試論氣體流量計今后的發(fā)展方向
在物資量計量領(lǐng)域中,流體流量的檢測與控制是各行各業(yè)加強物料管理、能源管理，進(jìn)行物資交接、財務(wù)結算，經(jīng)濟核算，效益分析與評價(jià)及至決策的重要依據；也是企業(yè)監控生產(chǎn)過(guò)程，使其保護優(yōu)質(zhì)、高效、安全、平穩運行和改善環(huán)境的重要手段。從某種意義上講：計量就是眼睛，計量就是金錢(qián)，計量就是效益�，F代企業(yè)對流量計量的要求越來(lái)越高，主要反映在滿(mǎn)足準確性、可靠性、及時(shí)性和自動(dòng)化水平的程度等方面。
1 常用的幾種測量方法簡(jiǎn)述
為了滿(mǎn)足各種測量的需要，幾百年來(lái)人們根據不同的測量原理，研究開(kāi)發(fā)制造出了數十種不同類(lèi)型的流量計，大致分為容積式、速度式、差壓式、面積式、質(zhì)量式等。各種類(lèi)型的流量計量原理、結構不同既有獨到之處又存在局限性。為達到較好的測量效果，需要針對不同的測量領(lǐng)域，不同的測量介質(zhì)、不同的工作范圍，選擇不同種類(lèi)、不同型號的流量計。工業(yè)計量中常用的幾種氣體流量計有：
（1）差壓式流量計
差壓式流量計是以伯努利方程和流體連續性方程為依據，根據節流原理，當流體流經(jīng)節流件時(shí)（如標準孔板、標準噴嘴、長(cháng)徑噴嘴、經(jīng)典文丘利嘴、文丘利噴嘴等），在其前后產(chǎn)生壓差，此差壓值與該流量的平方成正比。在差壓式流量計中，因標準孔板節流裝置差壓流量計結構簡(jiǎn)單、制造成本低、研究最充分、已標準化而得到最廣泛的應用�？装辶髁坑嬂碚摿髁坑嬎愎綖椋�
式中，qf為工況下的體積流量，m3/s；c為流出系數，無(wú)量鋼；β=d/D，無(wú)量鋼；d為工況下孔板內徑，mm；D為工況下上游管道內徑，mm；ε為可膨脹系數，無(wú)量鋼；Δp為孔板前后的差壓值，Pa；ρ1為工況下流體的密度，kg/m3。
對于天然氣而言，在標準狀態(tài)下天然氣積流量的實(shí)用計算公式為：
式中，qn為標準狀態(tài)下天然氣體積流量，m3/s；As為秒計量系數，視采用計量單位而定，此式As=3.1794×10-6；c為流出系數；E為漸近速度系數；d為工況下孔板內徑，mm；FG為相對密度系數，ε為可膨脹系數；FZ為超壓縮因子；FT為流動(dòng)濕度系數；p1為孔板上游側取壓孔氣流絕對靜壓，MPa；Δp為氣流流經(jīng)孔板時(shí)產(chǎn)生的差壓，Pa。
差壓式流量計一般由節流裝置（節流件、測量管、直管段、流動(dòng)調整器、取壓管路）和差壓計組成，對工況變化、準確度要求高的場(chǎng)合則需配置壓力計（傳感器或變送器）、溫度計（傳感器或變送器）流量計算機，組分不穩定時(shí)還需要配置在線(xiàn)密度計（或色譜儀）等。
（2）速度式流量計
速度式流量計是以直接測量封閉管道中滿(mǎn)管流動(dòng)速度為原理的一類(lèi)流量計。工業(yè)應用中主要有：
① 渦輪流量計：當流體流經(jīng)渦輪流量傳感器時(shí)，在流體推力作用下渦輪受力旋轉，其轉速與管道平均流速成正比，渦輪轉動(dòng)周期地改變磁電轉換器的磁阻值，檢測線(xiàn)圈中的磁通隨之發(fā)生周期性變化，產(chǎn)生周期性的電脈沖信號。在一定的流量（雷諾數）范圍內，該電脈沖信號與流經(jīng)渦輪流量傳感器處流體的體積流量成正比。渦輪流量計的理論流量方程為：
式中n為渦輪轉速；qv為體積流量；A為流體物性（密度、粘度等），渦輪結構參數（渦輪傾角、渦輪直徑、流道截面積等）有關(guān)的參數；B為與渦輪頂隙、流體流速分布有關(guān)的系數；C為與摩擦力矩有關(guān)的系數。
② 渦街流量計：在流體中安放非流線(xiàn)型旋渦發(fā)生體，流體在旋渦發(fā)生體兩側交替地分離釋放出兩列規則的交替排列的旋渦渦街。在一定的流量（雷諾數）范圍內，旋渦的分離頻率與流經(jīng)渦街流量傳感器處流體的體積流量成正比。渦街流量計的理論流量方程為：
式中，qf為工況下的體積流量，m3/s；D為表體通徑，mm；M為旋渦發(fā)生體兩側弓形面積與管道橫截面積之比；d為旋渦發(fā)生體迎流面寬度，mm；f為旋渦的發(fā)生頻率，Hz；Sr為斯特勞哈爾數，無(wú)量綱。
③ 旋進(jìn)渦輪流量計：當流體通過(guò)螺旋形導流葉片組成的起旋器后，流體被強迫圍繞中心線(xiàn)強烈地旋轉形成旋渦輪，通過(guò)擴大管時(shí)旋渦中心沿一錐形螺旋形進(jìn)動(dòng)。在一定的流量（雷諾數）范圍內，旋渦流的進(jìn)動(dòng)頻率與流經(jīng)旋進(jìn)渦流量傳感器處流體的體積流量成正比。旋進(jìn)旋渦流量計的理論流量方程為：
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