試論氣體流量計(jì)有什么用途,做什么的在物資量計(jì)量領(lǐng)域中,流體流量的檢測(cè)與控制是各行各業(yè)加強(qiáng)物料管理、能源管理，進(jìn)行物資交接、財(cái)務(wù)結(jié)算，經(jīng)濟(jì)核算，效益分析與評(píng)價(jià)及至決策的重要依據(jù)；也是企業(yè)監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程，使其保護(hù)優(yōu)質(zhì)、高效、安全、平穩(wěn)運(yùn)行和改善環(huán)境的重要手段。從某種意義上講：計(jì)量就是眼睛，計(jì)量就是金錢(qián)，計(jì)量就是效益。現(xiàn)代企業(yè)對(duì)流量計(jì)量的要求越來(lái)越高，主要反映在滿(mǎn)足準(zhǔn)確性、可靠性、及時(shí)性和自動(dòng)化水平的程度等方面。

 

　　1 常用的幾種測(cè)量方法簡(jiǎn)述

 

　　為了滿(mǎn)足各種測(cè)量的需要，幾百年來(lái)人們根據(jù)不同的測(cè)量原理，研究開(kāi)發(fā)制造出了數(shù)十種不同類(lèi)型的流量計(jì)，大致分為容積式、速度式、差壓式、面積式、質(zhì)量式等。各種類(lèi)型的流量計(jì)量原理、結(jié)構(gòu)不同既有獨(dú)到之處又存在局限性。為達(dá)到較好的測(cè)量效果，需要針對(duì)不同的測(cè)量領(lǐng)域，不同的測(cè)量介質(zhì)、不同的工作范圍，選擇不同種類(lèi)、不同型號(hào)的流量計(jì)。工業(yè)計(jì)量中常用的幾種氣體流量計(jì)有：

 

　?。?）差壓式流量計(jì)

 

　　差壓式流量計(jì)是以伯努利方程和流體連續(xù)性方程為依據(jù)，根據(jù)節(jié)流原理，當(dāng)流體流經(jīng)節(jié)流件時(shí)（如標(biāo)準(zhǔn)孔板、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長(zhǎng)徑噴嘴、經(jīng)典文丘利嘴、文丘利噴嘴等），在其前后產(chǎn)生壓差，此差壓值與該流量的平方成正比。在差壓式流量計(jì)中，因標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置差壓流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、研究***充分、已標(biāo)準(zhǔn)化而得到***廣泛的應(yīng)用。孔板流量計(jì)理論流量計(jì)算公式為：

 

　　式中，qf為工況下的體積流量，m3/s；c為流出系數(shù)，無(wú)量鋼；β=d/D，無(wú)量鋼；d為工況下孔板內(nèi)徑，mm；D為工況下上游管道內(nèi)徑，mm；ε為可膨脹系數(shù)，無(wú)量鋼；Δp為孔板前后的差壓值，Pa；ρ1為工況下流體的密度，kg/m3。

 

　　對(duì)于天然氣而言，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下天然氣積流量的實(shí)用計(jì)算公式為：

 

　　式中，qn為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下天然氣體積流量，m3/s；As為秒計(jì)量系數(shù)，視采用計(jì)量單位而定，此式As=3.1794×10-6；c為流出系數(shù)；E為漸近速度系數(shù)；d為工況下孔板內(nèi)徑，mm；FG為相對(duì)密度系數(shù)，ε為可膨脹系數(shù)；FZ為超壓縮因子；FT為流動(dòng)濕度系數(shù)；p1為孔板上游側(cè)取壓孔氣流靜壓，MPa；Δp為氣流流經(jīng)孔板時(shí)產(chǎn)生的差壓，Pa。

 

　　差壓式流量計(jì)一般由節(jié)流裝置（節(jié)流件、測(cè)量管、直管段、流動(dòng)調(diào)整器、取壓管路）和差壓計(jì)組成，對(duì)工況變化、準(zhǔn)確度要求高的場(chǎng)合則需配置壓力計(jì)（傳感器或變送器）、溫度計(jì)（傳感器或變送器）流量計(jì)算機(jī)，組分不穩(wěn)定時(shí)還需要配置在線(xiàn)密度計(jì)（或色譜儀）等。

 

　?。?）速度式流量計(jì)

 

　　速度式流量計(jì)是以直接測(cè)量封閉管道中滿(mǎn)管流動(dòng)速度為原理的一類(lèi)流量計(jì)。工業(yè)應(yīng)用中主要有：

 

　?、?渦輪流量計(jì)：當(dāng)流體流經(jīng)渦輪流量傳感器時(shí)，在流體推力作用下渦輪受力旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比，渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)周期地改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值，檢測(cè)線(xiàn)圈中的磁通隨之發(fā)生周期性變化，產(chǎn)生周期性的電脈沖信號(hào)。在一定的流量（雷諾數(shù)）范圍內(nèi)，該電脈沖信號(hào)與流經(jīng)渦輪流量傳感器處流體的體積流量成正比。渦輪流量計(jì)的理論流量方程為：

 

　　式中n為渦輪轉(zhuǎn)速；qv為體積流量；A為流體物性（密度、粘度等），渦輪結(jié)構(gòu)參數(shù)（渦輪傾角、渦輪直徑、流道截面積等）有關(guān)的參數(shù)；B為與渦輪頂隙、流體流速分布有關(guān)的系數(shù)；C為與摩擦力矩有關(guān)的系數(shù)。

 

　?、?渦街流量計(jì)：在流體中安放非流線(xiàn)型旋渦發(fā)生體，流體在旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地分離釋放出兩列規(guī)則的交替排列的旋渦渦街。在一定的流量（雷諾數(shù)）范圍內(nèi)，旋渦的分離頻率與流經(jīng)渦街流量傳感器處流體的體積流量成正比。渦街流量計(jì)的理論流量方程為：

 

　　式中，qf為工況下的體積流量，m3/s；D為表體通徑，mm；M為旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面積之比；d為旋渦發(fā)生體迎流面寬度，mm；f為旋渦的發(fā)生頻率，Hz；Sr為斯特勞哈爾數(shù)，無(wú)量綱。

 

　?、?旋進(jìn)渦輪流量計(jì)：當(dāng)流體通過(guò)螺旋形導(dǎo)流葉片組成的起旋器后，流體被強(qiáng)迫圍繞中心線(xiàn)強(qiáng)烈地旋轉(zhuǎn)形成旋渦輪，通過(guò)擴(kuò)大管時(shí)旋渦中心沿一錐形螺旋形進(jìn)動(dòng)。在一定的流量（雷諾數(shù)）范圍內(nèi)，旋渦流的進(jìn)動(dòng)頻率與流經(jīng)旋進(jìn)渦流量傳感器處流體的體積流量成正比。旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的理論流量方程為：

 

　　式中，qf為工況下的體積流量，m3/s；f為旋渦頻率，Hz；K為流量計(jì)儀表系數(shù)，P/m3(p為脈沖數(shù))。

 

　?、?時(shí)差式超聲波流量計(jì)：當(dāng)超聲波穿過(guò)流動(dòng)的流體時(shí)，在同一傳播距離內(nèi)，其沿順流方向和沿逆流方向的傳播速度則不同。在較寬的流量（雷諾數(shù)）范圍內(nèi)，該時(shí)差與被測(cè)流體在管道中的體積流量（平均流速）成正比。超聲波流量計(jì)的流量方程式為：

 

　　式中，qf為工況下的體積流量，m3/s；V為流體通過(guò)超聲換能器皿1、2之間傳播途徑上的聲道長(zhǎng)度，m；L為超聲波在換能器1、2之間傳播途徑上的聲道長(zhǎng)度，m；X為傳播途徑上的軸向分量，m；t1為超聲波順流傳播的時(shí)間，s；t2為超聲波逆流傳播的時(shí)間，s。

 

　　速度式氣體流量計(jì)一般由流量傳感器和顯示儀組成，對(duì)溫度和壓力變化的場(chǎng)合則需配置壓力計(jì)（傳感器或變送器）、溫度計(jì)（傳感器或變送器）、流量積算儀（溫壓補(bǔ)償）或流量計(jì)算機(jī)（溫壓及壓縮因子補(bǔ)償）；對(duì)準(zhǔn)確度要求更高的場(chǎng)合（如貿(mào)易天然氣），則另配置在線(xiàn)色譜儀連續(xù)分析混合氣體的組分或物性值計(jì)算壓縮因子、密度、發(fā)熱量等。

 

　?。?）容積式流量計(jì)

 

　　在容積式流量計(jì)的內(nèi)部，有一構(gòu)成固定的大空間和一組將該空間分割成若干個(gè)已知容積的小空間的旋轉(zhuǎn)體，如腰輪、皮膜、轉(zhuǎn)筒、刮板、橢圓齒輪、活塞、螺桿等。旋轉(zhuǎn)體在流體壓差的作用下連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，不斷地將流體從已知容積的小空間中排出。根據(jù)一定時(shí)間內(nèi)旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)的次數(shù)，即可求出流體流過(guò)的體積量。容積式流量計(jì)的理論流量計(jì)算公式：

 

　　式中，qf為工況下的體積流量，m3/s；n為旋轉(zhuǎn)體的流速，周/s；V為旋轉(zhuǎn)體每轉(zhuǎn)一周所排流體的體積，m3/周。

 

　　在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，容積式流量計(jì)的體積流量計(jì)算公式與速度流量計(jì)相同。氣體容積式流量計(jì)屬機(jī)械式儀表，一般由測(cè)量體和積算器組成，對(duì)溫度和壓力變化的場(chǎng)合則需配置壓力計(jì)（傳感器或變送器）、溫度計(jì)（傳感器或變送器）、流量積算儀（溫壓補(bǔ)償）或流量計(jì)算機(jī)（溫壓及壓縮因子補(bǔ)償）。