流量儀表的特點(diǎn)、選用與發(fā)展（上）

一、 概述
        1、作用與地位   流量儀表是衡量物質(zhì)量變的工具。廣泛用于工業(yè)領(lǐng)域，在流程工業(yè)中不僅可以改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益、管理水平，同時還為評估節(jié)能降耗、環(huán)保排污提供了重要依據(jù)。在自動化系統(tǒng)的儀表中，它的數(shù)量雖只占約1/5;但價(jià)格可達(dá)1/3.。
        2、市場評估  據(jù)“Flow Research”網(wǎng)2010年底有關(guān)全球流量儀表市場研究報(bào)告表明：盡管近二年全球受金融危機(jī)的影響，經(jīng)濟(jì)形勢不容樂觀，但為了應(yīng)對資源的日益匱乏，節(jié)能減排的緊迫，流量儀表的市場仍逆市小幅上揚(yáng)，預(yù)計(jì)自2009~2014年期間，流量儀表年均增長率可達(dá)3.7%~4.2%，至2014年銷售額估計(jì)可達(dá)到35億~50億美元*1。我國為調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，GDP增長略有下調(diào)定為7%，“十二五”期間，我國流量儀表市場的年增長率應(yīng)會略高于國際市場，為6%左右，2010年銷售額估計(jì)為45億人民幣*2。
        “Flow Research”評估認(rèn)為，近十余年，由于技術(shù)的進(jìn)步，對流量儀表的準(zhǔn)確度、可靠性提出了更高的要求，新型流量儀表的市場及研發(fā)均有較快的發(fā)展，年增長率可達(dá)7%，依次為超聲、科氏、電磁、熱式；傳統(tǒng)流量儀表如:節(jié)流裝置、容積式、轉(zhuǎn)子----等市場為負(fù)增長，約為-2%。但節(jié)流裝置由于可耐惡劣工況，成本低，數(shù)十年來裝機(jī)容量很大，我國近七、八年以來對新型流量儀表的研發(fā)異常活躍，正逐步取代傳統(tǒng)流量儀表，仍有較大的市場潛力。
        3、會議熱點(diǎn)*3、4  2010年10月在臺北召開了第15屆流量測量國際會議（FLOMEKO  2010）,發(fā)表論文108篇，其中：差壓式34篇（31.5%）、標(biāo)準(zhǔn)裝置28篇（26%）、超聲15篇（13.8%）、熱式8篇（7.4%）、電磁、科式各7篇（6.5%）、渦街、渦輪各6篇（5.5%）。
我國2010年在上海由中國計(jì)量測試學(xué)會主持召開了“全國流量學(xué)術(shù)交流會”，發(fā)表論文67篇，其中：標(biāo)準(zhǔn)裝置19篇（26.8%）、節(jié)流13篇（19.4%）、超聲7篇（10.4%）、非標(biāo)準(zhǔn)校驗(yàn)6篇（9%）、電磁3篇（4.4%），
        其他如：渦街、科氏、熱式----等均僅有1~2篇。
        從以上學(xué)術(shù)會議發(fā)表的論文比重，可以看到國內(nèi)外流量行業(yè)所關(guān)注的熱點(diǎn)，要說明的是這兩個會議都是由計(jì)量部門主持召開的，理所當(dāng)然會給校驗(yàn)裝置特別的關(guān)注。
二、流量儀表的原理、特點(diǎn)與發(fā)展*5、6
        由于影響流量儀表的因素很多，其原理、類型多達(dá)200余種，本文僅重點(diǎn)介紹以下幾種：
        1、 電磁流量儀表
        ○1、原理  基于法拉第電磁感應(yīng)定律，即導(dǎo)電液體在電磁場中將感應(yīng)電動勢，其大小與管道中液體的流速成正比，測得感應(yīng)電動勢大小，即可知液體流量。
        ○2、特點(diǎn)                             
        (1)測量準(zhǔn)確度不受液體密度、粘度、溫度、壓力的影響；
        (2)表內(nèi)無阻力件，可靠性高，幾乎無永久壓損；
        (3)流速范圍(0.3～1.5m/s），口徑3～3000mm；
        (4)可測液、固二相流；
        ⑸準(zhǔn)確度一般為±0.5%；
        ⑹儀表內(nèi)襯根據(jù)用戶需要可選擇橡膠、氟塑料、工業(yè)陶瓷等，可測腐蝕性、高溫等各種液體；
        ⑺無法測氣體及油品及有機(jī)溶劑等不導(dǎo)電液體，為其較大的弱點(diǎn)。
        ○3、應(yīng)用領(lǐng)域  由于其準(zhǔn)確度高，可靠性良好，廣泛應(yīng)用于鋼鐵、冶金、石化、煤化、造紙、食品、市政工程、能源及水資源管理、污水排放……等領(lǐng)域，銷售臺數(shù)雖不及節(jié)流、差壓式流量儀表，但銷售額遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他流量儀表。
        ○4、發(fā)展方向
        ⑴優(yōu)化權(quán)重函數(shù)，提高磁場效應(yīng)。通過改善線圈形狀、磁軛及磁靴的設(shè)計(jì)，流速分布不理想時，如采取必要的措施，仍能得到較好測量精確度。
        ⑵采用新型磁性材料，提高儀表測量靈敏度，降低電功耗，節(jié)約電能。
        ⑶采用新型材料襯里，如：新型氟塑料ETFE、橡膠EPDM，高純氧化鋁陶瓷，以應(yīng)用于各種腐蝕、高溫、沖刷、臟污流體的惡劣工況。
        ⑷擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，如果電容檢測可檢測電導(dǎo)率低至5x10 -8 s/m的液體，（一般為10 -5 s/m）。
        ?二線制：二線制可以減小電纜，統(tǒng)一電源、節(jié)約成本、便于維護(hù)。
        ?非滿管：加一個液位檢測器，可以有效解決污水排放的非滿管流量測量。
        ?插入型：解決大口徑管道流量測量，成本低，安裝維修簡便，但準(zhǔn)確度將降低。

        2、超聲波流量儀表
        超聲波流量儀表是近十年來發(fā)展最快的一種流量儀表，市場銷售額年增長率達(dá)到10%以上，在全球能源匱乏的今天，它既可準(zhǔn)確測天然氣，又可測石油等貴重油品的流量，因而倍受青睞。在我國市場上，國外產(chǎn)品占據(jù)了主導(dǎo)地位。
        ○1、原理：早于1931年，美國Ruttgen就提出利用聲學(xué)原理測流量，到1957年才真正進(jìn)入實(shí)用階段。原理有時差法、相位法、頻差法、多普勒法等六、七種，應(yīng)用較多的為以下二種：
        （1）時差法  聲波在流體中傳播，順流向時傳播速度會增加，逆流向則會減少。利用傳播速度之差可求得流速 （管徑D確定,則知流量），主要用于單相、較潔凈流體。
        （2）多普勒法  多用于流體含有少量雜質(zhì)的流體，將雜質(zhì)的移動速度視為流體的速度 ，檢測器發(fā)射的頻率 ，作用在運(yùn)動的雜質(zhì)上將發(fā)生偏移，稱多普勒頻率 (正比流速V ), 測出 即可知 ，乘以截面即為流量 。

圖1、超聲波儀表原理圖

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圖2、D系列科氏流量計(jì)原理圖
1、支撐管  2、測量管  3、6位置檢測器
4、電磁驅(qū)動器   5、外殼

        ○2、特點(diǎn)：
        ⑴無任何阻力件、壓損小、可靠性高；
        ⑵可以測氣、液多種流體；
        ⑶準(zhǔn)確度可高達(dá)±0.5%，重復(fù)性為0.1%；
        ⑷量程比可達(dá)100:1；
        ⑸可采用多聲道以保證測量準(zhǔn)確度(圖1)，目前有：單聲道（15D），雙聲道（10D），四聲道（6D）。括號內(nèi)的數(shù)值為保證準(zhǔn)確度所必要的直管段長度；
        ⑹管徑大小對價(jià)格影響不大，所以特別適用于大口徑，最大可至3米（液）；2米（氣）；
        ⑺可測雙向流；
        ⑻外夾式可不斷流進(jìn)行拆裝，便于現(xiàn)場校驗(yàn)；
        ⑼已有標(biāo)準(zhǔn)，可進(jìn)行干標(biāo)；
        ⑽流體溫度上限應(yīng)小于200℃；壓力上限為10Mpa；
        ⑾工業(yè)現(xiàn)場的噪聲、流體組分的變化，對測量準(zhǔn)確度均有較大影響；
        ⑿測液體較成熟，測氣體難度較大，價(jià)格較貴。
        ○3、應(yīng)用領(lǐng)域：
        ⑴ 因準(zhǔn)確度高,廣泛應(yīng)用于能源(石油、天然氣)，貴重氣體（O2，H2，N2……）,為化工產(chǎn)品貿(mào)易核算計(jì)量的首選儀表；
        ⑵ 以進(jìn)行非接觸計(jì)量,常廣泛用于高腐蝕、有毒的流體流量計(jì)量；
        ⑶ 泛用于食品、醫(yī)藥及要求十分潔凈的流體流量計(jì)量；
        ⑷多普勒法可以用于含有少量雜質(zhì)的二相流，但雜質(zhì)（氣泡、固體懸浮物……）不得大于20%。
        ○4、發(fā)展方向
        ⑴插入式：可以應(yīng)用于特大的管道，在不斷流的情況下進(jìn)行拆裝，便于維護(hù)，但準(zhǔn)確度受管道內(nèi)流速分布影響較大，在試驗(yàn)室標(biāo)定后，直接用于現(xiàn)場會有較大誤差。此外，儀表易受流體中微?；蚋哒扯冉橘|(zhì)的污染,降低其靈敏度。
        ⑵外夾式：采用夾具固定在管道外壁，可用于安裝在任何材質(zhì)、口徑的管道上。有人設(shè)想將之作為標(biāo)準(zhǔn)表進(jìn)行現(xiàn)場校驗(yàn)，但因受安裝位置、管壁材質(zhì)、厚度諸多因素的影響，準(zhǔn)確度目前還較低(低于±2%)，所以作為標(biāo)準(zhǔn)表尚有待時日。
        (3)可靠性：增加儀表在惡劣工況下(煤氣中的焦油,粉塵的粘污)的可靠性；抗噪聲能力，適用于更高
        溫度的介質(zhì)，提高換能器的耐溫能力，加強(qiáng)自報(bào)警，自診斷等智能功能。
        ⑷降低成本：以便于大量推廣應(yīng)用。
        3、科氏流量儀表 
        為近十年來發(fā)展速度僅次于超聲的一種流量儀表，年增長率約為6%。美國艾默生集團(tuán)(Emerson)旗下的高準(zhǔn)(Micro Motion)公司于上世紀(jì)七十年代首先推出產(chǎn)品，市場在世界處于領(lǐng)先地位，聲稱至今在全球已銷售了60萬臺科氏流量計(jì)，應(yīng)用于各領(lǐng)域。并已在我國上海浦東建立了研發(fā)基地。
        ○1、原理  如流體質(zhì)量m在直線運(yùn)動時又處于旋轉(zhuǎn)體系中，將產(chǎn)生與流速V及質(zhì)量m成正比的科氏力，測得力的大小即可知流量大小。然而在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動中測科氏力十分困難，目前的產(chǎn)品都是在一個U形管中部激振管道（圖2），其中的流體產(chǎn)生的科氏力使U形管二側(cè)產(chǎn)生方向相反的扭曲，扭曲的幅度與流量成正比。用光學(xué)或電磁方法測出扭曲的幅度即可知質(zhì)量流量 的大小。
        ○2、特點(diǎn) 
        ⑴ 以直接準(zhǔn)確測質(zhì)量流量，準(zhǔn)確度可高達(dá)±0.2%，密度準(zhǔn)確度可達(dá)±0.0002g/CC；
        ⑵ 儀表內(nèi)無任何阻力件，可測二相流體，但不宜用于測液、氣二相流；
        ⑶對流速分布不敏感，無需前直管長度安裝要求，仍具有很高準(zhǔn)確度；
        ⑷溫度范圍-240℃~200℃，壓力（4~40MPa），不適用于高溫、低壓流體；
        ⑸量程比可達(dá)100:1；
        ⑹易產(chǎn)生另點(diǎn)漂移；
        ⑺壓損受粘度影響較大，屬于壓損較大的流量儀表；
        ⑻因其工作原理，口徑一般僅200毫米，高度已達(dá)2米；但德國E+H的巧妙設(shè)計(jì)當(dāng)口徑為250毫米，高度僅為0.7米； 
        ⑼價(jià)格較貴，均為相同口徑電磁流量計(jì)的5~8倍；
        ⑽由于基于振動原理工作，外界的振動對其影響較大。
        ○3、應(yīng)用領(lǐng)域
        因管道中無任何阻力件，又不受流體導(dǎo)電率的限制，且無安裝直管段長度要求，所以應(yīng)用領(lǐng)域較廣泛，可以測多種流體，如牛頓流體、各種漿液、懸浮液、液化氣。在當(dāng)前現(xiàn)場直管段不足，又要求較高準(zhǔn)確度的情況下，科氏流量儀表顯示了獨(dú)特的優(yōu)越性。已廣泛用于石油、石油化工、精密化工、食品、造紙、制藥、橡膠等工業(yè)。
        ○4、發(fā)展方向
        ⑴提高智能功能：美國高準(zhǔn)公司（Micro Motion）宣布采用MVD（多變量數(shù)字）技術(shù)推出了3711型氣體流量計(jì)算機(jī)，系統(tǒng)涵蓋了APIMPS、AGA8的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的氣體數(shù)據(jù)；
        ⑵溫度壓力補(bǔ)償：當(dāng)溫度、壓力改變較大時，科氏流量儀表的剛度會受到影響，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償，以確保較高的準(zhǔn)確度；
        ⑶減弱振動影響：外界的振動（如泵、管路系統(tǒng)、機(jī)械振動、水力噪聲等）都會影響科氏流量儀表的工作，在設(shè)計(jì)時應(yīng)采取抑制措施，如MFS-1000設(shè)計(jì)安裝時采取了隔振措施。
        ⑷減小零點(diǎn)漂移：要盡力減小兩根測量管的不對稱性，出廠時應(yīng)進(jìn)行動平衡測試，然后進(jìn)行補(bǔ)償，安裝時需減小附加在測量管上的應(yīng)力，加強(qiáng)維護(hù)，清除測量管內(nèi)的沉淀物。

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    4、熱式流量儀表
        ○1、原理：利用流體流動時與熱源進(jìn)行熱交換測流量。根據(jù)交換方式可分為分布型與浸入型二種型式：
        ⑴分布型：繞在管道外的兩組電熱絲，有加熱及檢測二個作用，并組成惠斯登電橋。由恒流電源供給恒定熱量。當(dāng)流量為零時，管道內(nèi)流體溫度平衡，電橋無輸出；當(dāng)流體流動時，流體將上游部分熱量帶給下游，電熱絲上的溫度失去平衡，上下游電熱絲電阻有差異，電橋產(chǎn)生輸出電壓，其大小正比于流量，流量越大，輸出電壓也越大，測電壓可知流量。
        (2)浸入型：二個熱電阻置于管道中，用功率恒定的電加熱器，使熱電阻溫度高于流體的溫度。其中一個裸露在氣流中，流速的大小與熱電阻的散熱成正比，同時改變其電阻值。其中第二個被細(xì)管罩著的電阻不受流速影響，熱阻值不變。因此，二個熱電阻的溫度差（即電阻差），將反應(yīng)流速（即流量）大小，同上理可通過電橋輸出電壓測流量。
        ○2、特點(diǎn)：
        ⑴可測極低流速，氣體可低至0.05m/s；
        ⑵無可動部件，也不存在阻塞問題，工作可靠；
        ⑶由于傳熱與流體的質(zhì)量密切相關(guān)，所以無需溫度、壓力補(bǔ)償，直接測得質(zhì)量流量；
        ⑷浸入式主要用在大口徑，口徑范圍（40~4000mm），流體限于干燥常溫氣體（＜200℃）
        ⑹ 布式主要用于小口徑（2~25mm）；小流量(0.15L/M)；
        ⑹對流體的潔凈度仍有一定要求，流體如有粘附物，會污染浸入式熱敏元件；分布式如有沉淀物，將積于內(nèi)壁，也會影響測量準(zhǔn)確度；
        ⑺要保證必要的準(zhǔn)確度必需要較長的前直管段長度，特別是浸入式，前需20～30D，后需5D；
        ⑻響應(yīng)時間需1～2秒，用于工控系統(tǒng)會惡化調(diào)節(jié)品質(zhì)；
        ⑼準(zhǔn)確度較低，熱分布型±1～2%，浸入式±3%。
        ○3、應(yīng)用領(lǐng)域：
        ⑴熱分布式用于精細(xì)制造工藝中微小氣體流量測量，如：半導(dǎo)體工業(yè)加工工藝、分析儀器、氣體色譜儀和環(huán)境保護(hù)分析儀器中氣體的采樣流量測量；流程工業(yè)、光纖制造、醫(yī)藥保健中的微小氣體流量測量；
        ⑵浸入式（或稱插入式），多用于較大口徑，可測量干燥、常溫氣體極低流速的流量測量；
        ⑶微小液體流量測量，多用于精細(xì)化工、石油化工、醫(yī)藥、食品工業(yè)中的試驗(yàn)性設(shè)備，如藥液系統(tǒng)中的定流量配比控制，液化氣注入的流量控制……
        ○4.發(fā)展方向
        ⑴薄膜型：薄膜型微流量儀表，是在顯微機(jī)械加工的電子器件，及微機(jī)電系統(tǒng)（micro electro mechanical system,簡稱MEMS），以取代熱絲在流量測量上的應(yīng)用。
        ⑵多點(diǎn)插入式：由于大管徑內(nèi)的流速分布極為復(fù)雜，測單點(diǎn)的熱式流量儀表已無法滿足準(zhǔn)確度要求，必需采用多點(diǎn)（直線上多點(diǎn)，或截面上多點(diǎn)），這類管道中的流速普遍較低（10～15M/S），從節(jié)能減排的需求，市場應(yīng)有較大的潛力。

        5、渦街流量儀表
        ○1原理  當(dāng)流體通過鈍體（或稱漩渦發(fā)生體、阻流件）時，將在其后兩側(cè)產(chǎn)生交替的漩渦，這種現(xiàn)象稱為卡曼渦街，渦街的頻率與流經(jīng)鈍體的流速成正比,測得頻率，可知流量的大小。

         
        式中Sr是斯特勞哈系數(shù)，與Re有關(guān)； 為鈍體的迎流向?qū)挾?；D為管道內(nèi)徑。

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    ○2特點(diǎn)
        （1）可適用于多種流體，氣、液、蒸汽及部分混相流體（容積比率小于2%）。
        （2）輸出頻率信號，與流體的容積流量成正比，不受流體組分、溫度、壓力、密度的影響。
        （3）無可動部件，可靠性好,
        （4）結(jié)構(gòu)簡單、牢固與二次表形成一體，安裝、維修簡便。
        （5）量程比可達(dá)10:1以上，準(zhǔn)確度可達(dá)±1~2%，重復(fù)性0.2%，壓損小。
        （6）Re數(shù)小于20000時，渦街不穩(wěn)定，不適用于高粘度、低流速、小口徑的工況。
        （7）渦街的產(chǎn)生受流速分布及漩渦的影響，因此上游必需有20D以上的直管段長度。
        （8）不適用于管道機(jī)械振動的工況及脈動流。
        （9）儀表系數(shù)分辨率低，口徑越大分辨率越低，一般最大為300毫米。
        ○3應(yīng)用領(lǐng)域
        渦街流量計(jì)推向市場約在上世紀(jì)70年代，它是一種結(jié)構(gòu)緊湊的儀表，可適用于液、氣、蒸汽多種流體，據(jù)統(tǒng)計(jì)，用于液體可選用儀表較多，液、氣、蒸汽選用比例大致為3：3、：4。后者多為低于4000C的飽和蒸汽。以下情況建議慎用：流速低、粘度高的流體，因其Re數(shù)較低，渦街信號不穩(wěn)定；其次，插入式渦街的探頭容易產(chǎn)生振動，信號也不穩(wěn)定，選用應(yīng)慎重。在我國流量儀表市場中，年產(chǎn)量約4萬多臺。
        ○4發(fā)展方向  
        （1） 信號處理技術(shù)數(shù)字化  采用跟蹤濾波、自適應(yīng)濾波和數(shù)字頻譜分析，提高渦街流量計(jì)的準(zhǔn)確度、
抗干擾能力、擴(kuò)大測量范圍。
        （2） 結(jié)構(gòu)一體化、功能智能化、檢測多參數(shù)---等均是今后的發(fā)展方向。
        （3） 優(yōu)化安裝  安裝前直管段長度一般需20D以上，如儀表結(jié)構(gòu)采用收縮管，不僅可加大流速，還可改善流場，均利于渦街信號的穩(wěn)定。
        （4） 干標(biāo) 干標(biāo)不僅節(jié)約設(shè)備、經(jīng)費(fèi)，而且縮短生產(chǎn)周期。經(jīng)國內(nèi)外二十多年的努力，已取得顯著成績，
開始實(shí)施。據(jù)美國“Fisher & Porter” 公司評估，‘干標(biāo)’的誤差約為實(shí)流標(biāo)定的一倍。
        6、插入式流量儀表*7
        規(guī)模生產(chǎn)效益，近二、三十年以來工程日益擴(kuò)大，現(xiàn)場管徑日益增大，如熱電廠的工藝管道已大至5~6米，滿管流量計(jì)因過于笨重，已難以適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展，早期應(yīng)用以取樣原理為基礎(chǔ)的插入式流量計(jì)又受到青睞，近三十年來又被廣泛用于流量測量。
        ○1原理  按流量的定義：   ， 只要能準(zhǔn)確測量管道中的流速V，管道截面A,就可知流量qv。因此，凡是可以測流速的儀表均可成為插入式流量計(jì)。如：皮托管、雙文丘利管、測管、渦輪、渦街、熱式、電磁均可做為測量頭，成為插入式流量計(jì)。其中以皮托管為基礎(chǔ)的測直線上多點(diǎn)流速的均速管（亦稱阿紐巴或巴類，），在近三十年來在大口徑測量上曾風(fēng)光一時，占有較大市場。
        插入式流量計(jì)可以用極簡單的方法，最低的成本，“解決”大管道流量測量的問題?？此坪檬?，但弊已伏其中了。因?yàn)楣艿罉O大，十之八九不可能具有較長直管段，管內(nèi)流速分布必然極其復(fù)雜（圖4）、不僅沒有規(guī)律，且有漩渦，怎么可能僅測一點(diǎn)或幾點(diǎn)流速來涵蓋整個截面的流速，準(zhǔn)確地測量流量呢？因此公式中的平均流速 ，是很難用插入式流量計(jì)得到的，不少廠商只談流速準(zhǔn)確度而回避流速分布，有意或無意誤導(dǎo)了用戶。

圖4   雙彎頭后的流速分布

圖5  均速管測量原理圖

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    ○2插入式流量儀表
        1、測點(diǎn)速 
         通過測一點(diǎn)流速推算流量*8 
         凡是可測流速的儀表，如皮托管；雙文丘里管；測管；插入式渦街、渦輪；熱式------均可成為這類儀表。 
        特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，安裝維修方便，壓損小，價(jià)格便宜，但準(zhǔn)確度不可能高。 
        廠商宣傳在風(fēng)洞中標(biāo)定僅是流速，由于管道內(nèi)流速分布十分復(fù)雜，無助于提高流量準(zhǔn)確度*9。
        2、測直線上多點(diǎn)流速 *10  
        主要為均速管（圖5）、熱式。 
        均速管問世已四十年，在橫截面性狀上不斷推陳出新，不少于十余種，廠商都大肆炒作其優(yōu)越性。其實(shí)均速管的應(yīng)用必需與管道相結(jié)合，否則它就不是流量計(jì)。影響測量準(zhǔn)確度的因素主要應(yīng)該是管道*11，它的前直管段長度是否足夠長（流速分布），及管道內(nèi)徑是否精確。而廠商往往回避這個問題。均速管的截面形狀最初為圓形，因“阻力危機(jī)”問題，出現(xiàn)了菱形、彈頭形----十多種形狀，其實(shí)就測量準(zhǔn)確度而言，截面形狀的影響相對于現(xiàn)場應(yīng)用條件是很小的，廠家的宣傳往往過分夸大其詞。 
        當(dāng)管徑大至1~2米；流速大于 10m/s,雷諾數(shù)Re一般將大于106,已越過“阻力危機(jī)” ，則流速計(jì)截面仍可用圓管，如當(dāng)前火電廠一次風(fēng)管口徑已達(dá)4~5米，完全沒有必要選用均速管，在國外已有成功的案例*12 。.

        ○3影響準(zhǔn)確度的因素（以差壓式為例）
        
        式中    為速度分布系數(shù)；   阻塞系數(shù)； 干擾系數(shù)； 管道截面積
        輸出差壓； 流體密度； 流速計(jì)系數(shù)

        (1) 速度分布系數(shù)   是在充分發(fā)展紊流條件下，由管壁粗糙度與Re所引起的誤差的修正系數(shù)，基本可以定量分析，帶來的誤差大約在1~3%之間；
        (2) 阻塞系數(shù)   是由于插入式儀表的測量桿（或均速管）及測量頭，其迎風(fēng)截面將改變管內(nèi)的流速分布而引起的測量誤差。研究表明：如果阻塞比S（儀表在管內(nèi)的迎風(fēng)截面/管道截面）小于0.02可忽略不計(jì);  0.02<S<0.06可以修正，S>0.06時，尚缺乏修正數(shù)據(jù)。
        (3)干擾系數(shù)   是由于阻力件的影響，流速分布為非充分發(fā)展紊流，直管段長度又不足，流速分布沒有規(guī)律。由于阻力件及其組合成千上萬，難以模擬重現(xiàn)，目前還無法定量進(jìn)行修正，這是插入式流量儀表最不確定的因素，也是主要的誤差源。
        ○4主要技術(shù)參數(shù)
        (1)準(zhǔn)確度  在很理想情況下，可達(dá)±2~3%；而在直管段較短（如火電廠）流量誤差可達(dá)±30%以上，甚至完全無法測量。
        (2)重復(fù)性  可以達(dá)到1%。
        (3)工況上限  壓力40mpa，溫度500℃~600℃。
        (4)壓損很小，僅幾十Pa。
        (5)口徑可低至25毫米，高至9米。
        (6)結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，性價(jià)比高。
        (7)安裝維護(hù)簡便，可不斷流進(jìn)行。
        ○5應(yīng)用概況
        近40年以來，插入式流量儀表以其結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)廉、安裝維護(hù)簡便、壓損小等特點(diǎn)深為用戶歡迎，得到了很大的發(fā)展，在鋼鐵、冶金、電力、石化、市政工程-----等行業(yè)被廣泛采用。但由于準(zhǔn)確度低，廠商過分炒作，準(zhǔn)確度難以達(dá)到士1%，使用中問題不少，特別強(qiáng)調(diào)的是不宜作為核算計(jì)量儀表；但如果現(xiàn)場條件不是過于苛刻，流場不存在漩渦，其重復(fù)性可能較好，仍可用于工控、監(jiān)測系統(tǒng)。
        7、新型節(jié)流流量儀表
        1.背景：節(jié)流流量儀表由于可耐惡劣工況，成本較低，使用已有一百余年，積累了大量數(shù)據(jù)，有較成熟的國際、國家標(biāo)準(zhǔn)，且可干標(biāo)，長期占流量儀表市場的首位。但它最大的缺點(diǎn)是要求較長的直管段，才能獲得較高的準(zhǔn)確度，特別是2003年ISOTC30公布了新標(biāo)準(zhǔn)ISO5167后，要求更長的直管段，才能獲得較高的準(zhǔn)確，使其矛盾更為突出，迫切需要研發(fā)一種新型節(jié)流流量儀表。這種儀表無需較長直管段，仍可保持較高的準(zhǔn)確度。
        2.近十年的發(fā)展歷程
        ○1環(huán)形通道流量儀表*13、*14 1986年美國McCrometer公司推出了內(nèi)錐式流量儀表，主要是為了解決測高爐、焦?fàn)t煤氣這一類粘污流體，應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)其環(huán)形通道具有整流作用，在直管段不足條件下仍具有較高準(zhǔn)確度的特點(diǎn)。而在我國前幾年由于過熱地宣傳，到處濫用，造成了多起重大事故，市場急劇下降，斷送了它的發(fā)展前景。但內(nèi)錐流量儀表的整流優(yōu)點(diǎn)仍應(yīng)肯定，不宜封殺。只要改進(jìn)一些結(jié)構(gòu)，仍不失為一種性能良好的流量儀表，如：后來研發(fā)的槽道式、梭式流量儀表、內(nèi)文丘里管----等。
        ○2調(diào)整孔板*15  為解決流量測量要取得較高準(zhǔn)確度而減小必需的直管段長度， IS0TC30一直建議采用流動調(diào)整器。但流動調(diào)整器本身就需要2D長度，安裝前后又需3～4D，現(xiàn)場應(yīng)用仍有困難。2002年美國Rosemount公司首先推出了將流動調(diào)整器與節(jié)流件合二而一的四孔孔板的調(diào)整孔板，在前直管段長度為5D時，準(zhǔn)確度可達(dá)±0.5%；為2D時，準(zhǔn)確度可達(dá)±1%。首創(chuàng)了這類流量儀表的理念。
        ○3.平衡式流量儀表*16 繼調(diào)整孔板之后，2004年美國A+Flowtek公司推出了“平衡式流量儀表”，2007年進(jìn)入中國。據(jù)稱前后直管段長度僅需0.5D，準(zhǔn)確度可達(dá)±0.5%。這種宣傳似有些誤導(dǎo)用戶，因?yàn)樗膬x表較長，其節(jié)流件（圖6B）前即有不低于5D長度的管道，是要占直管段長度的，僅說二個法蘭之間的距離顯然是不合理的，而且缺乏應(yīng)有的測試數(shù)予以驗(yàn)證。
        ○4.整流式流量儀表：我國天津某公司根據(jù)上述的理念，于2008年進(jìn)行了近一年的研發(fā)、測試，其結(jié)構(gòu)不同于美國A+Flowtek公司的平衡式（圖6A、6C）。測試數(shù)據(jù)表明：在前直管段為2D時，準(zhǔn)確度可達(dá)±1%，如為5D，準(zhǔn)確度可達(dá)±0.3%，β值建議取0.5～0.65之間。
在前直管段長度約30D的條件下，對圖3所示的三種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了流出系數(shù)的重復(fù)性、不確定度、線性度的測試比較。
表1三種結(jié)構(gòu)多孔整流式節(jié)流裝置試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比（直管段長度30D）

        從表1的測試數(shù)據(jù)表明：6A的技術(shù)性能優(yōu)于6B，6C與6B相差無幾。

圖6  平衡式、整流式節(jié)流流量儀表

        ○5型式多樣，性能難分伯仲。以上的這些節(jié)流式流量儀表（調(diào)整孔板、平衡式、整流式…..）均具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠，加工簡單易行，使用中都有對前直管段要求不高、又保持較高準(zhǔn)確度的優(yōu)點(diǎn)。目前還很難說哪一種產(chǎn)品具有顯著的優(yōu)勢而獨(dú)傲群雄，更不能說是某家獨(dú)創(chuàng)。
        2推廣應(yīng)用的關(guān)鍵*17   近七、八年以來，新型節(jié)流流量儀表發(fā)展很快，加上廠商的炒作，大有取代標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流儀表之勢。但它終究還是個新生事物，在研發(fā)、生產(chǎn)及應(yīng)用中缺乏經(jīng)驗(yàn)，無序的生產(chǎn)與濫用勢必會埋下事故隱患，（2005年大連內(nèi)錐事故應(yīng)為前車之鑒）。這種炒作以謀取暴利的做法已引起業(yè)內(nèi)專家的憂慮，在肯定創(chuàng)新的前提下應(yīng)盡快制定標(biāo)準(zhǔn)，為此建議如下：
        ○1節(jié)流件標(biāo)準(zhǔn)化   優(yōu)化當(dāng)前推出的各種“多孔孔板”節(jié)流件，只有這樣才能簡化測試項(xiàng)目。
        ○2積累測試數(shù)據(jù)   標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流流量儀表的標(biāo)準(zhǔn)制定，花費(fèi)了幾十年時間，積累了成千上萬在試驗(yàn)室測試的數(shù)據(jù)才可能制定標(biāo)準(zhǔn)。切不可隨心所欲、閉門造車地制定標(biāo)準(zhǔn)，必需建立在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上。C. Hodges提出了一些建議以縮短這個過程*18。
        ○3阻力件影響試驗(yàn)  測試首先要在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)室中進(jìn)行，然后還需在不同的阻力件，不同的安裝長度下，
用數(shù)據(jù)來說明保證較高準(zhǔn)確度所必要的直管段長度。

（轉(zhuǎn)載）