流量計的發展史

流量計的發展流量測量的發展可以追溯到古代的水利工程和城市供水系統。 古羅馬凱撒時代，用小孔測量居民飲用水的水量。 公元前1000年左右古埃及用堰法測量了尼羅河的流量。 我國都江堰水利工程應用寶瓶口水位觀測水量大小等。 17世紀的特里切利為差壓式流量計奠定了理論基礎。 這是流量測量的里程碑。 從此，18、19世紀開始形成流量測量的多種儀器雛形，如堰、示蹤法、皮托管、文丘里管、容積、渦輪機、靶式流量計等。 20世紀由于對工藝工業、能源計量、城市公共事業流量測量的需求激增，促進了儀表的快速發展，微電子技術和計算機技術的飛躍發展大大推動了儀表的更換，新型流量計如雨后竹筍般出現。 迄今為止，已有數百種流量計投入市場，現場使用有望解決很多困難的課題。 我國開展近代流量測量技術工作緩慢，早期需要的流量計是從國外進口的。 由于流量測量是研究物質量的科學，質量相互變化規律是事物發展的基本規律，因此其測量對象不僅限于傳統意義上的管道液體，在必須把握量的地方還存在流量測量的問題。 流量、壓力、溫度分為三個檢測參數。 對于一定的流體，如果知道這3個參數就可以計算出其具有的能量，在能量變換的測量中必須檢測出這3個參數。 由于能量轉換是所有生產過程和科學實驗的基礎，因此與流量、壓力、溫度計一樣，zui得到廣泛應用。 2、流量計的應用領域流量測量技術和儀表的應用包括以下幾個領域。 一、工業生產過程流量計是過程自動化儀表和裝置中的一大類儀表，廣泛應用于冶金、電力、煤炭、化工、石油、交通、建筑、輕紡、食品、醫藥、農業、環境保護和人民日常生活等國民經濟各個領域，發展工業農業生產，節約能源，改善產品質量，提高經濟效益和管理水平的重要工具是國民經濟的 過程自動化儀表和裝置有兩個作用:作為過程自動化控制系統的測量儀表和測量材料量的總量表。 二、能量計量能源分為一次能源(煤、原油、煤層氣、油氣和天然氣)、二次能源(電力、焦炭、人工氣體、成品油、液化油氣、蒸汽)和載體工程(壓縮空氣、氧、氮、氫、水)等。 能源計量是科學管理能源、實現節能消耗、提高經濟效益的重要手段。 流量計是能源計量儀器的重要組成部分，水、人工氣、天然氣、蒸汽和油品等常用能源使用非常龐大的流量計，它們是能源管理和經濟核算中不可或缺的工具。 三、環境保護工程煙氣、廢液、污水等排放嚴重污染大氣和水資源，嚴重威脅人類生存環境。 國家以可持續發展為國策，環境保護是21世紀的zui大課題。 控制空氣和水污染，必須加強管理。 管理的基礎是對污染量的定量控制。 我國是以煤炭為主要能源的國家，全國有數百萬煙囪不斷向大氣排放煙霧。 控煙是根治污染的重要項目，必須為每個煙囪設置煙霧分析儀和流量計，構成連楠排放監測系統。 煙流量多的原因很難，其難易度為煙囪尺寸大、形狀不規則、氣體成分變化不定、流速范圍廣、污染、灰塵、腐蝕、高溫、無直管段等。 四、交通運輸有鐵路、航空、水上運輸、管道運輸五種方式。 其中管道運輸已經存在，但應用并不普遍。 隨著環境問題的突出，管道運輸的特點引起了人們的重視。 管道運輸必須配備流量計，它是控制、分配和調度的目的，也是安全監測和經濟計算的必備工具。 五、生物技術在21世紀迎來了生命科學的世紀，以生物技術為特色的產業迅速發展。 在生物技術中，血液、尿液等需要測量的物質很多。 儀器開發的難易度極高，品種也很多。 六、科學實驗科學實驗所需的流量計不僅數量多，品種也非常繁瑣。 100種統計流量計中大部分是科學研究所必需的，尚未批量生產，已經在市場上銷售，許多科研機構和大型企業設立專門小組開發專用流量計。 七、海洋氣象、河湖等區域為開放流道，一般測量流速，推算流量。 流速計和流量計所依據的物理原理和流體力學的基礎是共通的，但儀表的原理、結構和使用條件有很大差異。 3、流量計的種類是測量管路中流體流量(單位時間內通過的流體體積)的儀表。 有轉子流量計、節流式流量計、狹縫流量計、容積流量計、電磁流量計、超聲波流量計、堰等。 流量測量方法和儀表的種類很多，分類方法也很多。 迄今，工業用流量計的種類已達60多種。 品種之所以這么多，是因為迄今為止還沒有找到適用于任何流體、任何微波爐、任何流動狀態、任何使用條件的流量計。 這60多種流量計，對任何產品都有其特定的適用性，也有其局限性。 按測量對象分為封閉配管和明渠兩種測量目的可分為總量測量和流量測量，其儀表分別稱為總量計和流量計[2]。 總量表是對一定期間內在配管中流動的流量進行測量，將暫時流動的總量除以該時間而得到的商，實際上在流量表中也具備累計流量裝置，作為總量表使用，在總量表中也具備流量發送裝置。 因此，嚴格意義上將流量計和總量表分開是沒有現實意義的。 測量原理有力學原理、熱學原理、聲學原理、電氣原理、光學原理、原子物理學原理等。 根據目前zui的流行、zui的廣泛分類法，分為容積式流量計、差壓式流量計、浮子流量計、渦輪流量計、電磁流量計、流體振動流量計的渦街流量計、質量流量計和插入式流量計、探針式流量計，闡述各自流量計的原理、特點、應用概況和國內外的發展情況。 3.1差壓式流量計是根據安裝在配管上的流量檢測器產生的差壓，根據已知的流體條件、檢測器和配管的幾何尺寸計算流量的儀表。 差壓式流量計由一次裝置(檢測器)和二次裝置(差壓轉換和流量指示器)構成。 通常，將節流流量計、文丘里流量計、均速管流量計等差壓式流量計分類為檢測器。 二次裝置為各種機械、電子、機電式差壓表，差壓變送器和流量指示器。 發展為三化(系列化、通用化、標準化)程度高、種類大的儀表，既可測量流量參數，也可測量其他參數(壓力、物置、密度等)。 差壓式流量計的檢測器根據其作用原理分為節流裝置、水力阻力式、離心式、動壓子式、動壓子增益式、噴流式等幾類。 根據標準化的程度，檢測元件可以分為標準和非標準兩種。 所謂標準的檢查品，只要按照標準的文件進行設計、制造、設置、使用，就可以在實際流程中確定流量值，估計測量誤差。 非標準檢驗品是成熟度差、不屬于國際標準的檢驗品。 差壓式流量計是一種應用zui的廣泛流量計，在各種流量計中使用量占首位。 近年來，由于出現了各種新型流量計，其使用量百分比逐漸下降，但仍然是zui的重要流量計。 優點: (1)zui多孔板式流量計結構牢固，性能穩定，壽命長；(2)應用范圍廣，迄今沒有任何類型的流量計可比；(3)檢測器和變送器、顯示器分別由不同廠家生產，便于規模經濟生產。 缺點: (1)測量精度普遍低；(2)范圍狹窄，一般只有3:1~4:1；(3)現場設置條件高；(4)壓損大(指節流孔、噴嘴等)。 注:新產品:引進美國航天局開發的平衡流量計，該流量計的測量精度是傳統節流裝置的5-10倍，*壓力損失的1/3。 壓力恢復快2倍，zui的小直管段小到1.5D，安裝和使用方便，可大幅度減少流體運行的能力消耗。 應用概況:差壓式流量計的應用范圍特別廣，在封閉配管的流量測量中應用了各種對象，如流體面:單相、混相、清潔、污垢、粘性流等工作狀態面:常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫等管徑:從數mm到數m的流動條件有亞音速、音速、脈動流等。 在各工業部門的使用量約占流量計總使用量的1/4~1/3。 3.2浮子流量計也稱為轉子流量計，是可變面積式流量計[5]的一種，在從下向上擴大的垂直錐形管中，由于圓形橫截面的浮子的重力由液體動力承受，浮子能夠在錐形管內自由上升和下降。 浮子流量計僅次于差壓式流量計的應用范圍zui，在小、微流量方面具有重要作用。 80年代中期，日本、西歐、美國的銷售額占流量計的15%~20%。 中國產量1990年估計為12萬~14萬臺，其中95%以上是玻璃錐形流量計。 特點: (1)玻璃錐管浮子流量計結構簡單，使用方便，應力弱，有玻璃管易損壞的大風險；(2)適用于小管徑和低流速；(3)壓力損失低。 3.3容積式流量計容積式流量計，又稱定量流量計，又稱PD流量計，是流量計中精度zui較高的流量計。 這是利用機械測量元件將流體連續分割成單一已知的體積部分，根據該體積部分的流體被測量室陸續充滿、排出的次數來測量流體體積的總量。 容積式流量計按其測量元件分為橢圓齒輪流量計、刮板流量計、雙轉子流量計、旋轉活塞流量計、往復活塞流量計、盤流量計、液封滾筒流量計、濕式氣體量計、膜式氣體量計等。 優點: (1)安裝計量精度高的(2)配管的條件不影響計量精度；(3)可用于高粘度液體的測量；(4)范圍寬的；(5)直讀式儀表不需要外部能量即可累計，總量清楚，操作簡單。 缺點: (1)結果復雜，體積龐大；(2)被測介質的種類、口徑、介質的動作狀態極限大；(3)在高低溫時不適用；(4)大部分儀器只適用于潔凈單相流體；(5)產生噪音和振動。 應用概況:容積式流量計與差壓式流量計、浮子流量計并列的3種使用量zui大的流量計，常用于高價介質(油品、天然氣等)的總量測量。 工業發達國家近年來PD流量計(家用燃氣表和家用水表除外)的銷售金額占流量計的13%~23%，我國約占20%，1990年年產量(家用燃氣表除外)估計為34萬臺，其中橢圓齒輪式和腰輪式分別約占70%和20%。 3.4渦輪流量計是速度式流量計的主要種類，是使用多葉片的轉子(渦輪)感知流體的平均流速，導出流量和總量的計量器。 一般也可以由傳感器和顯示器這兩個部分構成，成為一體型。 渦輪流量計和容積式流量計、科里奧利質量流量計在流量計中被稱為三種重現性、精度zui佳的產品，作為十種流量計之一，其產品發展到多品種、多系列的批量生產規模。 優點: (1)高精度，在所有流量計中屬于zui流量計的(2)重現性好的(3)零點漂移，抗干擾性好的(4)范圍寬的(5)緊湊的結構。 缺點: (1)不能長期維持校準特性；(2)流體物性對流量特性有很大影響。 應用概況:渦輪流量計是石油、有機液體、無機液體、液化氣、天然氣和低溫流體在歐洲和美國統一的，渦輪流量計僅次于節流孔流量計，荷蘭天然氣管線采用2600多臺不同尺寸，壓力為0.8~6.5MPa的燃氣輪機流量計，是優秀的天然氣計量計 3.5電磁流量計電磁流量計是根據法拉德電磁感應法則制造的測量導電液體的儀器。 電磁流量計具有一系列優越的特性，可解決其他流量計難以應用的問題，如污流、腐蝕流的測量。 70、80年代的電磁流量在技術上有很大的突破，成為廣泛應用的流量計，在流量計中使用量的百分比在上升。 優點: (1)測量通道為光滑的直管，適于測量不堵塞的含有固體粒子的液固二相流體，如紙漿、泥、污水等

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