摘要:隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，流量儀表在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著愈來愈重要的作用。淺談我國流量儀表的種類和應(yīng)用原理，并針對其應(yīng)用范圍和優(yōu)缺點進行詳細分析。通過對流量儀表技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展方向的探討，以期促進我國流量儀表應(yīng)用效率的不斷提高。
0引言
隨著現(xiàn)代社會的不斷進步，流量計理論已經(jīng)得到初步完善�；诠I(yè)生產(chǎn)對能量計算的需求越來越普遍，各種流量儀表如雨后春筍般快速出現(xiàn)在現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品制造中。當(dāng)前，以流量儀表為基礎(chǔ)的流量測量技術(shù)更新?lián)Q代速度不斷加快，這間接地促進著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展。
1流量儀表的作用
流量儀表的作用主要分為兩個方面:首先，作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)不可或缺的自動化流量檢測系統(tǒng)，流量儀表可以對工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品進行有效檢測，從而確保產(chǎn)品的質(zhì)量。其次，流量儀表在商貿(mào)領(lǐng)域中可以充當(dāng)計量儀表，對生產(chǎn)的成本費用進行準確測量。
2傳統(tǒng)流量儀表的分類和應(yīng)用原理
2.1節(jié)流式差壓流量計
節(jié)流式差壓流量計不僅是傳統(tǒng)流量儀表中最為基礎(chǔ)的一項流量計，也是當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)中運用最為普遍的一項流量計。一般來說，節(jié)流式差壓流量計主要適用于測量液體、蒸汽以及氣體等流體。
節(jié)流式差壓流量計主要是指在液體、氣體以及蒸汽等流體流經(jīng)如孔板、文丘里管以及噴嘴這樣的節(jié)流裝置時，會產(chǎn)生一定的壓力，壓力再轉(zhuǎn)換為動能的過程中，差壓信號逐漸形成。憑借差壓信號與流體流量之間的某種關(guān)系，可以確定流量的大小。
孔板流量計是所有節(jié)流裝置中最為經(jīng)濟可靠的節(jié)流裝置，因其具備維護方便和結(jié)構(gòu)簡單的特點，廣泛被工業(yè)企業(yè)所運用。但由于孔板在應(yīng)用過程中所產(chǎn)生的噪音比較明顯，因此，人們通常采用V錐流量計來獲得更為準確的信號讀數(shù)。
2.2靶式流量計
靶式流量計可以有效解決流量計被污物堵塞的問題，這對于現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品測量具有重要意義。靶式流量計的出現(xiàn)使得測量重油、原油等高黏度、低雷諾數(shù)流體變得更加簡單。
靶式流量計主要是指通過流體對放置于測量管中心的圓形靶的沖擊，使靶體在外力的作用下產(chǎn)生微小位移，從而反映流量的大小。用力傳感器是傳統(tǒng)靶式流量計重點應(yīng)用的部件之一，最具代表性的就是應(yīng)變片式靶式流量計。由于該種流量計在流體溫度變化的情況下極易產(chǎn)生溫漂等問題，因此，其在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用比較少。
2.3渦街流量計
渦街流量計作為一種現(xiàn)代通用的流量計，其在近年來得到了飛速發(fā)展。渦街流量計運用的原理主要是流體振動原理。圖1對渦街流量計的應(yīng)用原理進行了直觀展示。
渦街流量計在測量的過程中，流體流動的狀態(tài)、外界的振動干擾往往會對其功能的發(fā)揮造成不良影響，從而導(dǎo)致流體流量大小測量的準確度不高。當(dāng)前，許多國內(nèi)外研究學(xué)者通過大量實驗和探究，終于找到可以解決這一問題的辦法，那就是數(shù)字信號處理技術(shù)。通過該技術(shù)與流量測量技術(shù)的有效結(jié)合，小波分析法和功率譜分析法快速出現(xiàn)并應(yīng)用到現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中。
2.4容積式流量計
目前使用最為廣泛的三大流量計分別是差壓式流量計、浮子流量計以及容積式流量計。由于容積式流量計具備測量精度高的優(yōu)點，其被廣泛應(yīng)用于一些昂貴流體介質(zhì)的測量中，比如原油、液化石油氣、天然氣以及柴油等。
容積式流量計的應(yīng)用原理主要是指在計量室中多次充滿和排放流體，最終得出流體總量大小。當(dāng)前，容積式流量計主要用于國內(nèi)外的貿(mào)易結(jié)算中。為避免基本誤差的干擾，可以采用基本誤差法和流量計系數(shù)法對基本誤差進行處理。
2.5浮子流量計
浮子流量計作為目前應(yīng)用較為廣泛的一類流量儀表，其主要被應(yīng)用于污水處理、電力、冶金以及石化等領(lǐng)域，尤其對于一些低流速、微流量的流體，浮子流量計在其中發(fā)揮的作用不容忽視。
該流量計主要是指在流體流量位置不斷變化的過程中，放置于錐形管中的浮子會隨著流體流量位置變化而變化，據(jù)此對浮子和流體之間的流通面積進行改變，從而達到測量流體大小的目的。
3新型流量儀表的分類和應(yīng)用原理
3.1電磁流量計
電磁流量計主要應(yīng)用了電磁感應(yīng)定律，當(dāng)前，其已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于對一些化學(xué)物品進行測量，比如易燃易爆液體、酸、堿、鹽等帶有腐蝕功能的液體等。電磁流量計測量的突出特點在于其可以對流體進行正反雙向測量，這樣大大提高了測量的效率。
電磁流量計在應(yīng)用電磁感應(yīng)定律的基礎(chǔ)上，充分結(jié)合流體的特點，實現(xiàn)了對流體流量的準確測量，其主要是運用流體在流動過程中因切割磁場線所形成的電動勢來估測流體體積的大小。當(dāng)前，電磁流量計主要運用于導(dǎo)電率不少于20μs/cm的液體導(dǎo)電介質(zhì)測量中。
3.2超聲波流量計
超聲波流量計的英文簡稱是USF。USF是一種20世紀70年代出現(xiàn)的接觸式流量儀表。與電磁流量計相比，其測量的流體范圍更廣，不僅包含氣體、液體介質(zhì)，還包含雙向介質(zhì)。與傳統(tǒng)浮子流量計相反，其在測量大口徑、大流量等流體中發(fā)揮的作用更加明顯。
超聲波流量計主要是指由于超聲波自身具有攜帶信息的功能，在超聲波穿過流體介質(zhì)的過程中，其自身會攜帶一些關(guān)于流體流量的信息，通過對這些信息的檢測，從而得到有關(guān)流體流量的內(nèi)容。當(dāng)前，由于流體介質(zhì)溫度容易受到換能器和耦合材料溫度的限制，導(dǎo)致超聲波流量計在實際中難以得到充分應(yīng)用。因此，仍然需要學(xué)者們的不斷探究和努力。
3.3科里奧利質(zhì)量流量計
該種流量計的英文簡稱是CMF。CMF主要是指流體在測量管中流動的過程中，隨著測量管的振動，一種與流體流量成正比的科里奧利會逐漸形成，通過對該物質(zhì)的測量從而得出液體流量的大小。與其他流量計不同，CMF可以在不受溫度、流體特點以及壓力等參數(shù)的影響下，直接對流體流量進行測量，這在很大程度上便捷了測量的過程，對于現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)的發(fā)展具有非常重要的作用。
3.4激光流量計
激光流量計是一種新型的流量計，其應(yīng)用原理主要是多普勒效應(yīng)。該流量計是由瑞士Digmesa公司研發(fā)的，其使用內(nèi)徑4mm的玻璃制測量管道，在測量時，不會對介質(zhì)進行接觸，主要適應(yīng)于對由酒精、水組成的液體介質(zhì)的測量。
4流量儀表的未來發(fā)展方向
4.1高精度和可靠性
隨著社會的不斷進步，人類發(fā)展對石油、天然氣以及煤炭等不可再生資源的需求越來越多。當(dāng)前，氣候問題和能源短缺問題已經(jīng)成為當(dāng)代社會面臨的嚴峻問題。為了應(yīng)對環(huán)境問題，提高流量儀表的精度和可靠性是一項重要的措施。未來，流量儀表的發(fā)展目標應(yīng)致力于提高流量儀表的精度和可靠性，從而為全球環(huán)境戰(zhàn)略的實施提供強有力的支持。因此，當(dāng)代學(xué)者應(yīng)以改善環(huán)境為切入點，積極研發(fā)流量儀表，從而推動流量測量技術(shù)向又好又快的方向發(fā)展。
4.2智能化和自動化
智能化和自動化是未來流量儀表發(fā)展的一大方向。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的突飛猛進，現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷著一場深刻的變革。隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，傳感器技術(shù)已經(jīng)成為推動科技不斷向前發(fā)展的重要動力。作為傳感器的重要組成部分，流量儀表在測量流體的過程中其自動化程度和智能化程度都在快速提高。比如通過對流量儀表的改造，在其中植入系統(tǒng)軟件以及硬件，從而使流量儀表測量的準確程度越來越高、測量的速度越來越快。另外，以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，在未來幾年，流量儀表的智能識別、定位、遠程控制以及跟蹤功能都將得到快速實現(xiàn)，這可以動態(tài)地實現(xiàn)對液體流量的測量。
5結(jié)語
基于流量儀表的流量測量技術(shù)對于現(xiàn)代社會的發(fā)展具有至關(guān)重要的意義。雖然現(xiàn)存的流量儀表種類繁多，其測量功能也較傳統(tǒng)測量儀器有了很大突破，但其仍然存在很多缺點。因此，工農(nóng)業(yè)制造企業(yè)在選擇流量儀表時應(yīng)選用最貼近需要的流量儀表。
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