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?流量测量的发展可追溯到古代的水利工程和城市供水系统
2012-1-4 16:43:00?
流量测量的发展可追溯到古代的水利工程和城市供水系统

一、概述  流量计英文名称是flowmeter,全国科学技术名词审定委员会把它定义为:指示被测流量和(或)在选定的时间间隔内流体总量的仪表。简单来说就是用于测量管道或明渠中流体流量的一种仪表,工程上常用单位m3/h,它可分为瞬时流量(Flow Rate)和累计流量(Total Flow),瞬时流量即单位时间内过封闭管道或明渠有效截面的量,流过的物质可以是气体、液体、固体;累计流量即为在某一段时间间隔内(一天、一周、一月、一年)流体流过封闭管道或明渠有效截面的累计量。通过瞬时流量对时间积分亦可求得累计流量,所以瞬时流量计和累计流量计之间也是可以相互转化的。

二、流量计的发展历史   流量测量最早是由瑞士人开始的,在1738年,瑞士着名的物理学家丹尼尔?伯努利以伯努利方程为基础,利用了差压法测量了 水流量。

  后来,意大利物理学家文丘里又用文丘里管测量了流量,并发表了研究成果。
  1886年,美国人赫谢尔应用文丘里管制成了测量说流量的的实用测量装置。
  20世纪初期到中期,原有的测量原理逐渐走向成熟,人们不再将思路局限在原有的测量方法上,而是开始了新的探索。1910年时,美国人开始了槽式流量计的研究工作,这种流量计是用来测量明沟中水流量的。1922年,帕歇尔将水槽测量改革为帕歇尔水槽。
  槽式流量计发展的同时,美籍匈牙利人卡门正在研究涡街理论,1911年到1912年,他提出了卡门涡街新理论。
  到了30年代,又出现了探讨用声波测量液体和气体的流速的方法声波测量流量的方法,但到第二次世界大战为止未获得很大进展,直到1955才有了应用声循环法的马克森流量计的问世,用于测量航空燃料的流量。   1945年,科林用交变磁场成功的测量了血液流动的情况。
  20世纪的60年代以后,测量仪表开始向精密化、小型化等方向发展。例如,为了提高了差压仪表的精确度,出现了力平衡差压变送器和电容式差压变送器;为了使电磁流量计的传感小型化和改善信噪比,出现了用非均匀磁场和低频励磁方式的电磁流量计,此外,具有宽测量范围和无活动检测部件的实用卡门涡街流量计也在70年代问世。
  随着集成电路技术的迅速发展,具有锁相环路技术的超声(波)流量计也得到了普遍应用,微型计算机的广泛应用,进一步提高了流量测量的能力,如激光多普勒流速计应用微型计算机后,可处理较为复杂的信号。三、流量计的应用领域

  流量测量技术与仪表的应用大致有以下几个领域。
1、工业生产过程
  流量仪表是过程自动化仪表与装置中的大类仪表之一,它被广泛适用于冶金、电力、煤炭、化工、石油、交通、建筑、轻纺、食品、医药、农业、环境保护及人民日常生活等国民经济各个领域,是发展工农业生产,节约能源,改进产品质量,提高经济效益和管理水平的重要工具在国民经济中占有重要的地位。在过程自动化仪表与装置中,流量仪表有两大功用:作为过程自动化控制系统的检测仪表和测量物料数量的总量表。
2、能源计量
  能源分为一次能源(煤炭、原油、煤层气、石油气和天然气)、二次能源(电力、焦炭、人工燃气、成品油、液化石油气、蒸汽)及载能工质(压缩空气、氧、氮、氢、水)等。能源计量是科学管理能源,实现节能降耗,提高经济效益的重要手段。流量仪表是能源计量仪表的重要组成部分,水、人工燃气、天然气、蒸汽和油品这些常用的能源都使用着数量极其庞大的流量计,它们是能源管理和经济核算不可缺少的工具。
3、环境保护工程
  烟气,废液、污水等的排放严重污染大气和水资源,严重威胁人类生存环境。国家把可持续发展列为国策,环境保护将是21世纪的最大课题。空气和水的污染要得到控制,必须加强管理,而管理的基础是污染量的定量控制,流量计在烟气排放、污水、废气处理流量计量方面有着不可替代的位置。
  我国是以煤为主要能源的国家,全国有上百万个烟囱不停地向大气排放烟气。烟气排放控制是根治污染的重要项目,每个烟囱必须是安装烟气分析仪表和流量计,组成连椟排放监视系统。烟气的流量沆量有很大因难,它的难度为烟囱尺寸大且形状不规则,气体组分变化不定,流速范围大,脏污,灰尘,腐蚀,高温,无直管段等。
4、交通运输  有五种方式:铁路公路、航空、水运和管道运输。其中管道运输虽早已有之,但应用并不普遍。随着环保问题的突出,管道运输的特点引起人们的重视。管道运输必须装备流量计,它是控制、分配和调度的眼睛,亦是安全监没和经济核算的必备工具。
5、生物制药
  21世纪将迎来生命科学的世纪,以生物技术为特征的产业将获得迅速发展。生物技术中需监测计量的物质很多,如血液,尿液等;医药行业对各种医药配方,液体制剂成分的控制流量仪表也是不和或缺的。仪表开发的难度极大,品种繁多。
6、科学实验
  科学实验需要的流量计不但数量多,且品种极其繁杂。据统计流量计100多种中很大一部分是应科研之需用的,它们并不批量生产,在市面出售,许多科研机构和大企业皆设专门小组研制专用的流量计。
7、海洋景象形象,江河湖泊
  这些领域为敞开流道,一般需检测流速,然后推算流量。流速计和流量计所依据的物理原理及流体力学基础是共通的但是仪表原理及结构以及使用前提有很大差别。

此外,按测量原理可分为如下几个大类:
  1、力学原理:属于此类原理的仪表有利用伯努利定理的差压式、转子式;利用动量定理的冲量式、可动管式;利用牛顿第二定律的直接质量式;利用流体动量原理的靶式;利用角动量定理的涡轮式;利用流体振荡原理的旋涡式、涡街式;利用总静压力差的皮托管式以及容积式和堰、槽式等等。
  2、电学原理:用于此类原理的仪表有电磁式、差动电容式、电感式、应变电阻式等。
  3、声学原理:利用声学原理进行流量测量的有超声波式.声学式(冲击波式)等。
  4、热学原理:利用热学原理测量流量的有热量式、直接量热式、间接量热式等。
  5、光学原理:激光式、光电式等是属于此类原理的仪表。
  6、原子物理原理:核磁共振式、核辐射式等是属于此类原理的仪表.
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