昌暉儀表本文對差壓式流量計(jì)、電磁流量計(jì)、渦街流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、文丘里管、阿牛巴流量計(jì)、皮托管這其中常見流量計(jì)工作原理及在流量測量中的應(yīng)用做簡單介紹，增長大家流量計(jì)方面知識(shí)。
1、差壓式流量計(jì)
差壓式流量計(jì)是應(yīng)用非常廣泛的一類流量測量儀表，約占流量測量儀表總數(shù)的70%。它由節(jié)流裝置和差壓變送器兩部分組成，充滿圓管的流體流經(jīng)節(jié)流件(如孔板)時(shí)，流束在孔板處形成局部收縮，由于流速增加、靜壓力降低而在孔板前后產(chǎn)生壓差，這一壓差與流量的平方成正比。
孔板流量計(jì)又稱為差壓式流量計(jì)，由一次檢測件(節(jié)流件)和二次裝置(差壓變送器和流量積算儀)組成，應(yīng)用于氣體、蒸汽和液體的流量測量。具有結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、性能穩(wěn)定、使用可靠等特點(diǎn)?？装骞?jié)流裝置是標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件，可不需標(biāo)定直接依照下列國家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)。
①國家標(biāo)準(zhǔn)GB 2624-2006流量測量節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)安裝和使用。
②國際標(biāo)準(zhǔn)IS0 5167國際標(biāo)準(zhǔn)組織規(guī)定的各種節(jié)流裝置。
③化工部標(biāo)準(zhǔn)GJ 516-87G-HK06。
充滿管道的流體流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流裝置，在節(jié)流件附近造成局部收縮，流速增加，在其上、下游兩側(cè)產(chǎn)生靜壓力差(見圖1)。
圖1 流體流經(jīng)節(jié)流器件時(shí)壓力和流速的變化情況
在已知有關(guān)參數(shù)的條件下，根據(jù)流動(dòng)連續(xù)性原理和伯努利方程可以推導(dǎo)出壓差與流量之間的關(guān)系而求得流量。
式中，P為流量節(jié)流裝置前后的壓差，q為瞬時(shí)流量。由于流體的性質(zhì)所決定，節(jié)流裝置測得的壓差與流量的關(guān)系是平方及平方根的關(guān)系。目前，應(yīng)用較廣的幾種典型的流量測量設(shè)備有電磁流量計(jì)、渦街流量計(jì)、超聲波流量計(jì)等，以下分別介紹。
2、電磁流量計(jì)
電磁流量計(jì)(E1etromagnetic Flowmeters，簡稱EMF)是20世紀(jì)50-60年代隨著電子技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的新型流量測量儀表。電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制成的，電磁流量計(jì)是用來測量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，電磁流量計(jì)目前已廣泛地被應(yīng)用于工業(yè)過程中各種導(dǎo)電液體的流量測量，如各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì)；電磁流量計(jì)各種漿液流量測量，形成了獨(dú)特的應(yīng)用領(lǐng)域。
在結(jié)構(gòu)上，電磁流量計(jì)由電磁流量傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成。傳感器安裝在工業(yè)過程管道上，它的作用是將流進(jìn)管道內(nèi)的液體體積流量值線性地變換成感應(yīng)電勢信號(hào)，并通過傳輸線將此信號(hào)送到轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器安裝在離傳感器不太遠(yuǎn)的地方，它將傳感器送來的流量信號(hào)進(jìn)行放大，并轉(zhuǎn)換成與流量信號(hào)成正比的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸出，以進(jìn)行顯示、累積和調(diào)節(jié)控制。
圖2 電磁流量計(jì)測量基本原理
電磁流量計(jì)測量原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。流量計(jì)的測量管是內(nèi)襯絕緣材料的非導(dǎo)磁合金短管。兩只電極沿管徑方向穿通管壁固定在測量管上。其電極頭與襯里內(nèi)表面基本齊平。勵(lì)磁線圈由雙方波脈沖勵(lì)磁時(shí)，將在與測量管軸線垂直的方向上產(chǎn)生一磁通量密度為B的工作磁場。此時(shí)，如果具有一定電導(dǎo)率的流體流經(jīng)測量管，將切割磁力線感應(yīng)出電動(dòng)勢E。電動(dòng)勢E正比于磁通量密度B、測量管內(nèi)徑d與平均流速U的乘積。電動(dòng)勢E(流量信號(hào))由電極檢出并通過電纜送至轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器將流量信號(hào)放大處理后，可顯示流體流量，并能輸出脈沖，模擬電流等信號(hào)，用于流量的控制和調(diào)節(jié)。
E=KBdu ，式中E-電極間的信號(hào)電壓，V；K為系數(shù)；B為磁通密度，T；d為測量管內(nèi)徑，m；u為平均流速，m/s；式中，K、d為常數(shù)，由于勵(lì)磁電流是恒流的，故B也是常數(shù)，則由E=KBdu可知，體積流量Q與信號(hào)電壓E成正比，即流速感應(yīng)的信號(hào)電壓E與體積流量Q成線性關(guān)系。因此，只要測量出E,就可確定流量Q,這是電磁流量計(jì)的基本工作原理。
由E=KBdu可知，被測流量體介質(zhì)的溫度、密度、壓力、電導(dǎo)率、液固兩相流體介質(zhì)的液固成分比等參數(shù)不會(huì)影響測量結(jié)果。至于流動(dòng)狀態(tài)只要符合軸對稱流動(dòng)(如層流或者紊流)就不會(huì)影響測量結(jié)果。因此，電磁流量計(jì)是一種真正的體積流量計(jì)。對于制造商和用戶來說，只要用普通的水實(shí)際標(biāo)定后就可以測量其他任何導(dǎo)電流體介質(zhì)的體積流量，而不需要任何修正。這是電磁流量計(jì)的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)，是其他任何流量計(jì)所沒有的。測量管內(nèi)無活動(dòng)及阻流部件，因此幾乎沒有壓力損失，并且需要說明的是，必須使測量條件滿足下列假定：
①場是均勻分布的恒定磁場；
②被測流體的流速軸對稱分布；
③被測液體是非磁性的；
④被測液體的電導(dǎo)率均勻且各向同性。
圖3 模塊化電磁流量計(jì)
在我國電磁流量計(jì)生產(chǎn)廠家很多，經(jīng)過幾十年的技術(shù)模仿和創(chuàng)新，國產(chǎn)電流流量計(jì)品質(zhì)得到大幅度提升，有廠家已經(jīng)推出了品質(zhì)高和更人性化功能的“模塊化電磁流量計(jì)”，在此對這類產(chǎn)品僅做簡單介紹。
YR-DC11智能電磁流量計(jì)是國內(nèi)首款模塊化設(shè)計(jì)、帶視窗、在線更換核心部件、長度可調(diào)和故障自診斷的全智能型流量計(jì)，六大核心專利技術(shù)，與其他廠家生產(chǎn)的傳統(tǒng)模擬或智能電磁流量計(jì)有非常大的區(qū)別，尤其在測量精度可靠性、穩(wěn)定性、可以修改流量計(jì)量程、使用功能和使用壽命等方面。電磁流量計(jì)設(shè)計(jì)了帶背光寬溫的中文液晶顯示器，功能齊全實(shí)用、顯示直觀、操作使用方便。
模塊化電磁流量計(jì)的特點(diǎn)：
1、一體、分體兩用式，隨意選擇；
2、流體狀態(tài)可視，不再猜測（流量計(jì)內(nèi)的介質(zhì)是否滿管，通過視窗可見，一目了然）
3、長度自由調(diào)節(jié)，極大適應(yīng)現(xiàn)場（可以直接替代國內(nèi)外任何廠家產(chǎn)品，不用更改現(xiàn)場管道長度）；
4、在線帶壓可拆，便于維護(hù)（使用者可以在線更換流量計(jì)電極等部件，故障產(chǎn)品不用返廠，不耽誤生產(chǎn)）；
5、模塊化設(shè)計(jì)，售后零等待（輸入更換部件的參數(shù)，流量計(jì)CPU自動(dòng)調(diào)試到出廠狀態(tài)）；
6、進(jìn)一步智能，提供可靠保障（流量計(jì)帶故障自診斷，方便用戶直觀判斷故障所在部位和故障原因）；
圖4 帶視窗電磁流量計(jì)
電磁流量計(jì)選型參閱本站 http://www.hlxykdb.com/product/176.html 產(chǎn)品頁面。
3、渦街流量計(jì)
渦街流量計(jì)是在流體中安放一根(或多根)非流線形阻流體(bluffbody)，流體在阻流體兩側(cè)交替地分離釋放出兩串規(guī)則的旋渦，在一定的流量范圍內(nèi)旋渦分離頻率正比于管道內(nèi)的平均流速，通過采用各種形式的檢測元件測出旋渦頻率，就可以推算出流體的流量。
應(yīng)該看到，渦街流量計(jì)尚屬發(fā)展中的流量計(jì)，無論其理論基礎(chǔ)或?qū)嵺`經(jīng)驗(yàn)尚較差。至今最基本的流量方程經(jīng)常引用卡曼渦街理論，而此理論及其一些定量關(guān)系是卡曼在氣體風(fēng)洞(均勻流場)中實(shí)驗(yàn)得出的，它與封閉管道中具有三維不均勻流場旋渦分離的規(guī)律是不一樣的。至于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)更是需要通過長期應(yīng)用才能積累。一般流量計(jì)出廠校驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)室參考條件下進(jìn)行的，在現(xiàn)場偏離這些條件不可避免。工作條件的偏離到底會(huì)帶來多大的附加誤差至今在標(biāo)準(zhǔn)及生產(chǎn)廠資料中尚不明確。這些都說明流量計(jì)的迅速發(fā)展需要基礎(chǔ)研究工作必須跟上，否則在實(shí)用中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些預(yù)料不到的問題。
渦街流量計(jì)原理：在流體中設(shè)置旋渦發(fā)生體(阻流體)，從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡曼渦街(見圖5)，旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列。
圖5 渦街流量計(jì)原理
根據(jù)卡曼渦街原理，有如下關(guān)系式：
管道內(nèi)體積流量qv為：
式中K為流量計(jì)的儀表系數(shù)，單位為脈沖數(shù)/m3。K除了與旋渦發(fā)生體、管道的幾何尺寸有關(guān)外，還與斯特勞哈爾數(shù)有關(guān)。斯特勞哈爾數(shù)為無量綱參數(shù)，它與旋渦發(fā)生體形狀及雷諾數(shù)有關(guān)，圖6所示為圓柱狀旋渦發(fā)生體的斯特勞哈爾數(shù)與管道雷諾數(shù)的關(guān)系圖。
圖6 斯特勞爾數(shù)與雷諾數(shù)關(guān)系曲線
由圖6可見，在Re=2×104～7×105的范圍內(nèi)，Sr可視為常數(shù)，這是儀表正常工作范圍。當(dāng)測量氣體流量時(shí)，渦街流量計(jì)的流量計(jì)算式為：
式中qvm為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(0℃或20℃，101.325kPa)體積流量；Pn為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下絕對壓力；P工況下的絕對壓力；Tn標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下熱力學(xué)溫度；T為工況下氣體壓縮系數(shù)；Z為工況下氣體壓縮系數(shù)。
渦街流量計(jì)輸出的脈沖頻率信號(hào)不受流體物性和組分變化的影響，及儀表系數(shù)在一定雷諾系數(shù)范圍內(nèi)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關(guān)。但是在物料平衡及能源計(jì)量中需檢測質(zhì)量流量，這時(shí)流量計(jì)應(yīng)同時(shí)檢測體積流量和流體密度，流體物性和組分就會(huì)對流量計(jì)量產(chǎn)生直接影響。
圖7 智能渦街流量計(jì)
渦街流量計(jì)由傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成，如圖7所示。傳感器包括旋渦發(fā)生體、檢測元件、儀表表體等，轉(zhuǎn)換器包括前置放大器、濾波整形電路、DAC、輸出接口電路、端子、支架和防護(hù)罩等。近年來智能式流量計(jì)還把微處理器、顯示通信及其他功能模塊裝在轉(zhuǎn)換器內(nèi)。
渦街流量計(jì)選型參閱 http://www.hlxykdb.com/product/175.html
4、超聲波流量計(jì)
超聲波在流動(dòng)的流體中傳播時(shí)就載上流體流速的信息、因此通過接收到的超聲波就可以檢測出流體的流速，從而換算成流量。根據(jù)檢測的方式，可分為傳播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪聲法及，相關(guān)法等不同類型的超聲波流量計(jì)。超聲波流量計(jì)是近十幾年來隨著集成電路技術(shù)迅速發(fā)展才開始應(yīng)用的一種非接觸式儀表，適于測量不易接觸和觀察的流體以及大管徑流量。它與水位計(jì)聯(lián)動(dòng)可進(jìn)行敞開水流的流量測量。使用超聲波流量計(jì)不用在流體中安裝測量元件，故不會(huì)改變流體的流動(dòng)狀態(tài)、不產(chǎn)生附加阻力，儀表的安裝及檢修均可不影響生產(chǎn)管線運(yùn)行，因而是一種理想的節(jié)能型流量計(jì)。
目前的工業(yè)流量測量普遍存在著大管徑、大流量測量困難的問題，這是因?yàn)橐话懔髁坑?jì)隨著測量管徑的增大會(huì)引來制造和運(yùn)輸困難、造價(jià)提高、能損加大、安裝不便等缺點(diǎn)，超聲波流量計(jì)可避免這些缺點(diǎn)。因?yàn)楦黝惓暡髁坑?jì)均可管外安裝、非接觸測流，儀表造價(jià)基本上與被測管道口徑大小無關(guān)，而其他類型的流量計(jì)隨著口徑增加，造價(jià)大幅度增加。
超聲波流量計(jì)被認(rèn)為是較好的大管徑流量測量儀表，多普勒法超聲波流量計(jì)可測雙相介質(zhì)的流量，故可用于下水道及排污水等臟污流的測量。在發(fā)電廠中，用便攜式超聲波流量計(jì)測量水輪機(jī)進(jìn)水量、汽輪機(jī)循環(huán)水量等大管徑流量，比過去的皮托管流速計(jì)方便得多。超聲波流量計(jì)也可用于氣體測量。管徑的適用范圍從2cm到5m，從幾米寬的明渠、暗渠到500m寬的河流都可適用。
5、文丘里管
文丘里管(見圖8)是新一代差壓式流量測量儀表，其基本測量原理與標(biāo)準(zhǔn)孔板相同，是以能量守恒定律-伯努利方程和流動(dòng)連續(xù)性方程為基礎(chǔ)的流量測量方法。內(nèi)文丘里管由一圓形測量管和置入測量管內(nèi)并與測量管同軸的特型芯體所構(gòu)成。特型芯體的徑向外表面具有與經(jīng)典文丘里管內(nèi)表面相似的幾何廓形，并與測量管內(nèi)表面之間構(gòu)成一個(gè)異徑環(huán)形過流縫隙。流體流經(jīng)內(nèi)文丘里管的節(jié)流過程同流體流經(jīng)經(jīng)典文丘里管、環(huán)形孔板的節(jié)流過程基本相似。內(nèi)文丘里管的這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使之在使用過程中不存在類似孔板節(jié)流件的銳緣磨蝕與積污問題，并能對節(jié)流前管內(nèi)流體速度分布梯度及可能存在的各種非軸對稱速度分布進(jìn)行有效的流動(dòng)調(diào)整(整流)，從而實(shí)現(xiàn)了高精確度與高穩(wěn)定性的流量測量。
圖8 文丘里管
文丘里管按結(jié)構(gòu)分為內(nèi)藏式文丘里管和插入式文丘里管。在鋼鐵廠熱風(fēng)爐的助燃風(fēng)、冷風(fēng)、煤氣計(jì)量(高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣)及熱電廠的鍋爐一次風(fēng)、二次風(fēng)大管徑、低流速管道計(jì)測量中收到了良好的效果。解決了現(xiàn)行工業(yè)企業(yè)中低壓、大管徑、低流速各類氣體流量的精確測量，是一種測量范圍寬、安裝方便的流體測量裝置。
文丘里管測量原理：當(dāng)充滿管道的流體流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流件時(shí)，將在文丘里管喉頸處形成局部收縮，因而流速增加，靜壓力降低，于是在文丘里管喉頸前后便產(chǎn)生了壓差。流體流量愈大，產(chǎn)生的壓差愈大，這樣可依據(jù)壓差來衡量流量的大小。這種測量方法是以流動(dòng)連續(xù)性方程(質(zhì)量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)為基礎(chǔ)的。
式中qm為質(zhì)量流量（kg/s）；qv為體積流量（m3/s）；C為流出系數(shù)；ε為可膨脹性系數(shù)；d為節(jié)流件開孔直徑；β為直徑比，β=d/D；D為管道內(nèi)徑；ρ1為被測流體密度，kg/m的；△P為差壓。
6、阿牛巴流量計(jì)
阿牛巴流量計(jì)(又稱笛形均速管流量計(jì)和托巴管流量計(jì))屬于差壓式流量計(jì)。是采用皮托管測量原理測量擋體上游的動(dòng)壓力與下游的靜壓力之間形成的壓差，從而達(dá)到測量流量的目的。測量管道直徑在DN20到DN12000之間。阿牛巴流量計(jì)主要用于工業(yè)過程中各種能源如液體、燃料氣、蒸汽和氣體的測量，具有較高的穩(wěn)定性和重復(fù)性。阿牛巴流量計(jì)設(shè)計(jì)理論符合伯努利方程，并可用JG 640-90規(guī)程進(jìn)行檢驗(yàn)。
測量原理當(dāng)流體流過探頭時(shí)，在其前部產(chǎn)生一個(gè)高壓分布區(qū)，高壓分布區(qū)的壓力略高于管道的靜壓。根據(jù)伯努利方程，流體流過探頭時(shí)速度加快，在探頭后部產(chǎn)生一個(gè)低壓分布區(qū)，低壓分布區(qū)的壓力略低于管道的靜壓。流體從探頭流過后在探頭后部產(chǎn)生部分真空，并在探頭的兩側(cè)出現(xiàn)旋渦。均速流量探頭的截面形狀、表面粗糙狀況和低壓取壓孔的位置是決定探頭性能的關(guān)鍵因素。低壓信號(hào)的穩(wěn)定和準(zhǔn)確對均速探頭的精度和性能起決定性作用。阿牛巴均速流量探頭能精確地檢測到由流體的平均速度所產(chǎn)生的平均差壓。阿牛巴均速流量探頭在高、低壓區(qū)有按一定準(zhǔn)則排布的多對取壓孔，使準(zhǔn)確測量平均流速成為可能。
圖9 阿牛巴
現(xiàn)在阿牛巴流量計(jì)所需要的參數(shù)被測量的介質(zhì)，被測量介質(zhì)的溫度，被測量介質(zhì)的壓力，被測量介質(zhì)的流量，被測量介質(zhì)的黏度。
阿牛巴流量計(jì)輸出為差壓信號(hào)，與測量差壓的儀器儀表配套使用，可以準(zhǔn)確地測量圓形管道、矩形管道中的多種液體、氣體和蒸汽(過熱蒸汽和飽和蒸汽)。被測管道的尺寸范圍為Ф20-3000mm。阿牛巴流量計(jì)在動(dòng)力工業(yè)(包括核工業(yè))、化學(xué)工業(yè)、石油化工和金屬冶煉工業(yè)等部門中得到成功使用，適用范圍如下。
a、氣體輸送和液體輸送。
b、能源研究，蒸汽鍋爐熱效率，水泵效率，氣體壓縮機(jī)效率和燃料消耗。
c、過程控制輸入輸出、比率/平衡；冷卻水或空氣蒸汽加熱。
d、化學(xué)工業(yè)中加料。
e、負(fù)載平衡泵、壓縮機(jī)、冷卻器、過濾器。
阿牛巴流量計(jì)與差壓流量計(jì)相比有如下優(yōu)點(diǎn)。
a、準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性好
阿牛巴流量計(jì)的準(zhǔn)確度為±1%，穩(wěn)定性為±0.1%，它能夠保持長期輸出非常穩(wěn)定的差壓信號(hào)，保證輸出差壓信號(hào)與管道流量的映射關(guān)系。這是因?yàn)樵谑褂眠^程中的磨損、腐蝕以及粘附的油污灰塵等因素對阿牛巴流量計(jì)系數(shù)影響不大，但這些因素使孔板的流量系數(shù)增大，而且會(huì)增加到20%以上，由此產(chǎn)生的誤差將也達(dá)到20%以上。從中我們可以看出阿牛巴流量計(jì)的準(zhǔn)確度是長期穩(wěn)定的。
b、設(shè)計(jì)合理，安裝方便、經(jīng)濟(jì)
阿牛巴流量計(jì)重量輕，安裝拆卸方便，無需起重工具，產(chǎn)品系列中有的可以在被測管道不斷流-不停車的情況下進(jìn)行安裝或拆卸，可以節(jié)省可觀的安裝費(fèi)用。例如在直徑200mm的管道上安裝流量計(jì)，阿牛巴流量計(jì)只有一條長150mm的焊縫，而孔板有2條共長1200mm長的焊縫。就工時(shí)來講，安裝一只阿牛巴流量計(jì)只需要1.5工時(shí)，而安裝一只孔板卻需12工時(shí)。
c、有利于管道布局
阿牛巴流量計(jì)不僅適用于圓形管道，也適用于矩形管道及埋設(shè)在地面以下任何深度的管道。阿牛巴流量計(jì)上下游直管段的長度要求比孔板低得多，當(dāng)安裝在彎頭后面距離2倍管徑處，仍然可以得到穩(wěn)定的、很高的準(zhǔn)確度，這是阿牛巴流量計(jì)的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，給管道尤其是大直徑管道的布局設(shè)計(jì)帶來了很大的靈活性，節(jié)省了費(fèi)用。
d、壓力損失小，能源損耗少
永久壓力損失是動(dòng)力損耗，阿牛巴流量計(jì)的永久壓力損失僅占差壓的2%-15%，而一般孔板的永久損失卻要占差壓的40%-80%，隨著管徑的增大，阿牛巴流量計(jì)永久壓損可忽略不計(jì)。例如，在直徑1000mm的管道上使用阿牛巴流量計(jì)，一年的能量損耗只有幾百元，當(dāng)使用孔板時(shí)，一年的能量損耗高達(dá)2萬余元，這對當(dāng)今大力節(jié)約能源來說是很有意義的。
7、皮托管
皮托管，又名“空速管”、“風(fēng)速管”，英文是Pitot Tube。皮托管是測量氣流總壓和靜壓以確定氣流速度的一種管狀裝置，由法國H.皮托發(fā)明而得名。嚴(yán)格地說，皮托管僅測量氣流總壓，又名總壓管；同時(shí)測量總壓、靜壓的才稱風(fēng)速管，但習(xí)慣上多把風(fēng)速管稱作皮托管。
①皮托管的構(gòu)造
頭部為半球形，后為一雙層套管。測速時(shí)頭部對準(zhǔn)來流，頭部中心處小孔(總壓孔)感受來流總壓P0：經(jīng)內(nèi)管傳送至壓力計(jì)。頭部后3-8D處的外套管壁上均勻地開有一排孔(靜壓孔)，感受來流靜壓P,經(jīng)外套管也傳至壓力計(jì)。對于不可壓縮流動(dòng)，根據(jù)伯努利方程和能量方程可求出氣流馬赫數(shù)，進(jìn)而再求速度。但在超聲速流動(dòng)中，皮托管頭部出現(xiàn)離體激波，總壓孔感受的是波后總壓，來流靜壓也難以測準(zhǔn)，因而皮托管不再適用?？倝嚎子幸欢娣e，它所感受的是駐點(diǎn)附近的平均壓強(qiáng)，略低于總壓，靜壓孔感受的靜壓也有一定誤差，其他如制造、安裝也會(huì)有誤差，故測算流速時(shí)應(yīng)加一個(gè)修正系數(shù)ξ。ξ值一般在0.98-1.05范圍內(nèi)，在已知速度之氣流中校正或經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)皮托管校正而確定。皮托管結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，用途很廣。如飛機(jī)頭部或機(jī)翼前緣常裝設(shè)皮托管，測量相對空氣的飛行速度，又稱空速管。
②皮托管的用途
皮托管除了用來測量飛機(jī)速度，同時(shí)還兼具其他多種功能。在科研、生產(chǎn)、教學(xué)、環(huán)境保護(hù)以及隧道、礦井通風(fēng)、能源管理部門，常用皮托管測量通風(fēng)管道、工業(yè)管道、爐窯煙道內(nèi)的氣流速度，經(jīng)過換算來確定流量，也可測量管道內(nèi)的水流速度。用皮托管測速和確定流量，有可靠的理論根據(jù)，使用方便、準(zhǔn)確，是一種經(jīng)典的廣泛的測量方法。此外，它還可用來測量流體的壓力。
8、流量實(shí)際應(yīng)用中的一些技巧
①流量累積
在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中經(jīng)常需要知道氣體或液體的累積流量，流量累積就是在特定時(shí)間內(nèi)，通過某一截面的液體流量的總和，這個(gè)很好理解。但是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和流量積算儀怎么樣實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能呢？我們知道系統(tǒng)有個(gè)指標(biāo)是采樣周期，就是說計(jì)算機(jī)從現(xiàn)場多久采回一個(gè)數(shù)值。一般系統(tǒng)軟件對這個(gè)數(shù)值是可以自己定義的，比如是500ms，那么，首先我們把瞬時(shí)流量Lt/h轉(zhuǎn)換成以t/s為單位的計(jì)量，然后使用積分算法來求出流量累積，積分時(shí)間設(shè)為500ms就可以了，也就是說每500ms把采集到的瞬時(shí)流量L累積起來。
②小信號(hào)切除
在實(shí)際工程應(yīng)用中，由于生產(chǎn)條件的不同，比如在設(shè)備運(yùn)行的初始階段，可能管道內(nèi)有少量的水在流動(dòng)，導(dǎo)致瞬時(shí)流量不為零，但是我們不需要記錄這些數(shù)據(jù)，那就需要在累積計(jì)算的時(shí)候自動(dòng)除去這樣的數(shù)值，這就是小信號(hào)切除，比如流量大于某個(gè)設(shè)定值時(shí)，累積計(jì)算才開始進(jìn)行，這個(gè)設(shè)定值就需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和工藝來設(shè)定。大概的邏輯如：下當(dāng)瞬時(shí)流量大于小流量a時(shí)，加法器的使能端有效，否則加法器不運(yùn)算。
③累積清零
算法由于計(jì)算機(jī)存在溢出的問題，因此，這個(gè)累積值不能無限制地增加下去，因此我們在特定的時(shí)間內(nèi)就需要把它清零，再重新累積，這樣我們就可以加入自動(dòng)清零或者手動(dòng)清零的功能來完善累積算法。自動(dòng)清零可以以每天、每星期或者每月為周期，在邏輯控制上增加當(dāng)前時(shí)間的判斷就可以了。
上面所述的這些功能現(xiàn)在全部集成與流量積算儀內(nèi)，流量積算儀參數(shù)及功能可參閱 http://www.hlxykdb.com/product/999.html。
圖10 智能流量積算儀
推薦閱讀
過程控制用流量儀表的要求
各行業(yè)流量計(jì)選型要求及流量測量特點(diǎn)
