流量計的概述

一、流量計的歷史

　　流量測量的發(fā)展可追溯到古代的水利工程和城市供水系統(tǒng)。古羅馬凱撒時代已采用孔板測量居民的飲用水水量。公元前1000年左右古埃及用堰法測量尼羅河的流量。我國的都江堰水利工程應(yīng)用寶瓶口的水位觀測水量大小等等。17世紀托里拆利奠定差壓式流量計的理論基礎(chǔ)，這是流量測量的里程碑。自那以后，18、19世紀流量測量的許多類型儀表的雛形開始形成，如堰、示蹤法、皮托管、文丘里管、容積、渦輪及靶式流量計等。20世紀由于過程工業(yè)、能量計量、城市公用事業(yè)對流量測量的需求急劇增長，才促使儀表迅速發(fā)展，微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的飛躍發(fā)展極大地推動儀表更新?lián)Q代，新型流量計如雨后春筍般涌現(xiàn)出來。至今，據(jù)稱已有上百種流量計投向市場，現(xiàn)場使用中許多棘手的難題可望獲得解決。

　　我國開展近代流量測量技術(shù)的工作比較晚，早期所需的流量儀表均從國外進口，而如今，我國已形成了一個相當規(guī)模的從事流量測量技術(shù)與儀表研究開發(fā)和銷售的產(chǎn)業(yè)。

　　流量測量是研究物質(zhì)量變的科學(xué)，質(zhì)量互變規(guī)律是事物發(fā)展的基本規(guī)律，因此其測量對象已不限于傳統(tǒng)意義上的管道液體，凡需掌握量變的地方都有流量測量的問題。流量和壓力、溫度并列為三大檢測參數(shù)。對于一定的流體，只要知道這三個參數(shù)就可計算其具有的能量，在能量轉(zhuǎn)換的測量中必須檢測此三個參數(shù)。能量轉(zhuǎn)換是一切銷售過程和科學(xué)實驗的基礎(chǔ)，因此流量和壓力、溫度儀表一樣得到zui廣泛的應(yīng)用。二、流量計的應(yīng)用領(lǐng)域

 　　流量測量技術(shù)與儀表的應(yīng)用大致有以下幾個領(lǐng)域。1、工業(yè)銷售過程

 　　流量儀表是過程自動化儀表與裝置中的大類儀表之一，被廣泛誚用于冶金、電力、煤炭、化工、石油、交通、建筑、輕紡、食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護及人民日常生活等國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域，是發(fā)展工農(nóng)業(yè)銷售，節(jié)約能源，改進產(chǎn)品質(zhì)量，提高經(jīng)濟效益和管理水平的重要工具在國民經(jīng)濟中占有重要的地位。在過程自動化儀表與裝置中，流量儀表有兩大功用：作為過程自動化控制系統(tǒng)的檢測儀表和測量物料數(shù)量的總量表。2、能源計量

 　　能源分為一次能源（煤炭、原油、煤層氣、石油氣和天然氣）、二次能源（電力、焦炭、人工燃氣、成品油、液化石油氣、蒸汽）及載能工質(zhì)（壓縮空氣、氧、氮、氫、水）等。能源計量是科學(xué)管理能源，實現(xiàn)節(jié)能降耗，提高經(jīng)濟效益的重要手段。流量儀表是能源計量儀表的重要組成部分，水、人工燃氣、天然氣、蒸汽和油品這些常用的能源都使用著數(shù)量極其龐大的流量計，它們是能源管理和經(jīng)濟核算*的工具。3、環(huán)境保護工程

 　　煙氣，廢液、污水等的排放嚴重污染大氣和水資源，嚴重威脅人類生存環(huán)境。國家把可持續(xù)發(fā)展列為國策，環(huán)境保護將是21世紀的zui大課題。空氣和水的污染要得到控制，必須加強管理，而管理的基礎(chǔ)是污染量的定量控制。我國是以煤為主要能源的國家，全國有上百萬個煙囪不停地向大氣排放煙氣。煙氣排放控制是*污染的重要項目，每個煙囪必須是安裝煙氣分析儀表和流量計，組成連續(xù)排放監(jiān)視系統(tǒng)。煙氣的流量測量有很大因難，它的難度為煙囪尺寸大且形狀不規(guī)則，氣體組分變化不定，流速范圍大，臟污，灰塵，腐蝕，高溫，無直管段等。

　　廢液，污水排放到江河湖泊，使水資源遭到破壞，本來已經(jīng)很緊張的水資源更是雪上加霜，排放量控制管理已是刻不容緩的任務(wù)。廢液、污水的流量測量亦是困難的測量，它有介質(zhì)臟污，口徑大，形狀特殊，壓頭低，非滿管流等特點。隨著環(huán)境保護工程的深入發(fā)展，對所需的流量計將不斷提出新的要求，如大規(guī)模的廢水再生設(shè)備、城市垃圾處理設(shè)備、工況企業(yè)水的循環(huán)利用系統(tǒng)等都需要種類繁多的流量計。4、交通運輸

 　　有五種方式：鐵路公路、航空、水運、和管道運輸。其中管道運輸雖早已有之，但應(yīng)用并不普遍。隨著環(huán)保問題的突出，管道運輸?shù)奶攸c引起人們的重視。管道運輸必須裝備流量計，它是控制、分配和調(diào)度的眼睛，亦是安全監(jiān)測和經(jīng)濟核算的*工具。5、生物技術(shù)

 　　21世紀將迎來生命科學(xué)的世紀，以生物技術(shù)為特征的產(chǎn)業(yè)將獲得迅速發(fā)展。生物技術(shù)中需監(jiān)測計量的物質(zhì)很多，如血液，尿液等。儀表開發(fā)的難度極大，品種繁多。6、科學(xué)實驗

 　　科學(xué)實驗需要的流量計不但數(shù)量多，且品種極其繁雜。據(jù)統(tǒng)計流量計100多種中很大一部分是應(yīng)科研之需用的，它們并不批量銷售，在市面出售，許多科研機構(gòu)和大企業(yè)皆設(shè)專門小組研制的流量計。7、海洋氣象，江河湖泊

 　　這些領(lǐng)域為敞開流道，一般需檢測流速，然后推算流量。流速計和流量計所依據(jù)的物理原理及流體力學(xué)基礎(chǔ)是共通的但是儀表原理及結(jié)構(gòu)以及使用條件有很大差別。三、流量計的分類

 1、按測量原理分（1）力學(xué)原理：屬于此類原理的儀表有利用伯努利定理的差壓式、轉(zhuǎn)子式；利用動量定理的沖量式、可動管式；利用牛頓第二定律的直接質(zhì)量式；利用流體動量原理的靶式；利用角動量定理的渦輪式；利用流體振蕩原理的旋渦式、渦街式；利用總靜壓力差的皮托管式以及容積式和堰、槽式等等。（2）電學(xué)原理：用于此類原理的儀表有電磁式、差動電容式、電感式、應(yīng)變電阻式等。

（3）聲學(xué)原理：利用聲學(xué)原理進行流量測量的有超聲波式．聲學(xué)式（沖擊波式）等。

（4）熱學(xué)原理：利用熱學(xué)原理測量流量的有熱量式、直接量熱式、間接量熱式等。

（5）光學(xué)原理：激光式、光電式等是屬于此類原理的儀表。

（6）原于物理原理：核磁共振式、核幅射式等是屬于此類原理的儀表。

（7）其它原理：有標記原理（示蹤原理、核磁共振原理）、相關(guān)原理等。2、按流量計結(jié)構(gòu)原理分

（1）容積式流量計

（2）葉輪式流量計（旋進旋渦，渦輪，渦街）

（3）差壓式流量計（變壓降式流量計）

（4）變面積式流量計（等壓降式流量計）

（5）動量式流量計

（6）電磁流量計

（7）超聲波流量計

（8）流體振蕩式流量計

（9）質(zhì)量流量計