流量测量技术综述

流量测量技术综述

摘要：本文说明了流量测量技术在工业生产中的重要性，写出了流量测量方法的分类及相关概念。分析流量测量技术的发展现状及趋势，对四种常用流量计的机构及原理进行研究。介绍了流量测量技术在电厂中的应用，并写出了流量计的选型需要考虑因素。对流量测量技术进行综述。

关键字：流量测量流量计原理选型趋势

1 引言

流量测量是工业过程测量中的一个重要参数。在工业生产中承担着两类重要任务：其一为流体物资贸易核算储运管理和污水废气排放控制的总量计量；其二为流程工业提高产品质量和生产效率，降低成本以及水利工程和环境保护等作必要的流量检测和控制。

流量测量涉及广泛的应用领域。过程测量、能源计量、环境保护、交通运输等高耗能领域对流量测量的需求急速增长，为流量测量技术提出了新的要求。不仅要求流量测量仪表耐高温高压，而且能自动补偿参数变化对测量精度的影响，从节约能源、成本核算、贸易往来及医药卫生等方面的特殊要求考虑，要求流量测量精度高、压损小、可靠性高。新技术、新器件、新材料和新工艺及新软件的开发应用，使得流量计的测量准确度越来越高，流量的测量范围越来越广。同时流量计对测量介质的要求在降低，适用范围也越来越宽，智能化程度及可靠性得到了很大的提高。

2 流量的测量

2.1 流量测量的概念及方法分类

介质在单位时间内通过给定的通道或管道横截面的量叫做通过该截面的流量。流量的读数可以是质量单位或容积单位。流量也是总量除以时间的商。反之，总量可以看作流量与时间的积。流量与总量都是物理量，彼此通过时间相联系。

流量测量方法大致可以归纳为以下四种：利用伯努利方程原理，通过测量流体差压信号来反映流量的差压式流量测量法，用这种方法制成的仪表如转子流量计、靶式流量计、弯管流量计等；通过直接测量流体流速来得出流量的速度式流量测量法，用这种方法制成的仪表如涡轮流量计、涡街流量计、电磁流量计、超声波流量计等；利用标准小容积来连续测量流量的容积式测量，用这种方法制成的仪表如椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板流量计等；以测量流体质量流量为目的的质量流量测量法，用这种方法制成的仪表如热式质量流量计、科氏质量流量计、冲量式质量流量计等。

2.2 国内外新成果举例

2007年清华大学高晋元教授发表《参数估计法测量两相流流速》一文，提出运用模型参数估计可直接辨识随机流动噪声的渡越时间，能起到在时域对传感器信号进行预滤波的作用，推动了我国在相关流量测量技术上的进步。

巴西的Pereira所设计的改进的音速喷嘴是一种新型的音速文丘里喷嘴。它的喉部和扩散管是分别加工的，因此便于制造，而且测量各部件的几何形状和尺寸也更方便；俄罗斯Kopp 等人的基于流体动力学效应实现转子悬浮的速度式流量传感器，十分引人注目；日本Yamada等人将铠装温度计插在孔板的差压检测部位，并测试其对差压测量值的影响，结果发现对差压测量放几乎没有影响。这就使带温压自动补偿功能的差压变送器的开发成为可能。

3 常用流量计简介

3.1 节流式流量计

节流式流量计是一种典型的差压流量计。是目前工业生产中用来测量气体、液体和蒸汽流量的最常用的一种流量仪表。节流式流量计通常由能将流体流量转换成差压信号的节流装置及测量差压并显示流量的差压计组成。如图1所示。

节流式流量计基于流体流经管内固定的节流元件时，在节流件前后产生了差压，根据测量与流量有一定关系的差压而确定被测流量的

大小。

测量原理：把流体流动方程和连续性方程联立得到体积流量公式如下：

式中：

p1、p2—选定两截面上流体的静压力；

u1、u2—选定两截面上流体的平均流速；

ρ1、ρ2—选定两截面上流体的密度；

D、d'—选定两截面上流束直径；

由上式可知，在节流元件确定条件下，体积流量与差压成正比，通过差压检测装置检测差压