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流量計的發(fā)展歷史及流量測量技術的應用
發(fā)布時間:2016-01-18   點擊次數(shù):1064次

 流量計英文名稱是flowmeter,全國科學技術名詞審定委員會把它定義為:指示被測流量和(或)在選定的時間間隔內(nèi)流體總量的儀表。簡單來說就是用于測量管道或明渠中流體流量的一種儀表,工程上常用單位m3/h,它可分為瞬時流量(Flow Rate)和累計流量(Total Flow),瞬時流量即單位時間內(nèi)過封閉管道或明渠有效截面的量,流過的物質(zhì)可以是氣體、液體、固體;累計流量即為在某一段時間間隔內(nèi)(一天、一周、一月、一年)流體流過封閉管道或明渠有效截面的累計量。通過瞬時流量對時間積分亦可求得累計流量,所以瞬時流量計和累計流量計之間也是可以相互轉(zhuǎn)化的。
流量計的發(fā)展歷史:                                                
    測量的發(fā)展可追溯到古代的水利工程和城市供水系統(tǒng)。古羅馬凱撒時代已采用孔板測量居民的飲用水水量。公元前1000年左右古埃及用堰法測量尼羅河的流量。我國著名的都江堰水利工程應用寶瓶口的水位觀測水量大小等等。流量計又分為有轉(zhuǎn)子流量計、節(jié)流式流量計、細縫流量計、容積流量計、電磁流量計、超聲波流量計和堰等。按介質(zhì)分類:液體流量計和氣體流量計。
  美國早在1886年即發(fā)布過第一個TUF專利,1914年的專利認為TUF的流量與頻率有關。美國的第一臺TUF是在1938年開發(fā)的,它用于飛機上燃油的流量測量,只是直至二戰(zhàn)后因噴氣發(fā)動機和液體噴氣燃料急需一種高精度、快速響應的流量計才使它獲得真正的工業(yè)應用。如今,它已在石油、化工、科研、國防、計量各部門中獲得廣泛應用。 
  流量測量最早是由瑞士人開始的,1738年,瑞士著名的物理學家丹尼爾·伯努利以伯努利方程為基礎,利用了差壓法測量了水流量。
  后來,意大利物理學家文丘里又用文丘里管測量了流量,并發(fā)表了研究成果。 
  1886年,美國人赫謝爾應用文丘里管制成了測量水流量的的實用測量裝置。 
  20世紀初期到中期,原有的測量原理逐漸走向成熟,人們不再將思路局限在原有的測量方法上,而是開始了新的探索。1910年時,美國人開始了槽式流量計的研究工作,這種流量計是用來測量明溝中水流量的。1922年,帕歇爾將水槽測量改革為帕歇爾水槽。 
  槽式流量計發(fā)展的同時,美籍匈牙利人卡門正在研究渦街理論,1911年到1912年,他提出了卡門渦街新理論。 
  到了30年代,又出現(xiàn)了探討用聲波測量液體和氣體的流速的方法聲波測量流量的方法,但到第二次世界大戰(zhàn)為止未獲得很大進展,直到1955才有了應用聲循環(huán)法的馬克森流量計的問世,用于測量航空燃料的流量。 
  1945年,科林用交變磁場成功的測量了血液流動的情況。 
  20世紀的60年代以后,測量儀表開始向精密化、小型化等方向發(fā)展。例如,為了提高了差壓儀表的精確度,出現(xiàn)了力平衡差壓變送器和電容式差壓變送器;為了使電磁流量計的傳感小型化和改善信噪比,出現(xiàn)了用非均勻磁場和低頻勵磁方式的電磁流量計,此外,具有寬測量范圍和無活動檢測部件的實用卡門渦街流量計也在70年代問世。 
  隨著集成電路技術的迅速發(fā)展,具有鎖相環(huán)路技術的超聲(波)流量計也得到了普遍應用,微型計算機的廣泛應用,進一步提高了流量測量的能力,如激光多普勒流速計應用微型計算機后,可處理較為復雜的信號。
流量測量技術與儀表的應用領域:
1、工業(yè)生產(chǎn)過程
  流量儀表是過程自動化儀表與裝置中的大類儀表之一,它被廣泛適用于冶金、電力、煤炭、化工、石油、交通、建筑、輕紡、食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護及人民日常生活等國民經(jīng)濟各個領域,是發(fā)展工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),節(jié)約能源,改進產(chǎn)品質(zhì)量,提高經(jīng)濟效益和管理水平的重要工具在國民經(jīng)濟中占有重要的地位。在過程自動化儀表與裝置中,流量儀表有兩大功用:作為過程自動化控制系統(tǒng)的檢測儀表和測量物料數(shù)量的總量表。
2、能源計量
  能源分為一次能源(煤炭、原油、煤層氣、石油氣和天然氣)、二次能源(電力、焦炭、人工燃氣、成品油、液化石油氣、蒸汽)及載能工質(zhì)(壓縮空氣、氧、氮、氫、水)等。能源計量是科學管理能源,實現(xiàn)節(jié)能降耗,提高經(jīng)濟效益的重要手段。流量儀表是能源計量儀表的重要組成部分,水、人工燃氣、天然氣、蒸汽和油品這些常用的能源都使用著數(shù)量極其龐大的流量計,它們是能源管理和經(jīng)濟核算不可缺少的工具。
3、環(huán)境保護工程
  煙氣,廢液、污水等的排放嚴重污染大氣和水資源,嚴重威脅人類生存環(huán)境。國家把可持續(xù)發(fā)展列為國策,環(huán)境保護將是21世紀的最大課題??諝夂退奈廴疽玫娇刂疲仨毤訌姽芾?,而管理的基礎是污染量的定量控制,流量計在煙氣排放、污水、廢氣處理流量計量方面有著不可替代的位置。   中國是以煤為主要能源的國家,全國有上百萬個煙囪不停地向大氣排放煙氣。煙氣排放控制是根治污染的重要項目,每個煙囪必須是安裝煙氣分析儀表和流量計,組成連櫝排放監(jiān)視系統(tǒng)。煙氣的流量沆量有很大因難,它的難度為煙囪尺寸大且形狀不規(guī)則,氣體組分變化不定,流速范圍大,臟污,灰塵,腐蝕,高溫,無直管段等。
4、交通運輸
  有五種方式:鐵路公路、航空、水運和管道運輸。其中管道運輸雖早已有之,但應用并不普遍。隨著環(huán)保問題的突出,管道運輸?shù)奶攸c引起人們的重視。管道運輸必須裝備流量計,它是控制、分配和調(diào)度的眼睛,亦是安全監(jiān)沒和經(jīng)濟核算的必備工具。
5、生物制藥
  21世紀將迎來生命科學的世紀,以生物技術為特征的產(chǎn)業(yè)將獲得迅速發(fā)展。生物技術中需監(jiān)測計量的物質(zhì)很多,如血液,尿液等;醫(yī)藥行業(yè)對各種醫(yī)藥配方,液體制劑成分的控制流量儀表也是不和或缺的。儀表開發(fā)的難度極大,品種繁多。
6、科學實驗
  科學實驗需要的流量計不但數(shù)量多,且品種極其繁雜。據(jù)統(tǒng)計流量計100多種中很大一部分是應科研之需用的,它們并不批量生產(chǎn),在市面出售,許多科研機構(gòu)和大企業(yè)皆設專門小組研制專用的流量計。
7、海洋、江河湖泊
  這些領域為敞開流道,一般需檢測流速,然后推算流量。流速計和流量計所依據(jù)的物理原理及流體力學基礎是共通的但是儀表原理及結(jié)構(gòu)以及使用前提有很大差別。

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