压力之间构成的压差，然后到达丈量流量的意图。丈量管道直径在DN20到DN12000之间。阿牛巴流量计首要用于工业进程中各种动力如液体、燃料气、蒸汽和气体的丈量，具有较高的安稳性和重复性。阿牛巴流量计规划理论契合伯努利方程，并可用JG 640-90规程进行查验。

  丈量原理应流体流过探头时，在其前部发生一个高压散布区，高压散布区的压力略高于管道的静压。依据伯努利方程，流体流过探头时速度加速，在探头后部发生一个低压散布区，低压散布区的压力略低于管道的静压。流体从探头流往后在探头后部发生部分真空，并在探头的两边呈现旋涡。均速流量探头的截面形状、外表粗糙情况和低压取压孔的方位是决议探头功用的关键要素。低压信号的安稳和精确对均速探头的精度和功用起决议性效果。阿牛巴均速流量探头能精确地检测到由流体的均匀速度所发生的均匀差压。阿牛巴均速流量探头在高、低压区有按必定原则排布的多对取压孔，使精确丈量均匀流速成为或许。

  现在阿牛巴流量计所需求的参数被丈量的介质，被丈量介质的温度，被丈量介质的压力，被丈量介质的流量，被丈量介质的黏度。

  阿牛巴流量计输出为差压信号，与丈量差压的仪器外表配套运用，能够精确地丈量圆形管道、矩形管道中的多种液体、气体和蒸汽(过热蒸汽和饱满蒸汽)。被测管道的尺度规模为Ф20-3000mm。阿牛巴流量计在动力工业(包含核工业)、化学工业、石油化工和金属锻炼工业等部分中得到成功运用，适用规模如下。

  b、动力研讨，蒸汽锅炉热功率，水泵功率，气体紧缩机功率和燃料耗费。c、进程操控输入输出、比率/平衡；冷却水或空气蒸汽加热。

  阿牛巴流量计的精确度为±1%，安稳性为±0.1%，它能够坚持长时刻输出十分安稳的差压信号，确保输出差压信号与管道流量的映射联系。这是因为在运用进程中的磨损、腐蚀以及粘附的油污尘埃等要素对阿牛巴流量计系数影响不大，但这些要素使孔板的流量系数增大，并且会添加到20%以上，由此发生的差错将也到达20%以上。从中咱们能够看出阿牛巴流量计的精确度是长时刻安稳的。

  阿牛巴流量计重量轻，设备拆开便利，无需起重东西，产品系列中有的能够在被测管道不断流-不泊车的情况下进行设备或拆开，能够节约可观的设备费用。例如在直径200mm的管道上设备流量计，阿牛巴流量计只要一条长150mm的焊缝，而孔板有2条共长1200mm长的焊缝。就工时来讲，设备一只阿牛巴流量计只需求1.5工时，而设备一只孔板却需12工时。

  阿牛巴流量计不只适用于圆形管道，也适用于矩形管道及埋设在地上以下任何深度的管道。阿牛巴流量计上下流直管段的长度要求比孔板低得多，当设备在弯头后边间隔2倍管径处，依然能够得到安稳的、很高的精确度，这是阿牛巴流量计的共同长处，给管道尤其是大直径管道的布局规划带来了很大的灵活性，节约了费用。

  永久压力丢失是动力损耗，阿牛巴流量计的永久压力丢失仅占差压的2%-15%，而一般孔板的永久丢失却要占差压的40%-80%，跟着管径的增大，阿牛巴流量计永久压损可忽略不计。例如，在直径1000mm的管道上运用阿牛巴流量计，一年的能量损耗只要几百元，当运用孔板时，一年的能量损耗高达2万余元，这对当今大力节约动力来说是很有含义的。

  皮保管，又叫“空速管”、“风速管”，英文是Pitot Tube。皮保管是丈量气流总压和静压以确认气流速度的一种管状设备，由法国H.皮托创造而得名。严格地说，皮保管仅丈量气流总压，又叫总压管；一起丈量总压、静压的才称风速管，但习惯上多把风速管称作皮保管。

  头部为半球形，后为一双层套管。测速时头部对准来流，头部中心处小孔(总压孔)感触来流总压P0：经内管传送至压力计。头部后3-8D处的外套管壁上均匀地开有一排孔(静压孔)，感触来流静压P,经外套管也传至压力计。关于不行紧缩活动，依据伯努利方程和能量方程可求出气流马赫数，从而再求速度。但在超声速活动中，皮保管头部呈现离体激波，总压孔感触的是波后总压，来流静压也难以测准，因而皮保管不再适用。总压孔有必定面积，它所感触的是驻点邻近的均匀压强，略低于总压，静压孔感触的静压也有必定差错，其他如制作、设备也会有差错，故测算流速时应加一个批改系数ξ。ξ值一般在0.98-1.05规模内，在已知速度之气流中校对或经规范皮保管校对而确认。皮保管结构简略，运用便利，用处很广。如飞机头部或机翼前缘常装设皮保管，丈量相对空气的飞行速度，又称空速管。

  皮保管除了用来丈量飞机速度，一起还兼具其他多种功用。在科研、出产、教育、环境保护以及地道、矿井通风、动力管理部分，常用皮保管丈量通风管道、工业管道、炉窑烟道内的气流速度，经过换算来确认流量，也可丈量管道内的水流速度。用皮保管测速和确认流量，有牢靠的理论依据，运用便利、精确，是一种经典的广泛的丈量方法。此外，它还可用来丈量流体的压力。

  在实践运用傍边常常需求知道气体或液体的累积流量，流量累积便是在特定时刻内，经过某一截面的液体流量的总和，这个很好了解。可是核算机操控体系和流量积算仪怎么样完成这个功用呢？咱们知道体系有个目标是采样周期，便是说核算机从现场多久采回一个数值。一般体系软件对这个数值是能够自己界说的，比方是500ms，那么，首要咱们把瞬时流量Lt/h转换成以t/s为单位的计量，然后运用积分算法来求出流量累积，积分时刻设为500ms就能够了，也便是说每500ms把收集到的瞬时流量L累积起来。

  在实践工程运用中，因为出产条件的不同，比方在设备运转的初始阶段，或许管道内有少数的水在活动，导致瞬时流量不为零，可是咱们不需求记载这些数据，那就需求在累积核算的时分主动除掉这样的数值，这便是小信号切除，比方流量大于某个设定值时，累积核算才开端进行，这个设定值就需求依据经历和工艺来设定。大约的逻辑如：下当瞬时流量大于小流量a时，加法器的使能端有用，不然加法器不运算。

  算法因为核算机存在溢出的问题，因而，这个累积值不能无限制地添加下去，因而咱们在特定的时刻内就需求把它清零，再从头累积，这样咱们就能够参加主动清零或许手动清零的功用来完善累积算法。主动清零能够以每天、每星期或许每月为周期，在逻辑操控上添加当时时刻的判别就能够了。

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