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1、微小流量測量現(xiàn)狀作者：蔡武昌摘要：傳統(tǒng)小流量測量技術(shù)節(jié)流差壓（層流）法、浮子法和容積法等有了卓越的改進(jìn)，新測量技術(shù)如超聲法、熱法、科里奧利法等也有成效地應(yīng)用與液體和氣體小流量測量。一、前言石油、鋼鐵等流程工業(yè)和供水、電力等公用事業(yè)的持續(xù)發(fā)展，流量測量需求不斷增長，推動(dòng)了各種測量原理流量儀表的研究開發(fā)。隨著為提高效率推向大型化規(guī)模生產(chǎn)，流量儀表也經(jīng)歷了一輪向大口徑擴(kuò)展的變革，如電磁流量計(jì)口徑最大已經(jīng)達(dá)3m，超聲流量計(jì)已經(jīng)能用到5∽10m管道。半導(dǎo)體制造業(yè)、生物工程、精細(xì)化工等的興起，使流量測量向低端延伸，小流量計(jì)流
2、量的要求在上世紀(jì)80∽90年代凸顯起來。何謂小流量？業(yè)界尚無公認(rèn)的定義和界限，小流量因應(yīng)用領(lǐng)域而異是一個(gè)模糊的概念。管道小流量測量體現(xiàn)于管徑小和流速低兩個(gè)層次，就流程工業(yè)而言，習(xí)慣上DN10甚至DN15以下管徑流量測量稱之小流量測量，通常其流量值液體為1L/min或0.06m3/h以下，流量儀表滿度流量時(shí)的流速低于0.1m/s。傳統(tǒng)小流量測量技術(shù)節(jié)流差壓（層流）法、浮子法和容積法等有了卓越的改進(jìn)，新測量技術(shù)如超聲法、熱法、科里奧利法等也有成效地應(yīng)用與液體和氣體小流量測量。本文就此作扼要評(píng)述。二、微小流量測量特征和
3、儀表類型小流量、微小流量測量很大程度是在半導(dǎo)體制造業(yè)需要的激發(fā)下獲得發(fā)展的，從超凈氣體到純水、藥液的流量和控制。當(dāng)代食品醫(yī)藥、精細(xì)化工及各行業(yè)試驗(yàn)工廠定量加液和混合配比，今后生物產(chǎn)業(yè)繁多其應(yīng)用也促進(jìn)小流量儀表的研發(fā)開發(fā)。微小流量與一般流量測量相比較，具有以下特點(diǎn)。1.雷諾數(shù)低流體是黏性的，流體在管內(nèi)流動(dòng)，管中心流速最高，管內(nèi)壁流速為零。速度分布如圖所示，流態(tài)分為層流流動(dòng)和紊流流動(dòng)。雷諾數(shù)Re是一個(gè)表征流體慣性力和黏性力比的無量綱參數(shù)，Re≤2300為層流。一般管道流動(dòng)均為紊流流動(dòng)，流量儀表也是針對(duì)紊流流動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的
4、，而小流量儀表因管徑小常處于層流流動(dòng)（例如管內(nèi)徑6mm,流量0.05L/min，Re為1800或?qū)恿?紊流過渡區(qū)流態(tài)流動(dòng)，小流量測量受使用中流體黏度變化影響頗大。）2.要用實(shí)際使用流體校準(zhǔn)液體流量儀表一般用水校準(zhǔn)，氣體用空氣校準(zhǔn)。若知道實(shí)際測量流體與校準(zhǔn)流體間某些物性不同對(duì)示值有規(guī)律變化時(shí)，中大管徑流量儀表常以適當(dāng)系數(shù)修正。但有些小流量儀表受黏度等流體物性影響大，須以實(shí)際使用流體校準(zhǔn)。所幸流量小，用實(shí)際使用流體校準(zhǔn)難度不大，但在作有害性流體校準(zhǔn)時(shí)應(yīng)注意安全和環(huán)境污染。1.要求測量時(shí)防止污染流體若測量潔凈氣體和純水
5、常不允許接觸流體的儀表零件材料析出離子，例如半導(dǎo)體制備中儀表不能用金屬和玻璃制成，只能用塑料。流體中也不允許混入活動(dòng)件的磨蝕塵粒。流量儀表流通通道要盡可能簡單，不應(yīng)有潴留部位，防止潴留介質(zhì)變質(zhì)。2.氣泡和塵埃附著的影響因管徑小黏性增加，液體中微細(xì)氣泡易在管系流動(dòng)過程中積聚變大，使測量時(shí)指示不穩(wěn)，精確度下降。流體中塵埃附著測量元件也要影響測量值，例如浮子流量計(jì)的浮子上沉積有肉眼覺察不出的附著層也會(huì)影響示值。3.流量儀表品種使用上受到一定限制在眾多測量原理流量儀表中，因各種原因小流量應(yīng)用受到一些限制，當(dāng)前能應(yīng)用于小流
6、量的品種如表格所示。上?？祬R實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司制造的高精度油耗傳感器，該產(chǎn)品是國內(nèi)唯一取得國家防爆/計(jì)量雙認(rèn)證的高科技產(chǎn)品，引進(jìn)油料管理的高科技手段,安裝高精度流量傳感器,取得國家防爆和計(jì)量認(rèn)證,實(shí)現(xiàn)油料動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)在線監(jiān)測,創(chuàng)新管理完善考評(píng)和獎(jiǎng)懲體系，夯實(shí)油田運(yùn)輸公司的可持續(xù)發(fā)展基礎(chǔ).一、幾種小流量測量儀表1.差壓式管路中接入差壓發(fā)生器（節(jié)流件），測量其前后產(chǎn)生與流速成比例的壓差，以此求取流量。在紊流時(shí)差壓與流速平方成正比，在層流時(shí)與流速成線性關(guān)系。小流量測量由層流元件（如瓦楞紙狀節(jié)流板）組成差壓發(fā)生器，以保證層流流
7、動(dòng)，這種差壓式儀表也稱層流流量計(jì)，最小可測流量5mL/min液體。差壓變送器內(nèi)藏噴嘴或孔板也常用作小流量測量，最小可測量15mL/min液體。本類儀表缺點(diǎn)是測量受黏度影響，并易堵塞，有潴留介質(zhì)部位，接觸介質(zhì)零部件不能全用塑料，應(yīng)用局限較多。2.浮子流量計(jì)它利用浮子在垂直錐形管內(nèi)隨著流量大小上下浮動(dòng)改變流通面積，以浮子高度測定測量。若錐形度小，浮子密度和被測液體密度接近，滿度流量可小至10Ml/min;2mm直徑球形浮子儀表最小可大0.16Ml/min。結(jié)構(gòu)簡單易制成全塑料儀表，應(yīng)用于純水、潔凈氣體，但只是通過透明
8、錐形管讀取流量值，無輸出信號(hào)作配比等流量控制。日本曾發(fā)表可發(fā)信的小流量浮子流量計(jì)，稱做（Semiflow）流量計(jì)，如圖所示，浮子延伸下端為永久磁鐵7，由磁敏元件10檢出其位置。位置與輸出信號(hào)關(guān)系如圖所示。接觸液體部件均由氟塑料制成。最小規(guī)格的滿度流量為30mL/min，范圍度5:1，測量精度為±6%FS。1.容積式流量計(jì)小流量容積式流量計(jì)常見的有圓柱齒輪式和橢圓齒輪式儀表
