氣體流量計的發展方向氣體流量計的發展方向

在物資量計量領域中,流體流量的檢測與控制是各行各業加強物料管理、能源管理，進行物資交接、財務結算，經濟核算，效益分析與評價及至決策的重要依據；也是企業監控生產過程，使其保護優質、高效、安全、平穩運行和改善環境的重要手段。從某種意義上講：計量就是眼睛，計量就是金錢，計量就是效益。現代企業對流量計量的要求越來越高，主要反映在滿足準確性、可靠性、及時性和自動化水平的程度等方面。在物資量計量領域中,流體流量的檢測與控制是各行各業加強物料管理、能源管理，進行物資交接、財務結算，經濟核算，效益分析與評價及至決策的重要依據；也是企業監控生產過程，使其保護優質、高效、安全、平穩運行和改善環境的重要手段。從某種意義上講：計量就是眼睛，計量就是金錢，計量就是效益。現代企業對流量計量的要求越來越高，主要反映在滿足準確性、可靠性、及時性和自動化水平的程度等方面。1常用的幾種測量方法簡述為了滿足各種測量的需要，幾百年來人們根據不同的測量原理，研究開發制造出了數十種不同類型的流量計，大致分為容積式、速度式、差壓式、面積式、質量式等。各種類型的流量計量原理、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域，不同的測量介質、不同的工作范圍，選擇不同種類、不同型號的流量計。工業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，當流體流經節流件時（如標準孔板、標準噴嘴、長徑噴嘴、經典文丘利嘴、文丘利噴嘴等），在其前后產生壓差，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單、制造成本低、研究最充分、已標準化而得到最廣泛的應用。孔板流量計理論流量計算公式為：

式中，qf為工況下的體積流量，m3/s；c為流出系數，無量鋼；β=d/D，無量鋼；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，在標準狀態下天然氣積流量的實用計算公式為：式中，qn為標準狀態下天然氣體積流量，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為氣流流經孔板時產生的差壓，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，組分不穩定時還需要配置在線密度計（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管流動速度為原理的一類流量計。工業應用中主要有：①渦輪流量計：當流體流經渦輪流量傳感器時，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，渦輪轉動周期地改變磁電轉換器的磁阻值，檢測線圈中的磁通隨之發生周期性變化，產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）有關的參數；B為與渦輪頂隙、流體流速分布有關的系數；C為與摩擦力矩有關的系數。②渦街流量計：在流體中安放非流線型旋渦發生體，流體在旋渦發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：器同時檢測出流體的工況流量、壓力及溫度等參數，并將其轉換為相應的統一電流信號，按照某種運算關系，將這些信號送入計算單元（如加減器、乘除器、開方器、比例積算器等）進行運算，然后輸出代表補償后的流量信號用于顯示、記錄或控制，這種方法實現了快捷的自動連續補償、準確度也有所提高，單元組合儀表具有通用性強、系統組成靈活的優點，但仍然存在補償不完全的缺點，隨著集成電路的發展和計算機技術的應用，氣體流量自動全補償方案的實現已出現曙光而成為現實，大規模集成電路具有運行穩定可靠、體積小、功能強的優點，計算機具有強大的運算能力和數據存儲能力，可以實現多功能、多參數、多支路、主準確度的補償，流量積算儀（溫壓補償）或流量計算機（全補償）已成為當前流量儀表的主流。從現場使用的角度來看，真正意義上的氣體流量計不是僅指流量傳感器而是一個系統，應是：由節流裝置或流量傳感器（變送器）、壓力傳感器（變送器）、溫度傳感器（變送器）、在線密度計或色譜儀、流量積算儀或流量計算機組成的一個完整的計量系統。其理由有：第一，現場管理的需要，經過全補償的體積流量不僅在控制室能看到,在操作現場也能方便的同步看到.第二,安全可靠的需要,目前的流量積算儀或流量計算機能同時計算和控制多路流量即是優點又是缺點，當其硬件或軟件出現故障時多路流量同時受影響。第三，量傳檢定的需要，如前所述，氣體流量是由多參數決定的，其補償的數學模型及過程繁瑣復雜，如濕氣、飽和蒸氣、天然氣等介質的計量問題，熱值能量計量問題，氣體流量計是由多臺儀表（儀器）組成的一個系統，涉及到長度、力學、熱工、化學、時間、電磁等專業，用戶希望將其看成一個黑匣子，不管過程只認結果，然而目前的計量檢定標準裝置只能按專業分別對單一參數進行量傳檢定，就流量傳感器（變送器）方面，絕大多數流量計制造廠家和計量檢定機構也只能用水或低壓空氣代替實際介質檢定流量傳感器（變送器），目前標準節流裝置裝置一般只檢幾何尺寸不檢流出系數，然后將組合后用到實際介質實際工況中去，很顯然這種檢定方法其代表性不完全，將會帶來誤差，所以說目前流量準確性的保證是間接是間接而非直接的，正如同單元組合儀表一樣，“單校”不能完全代表“聯校”。因此使用實際介質在實際（模擬）工況下對氣體流量計進行