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流量測量技術(shù)
閱讀：867 發(fā)布時間：2016-4-21
人口劇增,，工業(yè)生產(chǎn)迅猛發(fā)展使得環(huán)境嚴重惡化,，已經(jīng)達到危險的程度,，國家把可持續(xù)發(fā)展列為國策,，它將是二十一世紀的的zui大課題,?？諝馕廴尽⑺廴疽玫娇刂票仨毤訌姽芾?，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，全國有上百萬的煙囪日夜不停地向大氣排放濃煙,，煙氣排放控制成為*污染的重要項目,。美國已經(jīng)立法規(guī)定煙廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)，每個煙囪必須安裝煙氣分析儀和流量計,，組成連續(xù)排放監(jiān)視系統(tǒng)（CEMS）,。煙廢氣流量測量屬于困難的測量問題，它的難度有： 口徑大,，如煙囪不規(guī)則形狀,，幾米周長； 氣體組分變化不定,； 流速范圍大,，從極低速到高速； 臟污,、灰塵,、腐蝕； 流道為非圓截面,，無相似性,，通道內(nèi)流速分布復(fù)雜； 無直管段,，阻流件形狀復(fù)雜,，速度畸變與旋轉(zhuǎn)流； 無法個別標(biāo)定確定流量計儀表系數(shù)； 靜壓,，要求儀表低壓損,； 高溫（200℃以上）； 廢液,、污水排放已嚴重污染江河湖泊,，使本來已經(jīng)嚴重缺乏的水資源遭到破壞，已很緊張的水資源更是雪上加霜,。廢液,、污水排放的管理控制已是刻不容緩的任務(wù)。但是廢液污水流量計由于被測介質(zhì)臟污,、口徑大,、形狀特殊、壓頭低,、流速范圍寬,、不滿管流等亦是流量測量的困難問題。工廠企業(yè)及人民生活需要的流量計數(shù)量極為龐大,，種類需多樣化才能適應(yīng)廣泛需求,。 環(huán)保工程所需的流量計隨著工程的深入發(fā)展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、工礦企業(yè)的水循環(huán)利用系統(tǒng)等都需種類繁多的流量計,。4．交通運輸 交通運輸有五種方式：鐵路,、公路、航空,、水運和管道輸送,。在五種方式中管道輸送雖早已有之，但應(yīng)用尚不普遍,。隨著環(huán)保問題的突出,，管道輸送的特點引起人們的重視。例如煤炭一直由鐵路水運輸送,，裝卸及敞開運輸污染環(huán)境不容忽視,，采用管道水力輸送，不但迅速,，密閉衛(wèi)生是很大優(yōu)點,。管道輸送的物料有：原油、天然氣,、水,、壓縮空氣,、煤炭、谷物,、水泥,、礦物……。世界管道運輸主干線已達230萬公里,，我國1996年底僅為1.9萬公里,，處于落后狀態(tài)。管道運輸必須裝備流量計,，它是控制、分配調(diào)度的眼睛,，亦是安全性（監(jiān)視物流堵塞）的監(jiān)測系統(tǒng),。管道運輸流量計除傳統(tǒng)的流量計如孔板、電磁,、容積式外,，近年出現(xiàn)的相關(guān)流量計是潛力的的新型流量計，國內(nèi)已有用于混相流測量的實例,。5．生物技術(shù) 據(jù)說二十一世紀是生命科學(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)測的物質(zhì)很多,，如血液,、尿液、藥液,、營養(yǎng)液等等,，其被監(jiān)測對象很多為混相流、脈動流,、非牛頓流體,，亦是流量測量的難點。6．科研實驗 科研實驗需要的流量計不但數(shù)量多,，品種極為繁雜,，據(jù)統(tǒng)計流量計有100多種，其中很大一部分是應(yīng)科研實驗之需,，它們并不批量生產(chǎn)在市面出售,。我國有很多科研單位或大型企業(yè)有專門小組研制自己需要的流量計，特別是*門更是常事,?！?化工中間試驗工廠 它是化工生產(chǎn)的一個中間環(huán)節(jié)，一種化工產(chǎn)品從實驗室研制到大批量生產(chǎn)必須經(jīng)中間試驗,，這種實驗工廠可以說是生產(chǎn)實驗數(shù)據(jù)的工廠,，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠是*位,，這里流量計是*的儀表，它是監(jiān)測物料數(shù)量的儀表,，由于規(guī)模小,，大都是小、微流量的測量,?！?發(fā)動機效率試驗 發(fā)動機種類繁多，泵,、風(fēng)機,、壓縮機、動力機械等,，發(fā)動機效率試驗必須檢測三個參數(shù)：溫度,、壓力和流量。一般認為流量測量比較困難,，原因是其使用條件特殊,，測量對象阻流件復(fù)雜，無直管段安裝條件,，流體組分變化,，流動為脈動流等。 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（流量）計一般所依據(jù)的物理原理及流體力學(xué)基礎(chǔ)理論與密封管道雖有共通之處,，但儀表原理及結(jié)構(gòu)以及使用條件有很大差別，標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）有專門技術(shù)委員會制訂此類流量計的標(biāo)準(zhǔn),。流量學(xué)術(shù)會議一般皆包括此部分內(nèi)容,。 我們列舉了七類應(yīng)用領(lǐng)域,，它遍及國民經(jīng)濟各部門,，ISO、IEC及OIML等標(biāo)準(zhǔn)化組織設(shè)有眾多技術(shù)委員會制訂有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),?！ ?標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）有9個技術(shù)委員會涉及流量或流速的測量，它們是： TC（技術(shù)委員會）30（封閉管道）,、TC113（明渠）,、TC28（石油產(chǎn)品）、TC115（泵）,、TC117（工業(yè)風(fēng)機）,、TC118（壓縮機）,、TC131（液壓）、TC112（真空技術(shù)）,、TC116（采暖）,。電工委員會（IEC）有3個委員會：TC4（水輪機）、TC5（汽輪機）,、TC65（流程測控）,。法制計量組織（OIML）有十余個建議或文件涉及流量測量。二 流量測量的困難問題 流量測量的困難分為兩方面：流體特性和測量特性,。1． 流體特性臟污流：流體臟污,、沉積和堵塞，如煤氣,、煙廢氣,、污水等；腐蝕流：管道腐蝕嚴重因而帶來臟污流,，儀表耐蝕要求高；高參數(shù)流：高溫,、高壓,、真空及低溫工作條件下的流量測量；脈動流：發(fā)動機,、壓縮機,、泵出口流體脈動、石油天然氣井噴流脈動等,；大流量：管徑達數(shù)米,，液體流量達108kg/h，氣體流量達106kg/h,；微流量：流量下限極低,，液體為10-2kg/h，氣體為10-4kg/h,；高粘性流：流體粘度*,，雷諾數(shù)很低，粘度可達數(shù)帕斯卡?秒,；混相流：如氣液,、液固、氣固及氣液固多相流,；質(zhì)量流：被測介質(zhì)工作時狀態(tài)及組分變化很大,，體積測量法無法準(zhǔn)確測量；蠕動流：流速極緩慢,，雷諾數(shù)極低,，大小口徑皆有,，如瀝青、漿液等,?！∏懊娼榻B各應(yīng)用領(lǐng)域皆有一些實例。2． 測量特性現(xiàn)場工作條件惡劣,，檢測件可靠性差,；流量為動態(tài)量，難以獲得高準(zhǔn)確度,；儀表結(jié)構(gòu)大都為法蘭連接,，只在停流時才允許拆卸維修，有些生產(chǎn)過程連續(xù)進行,，只在大修時才能停流,，中間儀表有故障無法檢修；儀表實驗室校驗的工作條件與現(xiàn)場工作條件相差很大,，準(zhǔn)確度偏離無法確定,；校驗設(shè)備龐大昂貴，校驗費用亦不菲,，周期校驗是個難題,。 三 流量儀表的種類 有商品的流量計可分類，約100種： 1． 差壓式流量計：2.浮子流量計,；3.容積式流量計,；4.渦輪流量計；5.電磁流量計,；6.渦街流量計,；7.超聲流量計；8.質(zhì)量流量計,；9.插入式流量計,；10.其他流量計 按1992年出版《中國儀器儀表企事業(yè)大全》及1996/1997出版《中國計量器具制造單位及產(chǎn)品信息指南》初續(xù)集輯錄我國共有流量儀表企業(yè)229家，國外產(chǎn)品代理商及合資企業(yè)約50家,。我國已擁有一個相當(dāng)規(guī)模開發(fā)和制造流量儀表的行業(yè),，各種企業(yè)所有制皆有，近年來私營與合資企業(yè)在增加,，行業(yè)的特點為： 國外已商品化的產(chǎn)品國內(nèi)皆有相應(yīng)廠家生產(chǎn),，但產(chǎn)品品種規(guī)格及技術(shù)含量差距較大；幾個五年計劃引進產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù),，對國內(nèi)產(chǎn)品制造技術(shù)起到促進作用,，但消化吸收進而自主創(chuàng)新不夠，在產(chǎn)品不斷更新情況下,，單靠引進已不能解決問題,；生產(chǎn)廠廠家數(shù)遠大于國外,，但產(chǎn)品低水平重復(fù)多，幾乎找不到產(chǎn)品,；流量儀表科研單位經(jīng)費投入少,，無力進行有份量的產(chǎn)品開發(fā)；企業(yè)開發(fā)力量薄弱,，產(chǎn)品更新?lián)Q代緩慢,；普遍欠缺流量校驗設(shè)備，全國流量量值傳遞系統(tǒng)尚未真正建立起來,，影響全國流量量值傳遞的準(zhǔn)確一致,。四 流量測量與儀表的主要問題 主要問題有兩個：儀表的可靠性和準(zhǔn)確度1． 可靠性 可靠性包括儀表質(zhì)量及可維修性，流量儀表是現(xiàn)場儀表,，檢測件與被測介質(zhì)直接接觸,，面臨惡劣的工作條件，要求儀表有百分之一百的可靠是不現(xiàn)實的,，但在發(fā)生故障時如能方便維修,，維修代價不大，應(yīng)該說亦是儀表可靠的一個方面,。流量儀表工作的特點： 儀表要能經(jīng)受被測介質(zhì)化學(xué)腐蝕,、結(jié)垢、磨蝕,、堵塞、相變,、耐溫,、耐壓、……的影響,； 由于儀表與管道用法蘭連接成一體,，有時拆卸維修更換非常困難，特別是高溫高壓大口徑管道,，給周期檢驗造成很大困難,； 對于連續(xù)生產(chǎn)過程,不允許中間停流拆卸,檢測件發(fā)生故障無法拆卸檢修，如何處理是個棘手問題,； 國內(nèi)因設(shè)備工藝落后,管理不善,流體介質(zhì)一般比國外要臟污,，如天然氣、煤氣,、水等,，這樣對流量計使用性能提出更高要求。提高流量計可靠性可采用以下辦法： 提高儀表質(zhì)量,； 改變結(jié)構(gòu)形式,，如采用不斷流型插入式結(jié)構(gòu),，亦可在測量系統(tǒng)上想辦法，如多管并聯(lián)管道便于清洗及更換,； 加強現(xiàn)場維護管理2． 準(zhǔn)確度 儀表的重復(fù)性是儀表本身的特性,，而準(zhǔn)確度是外加的特性。一臺流量計準(zhǔn)確度高,，首先要重復(fù)性高,，然后用高準(zhǔn)確度的量值傳遞系統(tǒng)進行校準(zhǔn)求得高準(zhǔn)確度的儀表系數(shù)（或流出系數(shù)）?！ τ诹髁坑嫷臏?zhǔn)確度要注意這種儀表的特點,，英國的流量專家F.C.Kinghom說得好：流量計是使用比制造要艱難得多的少數(shù)儀表之一，在實驗室它可以得到*的準(zhǔn)確度,，但是在使用現(xiàn)場,，一旦條件變化，一切全都白廢,?！ x表制造廠產(chǎn)品說明書上列舉的準(zhǔn)確度是指實驗室校準(zhǔn)的準(zhǔn)確度，它稱為基本誤差,，儀表在現(xiàn)場工作由于使用條件與實驗室工作條件不同會產(chǎn)生附加誤差,，現(xiàn)場的準(zhǔn)確度是基本誤差與附加誤差的合成，合成不一定為簡單的代數(shù)和,，要視具體情況而定,。因此，現(xiàn)場儀表誤差估計是一項復(fù)雜的工作,，只有既熟悉儀表特性和被測對象,，又掌握誤差理論的人才能做出正確的估計。標(biāo)簽：流量測量技術(shù) 流量測量技術(shù) 賽譜自儀