質(zhì)量流量計(jì)及其應(yīng)用綜述
目前,流量測(cè)量技術(shù)不僅發(fā)展相對(duì)較早,而且保持著較快的發(fā)展速度。在工業(yè)、交通、商業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域內(nèi),流量測(cè)量都有著非常廣泛的應(yīng)用。尤其是在工業(yè)生產(chǎn)中,流量測(cè)量相對(duì)復(fù)雜,并且不容易獲得參數(shù)。近年來(lái),各種類型的流量測(cè)量?jī)x表不斷提供給用戶。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展,尤其是化學(xué)工業(yè)對(duì)穩(wěn)定控制的需求,流量測(cè)量的對(duì)象更加復(fù)雜,因此控制生產(chǎn)過(guò)程和質(zhì)量流量成為重點(diǎn)研究方向。同時(shí),為了減少工業(yè)發(fā)展對(duì)環(huán)境造成的污染,需要計(jì)量和控制排放的污水和污泥。所以,這也增加了質(zhì)量計(jì)量的需要。此外,在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中,貿(mào)易與運(yùn)輸在結(jié)算過(guò)程中一般借助于質(zhì)量單位。在此基礎(chǔ)上,直接式質(zhì)量流量計(jì)也開始應(yīng)運(yùn)而生。
1 .質(zhì)量流量計(jì)的產(chǎn)生及發(fā)展
由于工業(yè)發(fā)展對(duì)質(zhì)量流量測(cè)量的需要,尤其是對(duì)直接式質(zhì)量流量計(jì)的緊迫需求,促進(jìn)了流量劑量的不斷開拓發(fā)展。工業(yè)領(lǐng)域希望通過(guò)已知的各種科學(xué)知識(shí)達(dá)到檢測(cè)質(zhì)量的目標(biāo),在此形勢(shì)下,形式各異、測(cè)量介質(zhì)不同的質(zhì)量流量計(jì)開始不斷出現(xiàn)。
1.1 固體質(zhì)量流量的計(jì)量
1904 年,美國(guó) Bousser 制作出***早的固體質(zhì)量流量的計(jì)量,該裝置的原理以動(dòng)量為主。1929 年,下落固體顆粒的質(zhì)量流量計(jì)研制出來(lái),并成為理論與實(shí)踐相互結(jié)合的初級(jí)產(chǎn)品。1957年,通過(guò)動(dòng)量原理進(jìn)行固體顆粒測(cè)量的方法被提出來(lái)。1963年,日本三協(xié)電業(yè)公司借助于垂直力進(jìn)行固體的流量裝置的檢測(cè),并在 1968 年將該裝置改進(jìn)為應(yīng)用水平分力來(lái)檢測(cè),進(jìn)而發(fā)展成為沖量式流量計(jì)。目前,國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了不少測(cè)量固體質(zhì)量流量的沖量式流量計(jì),這些產(chǎn)品的原理近乎一致,比如國(guó)產(chǎn)的 LFD 系列等。
1.2 氣體質(zhì)量流量計(jì)
1911 年,美國(guó)學(xué)者提出了采用熱絲法來(lái)對(duì)氣體質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量的流量計(jì)。1914 年,L.V.King 通過(guò)電阻變化來(lái)替換氣體冷卻率,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了測(cè)量。如今,不少熱流式質(zhì)量流量計(jì)就應(yīng)用到該種方法。1964 年,美國(guó) Dijeck 借助于馬格努斯效應(yīng),從而完成了差壓質(zhì)量流量計(jì)的研制,并進(jìn)行了氣體質(zhì)量流量的測(cè)量。目前,在氣體質(zhì)量流量計(jì)的應(yīng)用上,熱流式相對(duì)***多,比如國(guó)產(chǎn)86—系列,美國(guó) 58—系列等。
1.3 液體質(zhì)量流量計(jì)
在質(zhì)量流量計(jì)中,測(cè)量液體的裝置種類相對(duì)***多。無(wú)論是動(dòng)量式質(zhì)量流量計(jì),還是差壓質(zhì)量流量計(jì)和熱流式質(zhì)量流量計(jì),都能夠?qū)σ后w進(jìn)行測(cè)量。1962 年,雙渦輪式液體、氣體質(zhì)量流量計(jì)出現(xiàn)。1973 年,美國(guó)研制出了能夠?qū)Ψ蔷€性渦輪質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行校正液體測(cè)量裝置。目前,美國(guó) Rosemount 公司在 70年代制造出的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)應(yīng)用相對(duì)較多。在此基礎(chǔ)上,各國(guó)也生產(chǎn)出了類似于科里奧利流量計(jì)的產(chǎn)品。比如,美國(guó)“MM”公司生產(chǎn)的 DL 系列液體質(zhì)量流量計(jì),國(guó)內(nèi)也生產(chǎn)出了 DMF 系列的產(chǎn)品。
2.直接質(zhì)量流量計(jì)在我國(guó)的發(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)?;?,并且產(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;***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。
3.結(jié)語(yǔ)
綜上所述,在質(zhì)量流量計(jì)受到國(guó)內(nèi)日益關(guān)注的背景下,本文針對(duì)質(zhì)量流量計(jì)的產(chǎn)生及發(fā)展,從固體質(zhì)量流量的計(jì)量、氣體質(zhì)量流量計(jì)、液體質(zhì)量流量計(jì)等多個(gè)角度進(jìn)行了論述,在此基礎(chǔ)上探討了直接質(zhì)量流量計(jì)在我國(guó)的發(fā)展及應(yīng)用,以期為相關(guān)生產(chǎn)工作提供提供一定的建議。