孔板流量計(jì)是根據(jù)孔板原理測量氣體、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)的測量原理飽和孔板流量測量在80年代人們普遍采用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)，但從流量儀表發(fā)展?fàn)顩r來看，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)來測量飽和孔板流量，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)較大易造成測量值偏低。而孔板流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡單，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)飽和孔板測量量程比可達(dá)30比1。因此，隨著孔板流量計(jì)測量技術(shù)的成熟，孔板流量計(jì)的使用越來越受到人們的青睞。
孔板流量計(jì)是應(yīng)用流體振蕩原理來測量流量的，流體在管道中經(jīng)過渦街流量變送器時(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（Karman）渦街原理測量氣體、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)的測量原理飽和孔板流量測量在80年代人們普遍采用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)，但從流量儀表發(fā)展?fàn)顩r來看，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)來測量飽和孔板流量，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)較大易造成測量值偏低。而孔板流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡單，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)飽和孔板測量量程比可達(dá)30比1。因此，隨著孔板流量計(jì)測量技術(shù)的成熟，孔板流量計(jì)的使用越來越受到人們的青睞。
孔板流量計(jì)是應(yīng)用流體振蕩原理來測量流量的，流體在管道中經(jīng)過渦街流量變送器時(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量更加精準(zhǔn)可靠。
4、 電池供電型無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，因而可以通過配接不同的管道直徑，來監(jiān)控不同大小的流量，監(jiān)控流量的大小幾乎沒有限制。
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)流體幾乎沒有壓力損失，在很多場合下，直接取代壓力開關(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件產(chǎn)生的差壓、已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來測量流量的儀表。是早期大量使用的一種測量流量的計(jì)量儀表。差壓式流量計(jì)由三部份組成：(1)將被測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)測量差壓值的差壓儀或差壓變送器及顯示儀表。通常以檢測件的型式對(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，測量范圍度窄，一般為3：1或4：1，測量的重復(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)按被測介質(zhì)的性質(zhì)和參數(shù)確定，其內(nèi)徑不小于6mm，長度***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)管長度超過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進(jìn)行測量的體積流量儀表。一般分為玻璃和金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)，作為直觀流動(dòng)指示或測量度要求不高的現(xiàn)場指示儀表，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量管外加熱體)之間熱量交換關(guān)系來測量流量的儀表。熱式質(zhì)量流量計(jì)目前主要用于測量氣體。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量。 典型應(yīng)用：
(1)工業(yè)管道中氣體流量測量；
(2)燃?xì)膺^程中空氣流量測量；
(3)煙囪排出的煙氣流量測量；
(4)水處理中瀑氣流量測量；
(5)水泥，卷煙，玻璃廠生產(chǎn)過程中氣體流量測量壓縮空氣流量測量；
(6)天然氣，煤氣，液化氣，火炬氣，氫氣等氣體流量測量；
(7)鋼鐵廠加氣流量測量。
7.2 分類
熱式流量儀表主要有兩種：
(1)利用流動(dòng)流體傳遞熱量改變測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)具有中等測量度，適用于低流速范圍測量，因其響應(yīng)時(shí)間長，不適應(yīng)脈動(dòng)流流量測量在測量氣體時(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(水平、垂直或傾斜)安裝，其性能不受安裝姿勢影響，通常認(rèn)為熱分布式無上下游直管段長度要求，但應(yīng)注意帶測量管的浸入式流量傳感器和插人式儀表需要一定長度前置直管段。
8 幾種流量儀表應(yīng)用和發(fā)展動(dòng)向
8.1 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)(CMF)國外已發(fā)展30余系列，各系列開發(fā)在技術(shù)上的著眼點(diǎn)在于流量檢測測量管結(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；增加測量管撓度，提高靈敏度；改善測量管應(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，使用領(lǐng)域日益擴(kuò)展，80年代后期起在各國流量儀表銷售金額中已占16%~20%。我國近年發(fā)展迅速，1994年銷售估計(jì)為6500~7500臺(tái)。國內(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年代后期起在各國流量儀表銷售金額中已占4%~6%。1992年世界范圍估計(jì)銷售量為3.54.8萬臺(tái)，同期國內(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)過去主要是熱分布式，應(yīng)用于氣體小流量測量，較多應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)，熱處理爐、分析儀器等氫、氧、氨等流量測量和控制以及閥門制造過程中測定泄漏量等。國外近年熱消散效應(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元件組成的檢測桿，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。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，液化氣注入過程中液流測量和控制。
(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)也不需要過多的管道，即使是在特殊的場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。未來熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的發(fā)展趨勢還是注重技術(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)展趨勢會(huì)是非常好，相信只要在我們能在這樣好的形勢下把握好機(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)到了無比卓越程度的傳感元件。
9 結(jié)束語
流量儀表大都需要適合的測量介質(zhì)和工況條件為依托方可發(fā)揮正確作用，只有優(yōu)勢而沒有缺點(diǎn)的流量儀表現(xiàn)今是不存在的，合理的選擇儀表對(duì)于現(xiàn)場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、使用流量測量方法和儀表，必須熟悉流量儀表和生產(chǎn)過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。總之，沒有一種測量方式或流量計(jì)對(duì)各種流體及流動(dòng)情況都能適應(yīng)的。不同的測量方式和結(jié)構(gòu)，要求不同的測量操作、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，通過測量旋渦頻率就可以計(jì)算出流過旋渦發(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為流體流過旋渦發(fā)生體的截面積。應(yīng)用場合 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。
