導語：如何才能寫好一篇流量測量，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

論文摘要：對目前重要的不同的流量計（容積式計量表，質量流量計，電磁流量計）的原理、測量方法、應用條件、注意事項等進行了總結，進而對流量測量有進一步的了解。

1研究背景：

計量是工業生產的眼睛。流量計量是計量科學技術的組成部分之一,它與國民經濟、國防建設、科學研究有密切的關系。做好這一工作對于保證產品質量、提高生產效率、促進科學技術的發展都具有重要的作用。特別是在能源危機、工業生產自動化程度愈來愈高的當今時代,流量計在國民經濟中的地位與作用更加明顯。

節約能源和環境保護是大多數先進企業非常關心的問題。而要確保壓縮空氣系統高效地運轉，流量測量是至關重要的。對一個典型壓縮空氣系統的全部成本進行分析后，我們發現最大的成本是由電力消耗，而不是系統的投資或維護產生的。

一臺新式的壓縮機將百分之九十的電力轉換成熱量，而僅將百分之十轉換成壓縮空氣，這就使得壓縮空氣比電要貴十倍。測量耗電量隨處可見，但是測量壓縮空氣消耗量的企業并不多。不進行測量就意味著不知道系統的效率。統計數據顯示百分之三十的壓縮空氣會由于泄漏而損失掉，這本來是可以被檢測出來并修理好的。

還有另外一個重要問題：二氧化碳總排放量的百分之四十來自于工業。這些二氧化碳是在燃燒礦物燃料（媒、石油、煤氣等）來發電的過程中產生的。我們都知道，過多的二氧化碳會造成全球變暖。在能源變得短缺并且環保和我們每一個人息息相關的時候，流量測量將幫助您依據消耗量和泄漏檢測來分析您的系統，從而減少能耗和成本。

2調研目的：

由于流量是一個動態量,流量測量是一項復雜的技術。從被測流體來說,包括氣體、液體和混合流體這三種具有不同物理特性的流體;從測量流體流量時的條件來說,又是多種多樣的,如測量時的溫度可以從高溫到低溫;測量時的壓力可以從高壓到低壓;被測流量的大小可以從微小流量到大流量;被測流體的流動狀態可以是層流、湍流等等。此外就液體而言,還存在粘度大小不同等情況。

調研的目的就是對目前重要的不同的流量計的原理、測量方法、應用條件、注意事項等進行了總結，進而對流量測量有進一步的了解，對以后的研究工作起一定的指導意義。

3調研內容

3.1概述

3.1.1流量的概念

流體在單位時間內流經某一有效截面的體積或質量，前者稱體積流量（m3/s)，后者稱質量流量(kg/s)。

如果在截面上速度分布是均勻的，則：

如果介質的密度為，那么質量流量

流過管道某截面的流體的速度在截面上各處不可能是均勻的，假定在這個截面上某一微小單元面積上速度是均勻的，流過該單元面積上的體積流量為，整個截面的流量為；測量某一段時間內流過的流體量，即瞬時流量對時間的積分，稱之流體總量。，用來測量流量的儀表統稱為流量計。測量總量的儀表稱為流體計量表或總量計。

3.1.2流體的幾個概念

(1)粘性

在流體的內部相互接觸的部分在其切線方向的速度有差別時會產生減小其速度差的作用。這是因為流速快的部分要加速與其相接觸的流速慢的部分，而流速慢的部分要減小與其相接觸的流速快的部分，流體的這種性質，稱為粘性。衡量流體粘性大小的物理量稱為粘度

設有兩塊面積很大距離很近的平板，兩平板中間是流體。令底下的平板保持不動，而以一恒定力推動上面平板，使其以速度v沿x方向活動。由于流體粘性的作用，附在上板底面的一薄層液體以速度v隨上板運動。而下板不動故附在其上的流體不動，所以兩板間的液體就分成無數薄層而運動，如圖所示。作用力F與受力面平行，稱為剪力，剪力與板的速度v、板的面積S成正比，而與兩板間的距離y成反此，即

（圖）平板間流體速度變化

h稱為粘度，或動力粘度(dynamicviscosity)，單位是：泊（P）(Pa.s)

(2)層流和紊流

流體在細管中的流動形式可分為層流和紊流兩種。所謂層流(laminarflow)就是流體在細管中流動的流線平行于管軸時的流動。所謂紊流(turbulentflow)就是流體在細管中流動的流線相對混亂的流動。利用雷諾數可以判斷流動的形式。如果雷諾數小于某一值時，可判斷為層流，而大于此值時則判斷為紊流。

由此，我們發現管內流體流動時存在著兩種狀態：一為層流狀面一為紊流狀態．在不同的流動狀態下，流體有不同的流動特性。在層流流動狀態時，流量與壓力降成正比；在紊流流動狀態時，流量與壓力降的平方根成正比，而且在層流與紊流兩種不同的流動狀態時，其管內的速度分布也大不相同。這些對于許多采用測量流速來得到流量的測量方法是很重要的。

(3)雷諾數

雷諾數是表征流體流動時慣性力與粘性力之比。利用細管直徑d，可求出雷諾數：

為細管中的平均流速；為流體的運動粘度,d為管徑。Rd＜2320時為層流，Rd＞2320時為紊流；所謂平均流速，一般是指流過管路的體積流量除以管路截面積所得到的數值。

(4)流體流動的連續性方程

流體在管道內作穩定流動的情況:，若流體是不可壓縮的，即則

（圖）某一段流體管道

即流體在穩定流動，且不可壓縮時，流過各截面流體的體積為常量。因此利用上式，很方便的求出流體流過管道不同截面時的流速。

（4）流體伯努力方程

3.2流量計

3.2.1容積式計量表

這類儀表用儀表內的一個固定容量的容積連續地測量被測介質，最后根據定量容積稱量的次數來決定流過的總量。習慣上人們把計量表也稱為流量計。根據它的結構不同，這類儀表主要有橢圓齒輪流量計、腰輪流量汁、活塞式流量計等。

(1)橢圓齒輪流量計

（圖）橢圓齒輪流量計原理圖

腰輪流量計（羅茨流量計）

（圖）腰輪流量計原理圖

腰輪流量計除可測液體外，還可測量氣體，精度可達±0.1％，并可做標準表使用；最大流量可達1000m3/h。

(2)容積式流量計的誤差

儀表輸出由指針指示，指示值I:

其中：

流量較小時，誤差為負值，在流量增大時、誤差為正值、且基本保持不變(曲線1)。這種現象主要是由于在運動件的間隙中泄漏所引起的。這個泄漏量與間隙、粘度、前后壓差有關，另外也和流過體積V所需的時間有關。

容積式流量計的測量誤差值E，可由指示值與真值之差與指示值之比表示。設：V為通過流量計的流體體積真值；I為流量計指示值，則誤差值E可表示為

，為流量儀表的流量，，

，

（圖）容積式流量計的誤差曲線

（3）適用范圍

1）可用于各種液體流量的測量，尤其是用于油流量的準確測量

2）高壓力、大流量的氣體流量測量

3）適用于性較好、粘度較高的重質油品，如原油、重質成品油等的計量

4）計量范圍受到轉子重量的影響，其精度只適用于一定流量的計量，計量更大流量時，要幾臺并聯使用

由于橢圓齒輪容積流量計直接依靠測量輪嚙合，因此對介質的清潔要求較高，不允許有固體顆粒雜質流過流量計．

3.2.2浮子流量計（轉子流量計）

(1)原理

浮子流量計的測量本體由一根自下向上擴大的垂直錐管和一只可以沿著錐管的軸向自由移動的浮子組成．如圖下

（圖）浮子流量計測量原理圖

當被測流體自錐管下端流入流量計時，由于流體的作用，浮子上下端面產生一差壓，該差壓即為浮子的上升力。當差壓值大于浸在流體中浮子的重量時，浮子開始上升。隨著浮子的上升．浮子最大外徑與錐管之間的環形面積逐漸增大，流體的流速則相應下降，作用在浮子上的上升力逐漸減小，直至上升力等于浸在流體中的浮子的重量時，浮子便穩定在某一高度上。這時浮子在錐管中的高度與所通過的流量有對應的關系。

（2）所受力的分析

作用在浮子上的力有：

流體自下而上運動時，作用在浮子上的阻力F;浮子本身的垂直向下的重力W；流體對浮子所產生的垂直向上的浮力B。當浮子處于平衡狀態時，可列出平衡方程式

式中，cd為浮子的阻力系數；ro為流體密度；v為環形流通面積的平均流速：Af為浮子的最大迎流面積。

為浮子材料的重度；為浮子的體積

浮子在流體中所受的浮力為：為流體的重度

該環形流通面積為A0，則體積流量為

設，稱為流量系數，則

（3）注意事項

只要保持流量系數a為常數，則流量與浮子高度h之間就存在一一對應的近似線性關系．我們可以將這種對應關系直接刻度在流量計的錐管上．顯然，對于不同的流體，由于密度發生變化，所以qv與h之間的對應關系也將發生變化，原來的流量刻度將不再適用．所以原則上，轉子流量計應該用實際介質進行標定．

3.2.3電磁流量計

電磁流量計是根據法拉第電磁感應定律制成的一種測量導電液體體積流量的儀表。屬于測速式流量計

（1）原理

（圖）電磁流量計原理圖

如圖所示，設在均勻磁場中，垂直于磁場方向有一個直徑為D的管道。管道由不導磁材料制成，當導電的液體在導管中流動時，導電液體切割磁力線，因而在磁場及流動方向垂直的方向上產生感應電動勢，如安裝一對電極，則電極間產生和流速成比例的電位差。

式中，c為感應電動勢：B為磁感應強度，D為管道內徑；v為液體在管道內平均流速。

（2）使用條件

優點：

1）可以測量各種腐蝕性介質：酸、堿、鹽溶液以及帶有懸浮顆粒的漿液

2）此流量計無機械慣性，反應靈敏，可以測量脈沖流量，而且線性較好，可以直接進行等分刻度局限性：

1）只能測量導電液體，因此對于氣體、蒸氣以及含大量氣泡的液體，或者電導率很低的液體不能測量

2）由于測量管內襯材料一般不宜在高溫下工作，所以目前一般的電磁流量計還不能用于測量高溫介質[（3）分類

直流勵磁、交流勵磁、低頻方波勵磁

3.2.4質量流量計

在工業生產中，由于物料平衡，熱平衡以及儲存、經濟核算等所需要的都是質量，并非體積，所以在測量工作中，常需將測出的體積流量，乘以密度換算成質量流量。但由于密度隨溫度、壓力而變化，所以在測量流體體積流量時，要同時測量流體的壓力和密度，進而求出質量流量。在溫度、壓力變化比較頻繁的情況下，難以達到測量的目的。這樣便希望用質量流量計來測量質量流量，而無需再人工進行上述換算。

（1）分類

1）直接式：即直接檢測與質量流量成比例的量，檢測元件直接反映出質量流量。

2）推導式：即用體積流量計和密度計組合的儀表來測量質量流量，同時檢測出體積流量和流體密度，通過運算得出與質量流量有關的輸出信號。

3）補償式：同時檢測流體的體積流量和流體的溫度、壓力值，再根據流體密度與溫度、壓力的關系，由計算單元計算得到該狀態下流體的密度值，最后再計算得到流體的質量流量值。

補償式質量流量則量方法，是目前工業上普遍應用的一種測量方法。

（2）熱式質量流量計

熱式質量流量計是由外熱源對被測流體加熱，測量因流體流動而造成的溫度變化來反映質量流量，或利用加熱流體時流體溫度上升所需能量與流體質量之間關系測量流體質量流量的儀表。比較典型的一種是托馬斯流量計。

（圖）托馬斯氣體流量計原理圖

加熱氣體所需要的能量和加熱器上下游溫差之間的關系可表示為：

由上式可得氣體的質量流量可表示為

從上式知，若采用恒定功率法，即保持功率E為常數，則溫差與質量流量成反比，測量溫差即得流量；若采用恒定溫差法，即保持溫差為常數，則加熱器輸入功率E與質量流量成反比，測得加熱器功率E即可得值。實用上，無論從特性關系或實現測量的手段看，恒定溫差法都比恒定功率法簡單，因而應用較多。

（3）推導式質量流量計

它是由體積流量計和密度計組合而成的，其形式可分為

1）檢測的流量計和密度計的組合方式；

2）檢測的流量計和密度計的組合方式；其中為流體密度，為體積流量

3）檢測的流量計和檢測的流量計的組合方式；

（圖）檢測器與密度計的組合質量流量計原理圖

（圖）檢測器和密度計組合的質量流量計原理圖

（圖）檢測器和檢測器組合的質量流量計原理圖

4調研總結

首先，由于流量是一個動態量,流量測量是一項復雜的技術。對在一定通道內流動的流體的流量進行測量統稱為流量計量。流量測量的流體是多樣化的，如測量對象有氣體、液體、混合流體；流體的溫度、壓力、流量均有較大的差異，要求的測量準確度也各不相同。因此，流量測量的任務就是根據測量目的，被測流體的種類、流動狀態、測量場所等測量條件，研究各種相應的測量方法，并保證流量量值的正確傳遞。

經過幾天的調研，對目前重要的不同的流量計的原理、測量方法、應用條件、注意事項等進行了總結，進而對流量測量有了進一步的了解。達到了調研目的。

其次，流量儀表伴隨著現代工業的發展有必要逐步完善其性能,而技術的進步也讓流量儀表的完善成為可能。盡管有些儀表（如電磁）的性能相對較為優越，但也并非盡善到可取代所有的流量儀表，況且，它當前的價格還較昂貴，使用的經驗還不足，有待積累。工業領域十分廣闊，還沒有一種儀表可以滿足一切要求。所以盡管發展趨勢有增有減，而取代的過程將是緩慢的。

最后，調研內容有一定的根據性，對現實中流量的測量、應用，都有一定的幫助

參考文獻

[1]劉彥軍等，圓柱齒輪流量計計量特性研究，計測技術，2008，28（增刊）：92-95.

[2]陳霈，對容積式流量計的誤差特性分析及使用維護，計量與測試技術，2007，34（11）.

[3]陳曉梅，周巖，電磁流量計在硫酸裝置中的應用，當代化工，2009，38（1）.

[4]崔海亮，電磁流量計的正確選擇與安裝，機械與電子，2008(23).

[5]史秀麗等，流量計量在工業上的應用及其重要性，計量工作者論壇，2006.

[6]毛新業，秦自耕，流量儀表發展概述，綜述，2007.

[7]袁加維，董連鵬，電磁流量計的分類和選型，農業與技術，2009，29（1）：52-54.

[8]陳渤海，質量流量計計量系統在原油生產中的應用，科技資訊，2009

[9]黃雪蓮，質量流量計相對誤差測量結果的不確定度評定，2008.

篇2

[關鍵詞]電磁流量計 攪拌器葉片 脈動

中圖分類號：O441.5 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）24-0005-01

一、 電磁流量計原理

電磁流量計是一種根據法拉第電磁感應定律來測量管內導電介質體積流量的感應式儀表，管道內的勵磁線圈產生磁場，被測介質流過管道做切割磁力線，在兩個檢測電極上產生感應電勢，其大小正比于流體的運動速度。測量管道通過不導電的內襯（橡膠，特氟隆等）實現與流體和測量電極的電磁隔離。其電壓信號轉轉換器處理后，再經微處理器處理后，輸出與流量成線性關系的信號，供后位儀表供記錄、調節和控制使用，也可與上位機通訊（RS485）

二、電磁流量計測量精度

不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的影響，傳感器感應電壓信號與平均流速呈線性關系，因此測量精度高，一般為1%。

三、電磁流量計的特點

沒有可動部件和凸出于流體中的零件，具有很高的可靠性，用來測各種酸、堿、鹽溶液，礦漿、糖漿、污水、啤酒、麥汁、等導電流體的流量等各種懸浮物、氣化汽和粘性物質的流量。另外由于其密封性能好，還可用于自來水和地下水道系統。

四、電磁流量計的優點

測量管道內無阻流件，因此沒有附加的壓力損失；測量管道內無可動部件，因此傳感器壽命極長。傳感器部分只有內襯和電極與被測液體接觸，只要合理選擇電極和內襯材料，即可耐腐蝕和耐磨損。

五、攪拌葉片對流量測量的影響

電磁流量計示值以固定的頻率上、下跳動，我廠一段工藝流程如下圖所示：

母液經電磁流量計從前一設備送向母液罐，儀表投運后，流量示值以固定頻率上、下跳動。DCS顯示屏上顯示的瞬時流量歷史曲線成一根很寬的帶子，現場檢查前后直管段長度及接地等安裝條件均符合要求，尚未查出原因。

一次偶然的機會，母液罐內的攪拌器停止運轉，發現流量示值自己恢復穩定，向操作者調查工藝操作上有何變化，才知母液罐內的攪拌器停止轉動，進一步調查發現，此攪拌器是側壁安裝，而且其位置距安裝流量計的進料管口僅一米左右，很明顯攪拌器槳葉以固定周期翻起波浪，使得進料口處的阻力周期變化管內流速脈動。電磁流量計出口端到容器壁的距離L太近，大約1.5米，使流量計出口流速不穩，流量計示值產生有規則的搖擺。然后將電磁流量計從A位置改到B位置，遠離原安裝位置10米，流量計示值穩定。

六、示值脈動的危害

如上述流量脈動對儀表積算總量影響不大，因為攪拌器槳葉引起脈動頻率較低，其數值遠遠低于所選電磁流量計的激勵頻率，所以盡管流量示值大幅度周期擺動，但其準確度并無明顯變化，其影響僅僅是示值難以讀數和DCS中趨勢取現無法制作。

七、脈動幅度過大時如何處理

脈動劉德平均值如果離標尺上線不遠，則脈動峰值很容易超過上限而進入飽和區，導致儀表示值偏低，這時就須啟用電磁流量計的脈動流測量功能。具有脈動流測量能力的電磁流量計，當它選用較高的激勵頻率時，能對脈動流做出快速響應，因此能對脈動流量進行測量，常用來測量往復泵。隔膜泵等的出口流量。

能用于脈動流測量的電磁流量計，通常在下列3個方面須作特殊設計，并在投運時作適當的調試，即激勵頻率可調，流量計的模擬信號處理部分應防止脈動峰值到來時進入飽和狀態，為了讀出流量平均值，應對現實部分做平滑處理。

1、 激勵頻率的決定

以IFM型電磁流量計為例，該儀表的技術資料提出，當脈動頻率低于1.33時，可以采用穩定流時的激勵頻率；當脈動頻率為1.33------3.33時激勵頻率應取25Hz，顯然，激勵頻率要求雖然不很嚴格，但是必須與脈動頻率相適應，太高和太低都是不利的。

2、 流量信號輸入通道飽和問題

脈動流的脈動幅值有時高的出奇，如果峰值出現時儀表的流量信號輸入通道進入飽和狀態，就如同峰值被消除，必將導致儀表示值偏低。

IFM型電磁流量計流量信號輸入通道的設計分兩檔，其中測量穩定流時，A/D轉換器只允許輸入滿量程信號的150%，而測量脈動流流量時，允許輸入滿量程信號的1000%。因此，在測量脈動流流量時，編寫菜單應指定流動類型為“PULSATING（脈動流）而不是”STEADY”（定常流）。

3、 時間常數的選擇

由于電磁流量計的測量部分能快速響應脈動流流量的變化，忠實地反映實際流量，但是顯示部分如果也如實地顯示流量值，勢必導致顯示值上、下大幅度跳動，難以讀數，所以顯示應取一段時間內的平均值，其實現方法通常是串入一階慣性環節，選定合適的時間常數后，儀表就能穩定顯示。但若時間常數選的太大，則在平均流量變化時，顯示部分應遲鈍，為觀察者帶來錯覺。

IFM儀表資料提出了計算時間常數t（s）的經驗公式：t（s）=1000/N

N-----每分鐘脈動次數

篇3

關鍵詞：注汽鍋爐 兩相流 干度 流量

蒸汽吞吐是熱力開采稠油油藏的主要方式, 濕蒸汽的流量及干度計量也就成為生產效果的有力保障，同時為了防止注汽鍋爐的爐管內結垢，要求鍋爐出口的蒸汽為干度為70-80%為宜。由于濕蒸汽的計量為流量、干度雙參數計量，十分復雜。從國內的研究狀況來看，還沒有非常成熟的應用技術，有限的幾種方法，具有一定的局限性。國際上具代表性的測量裝置有γ射線密度計-渦輪流量計-文丘利管組合裝置和γ射線密度計-網狀靶組合裝置等測量裝置，但是投資昂貴，運行費用高。

本技術是在單相流標準孔板、文丘利管[1]的基礎上加以發展，根據汽、水兩相流通過標準孔板、文丘利管的壓降規律，建立數學模型，開發了聯合式濕蒸汽流量、干度測量裝置，經過現場實際運行，解決這一測量難題，滿足工程實際的生產需要。

1、測試原理研究

該測量系統由經過標定的標準孔板、經典文丘利管作為一次測量元件，高精度壓力傳感器、智能型差壓變送器[2]轉換并傳輸標準信號，標準4～20mA DC信號經I/V轉換成1～5V電壓信號，進入高速數據采集卡，首先在工控機中根據壓力信號P調用IAPWS-IF97標準汽、水性質模塊計算出飽和水、飽和蒸汽的密度及比焓；

對于標準孔板及經典文丘利管兩節流件有以下兩流量方程

Qm1= （ΔP1，X1）

（1）

Qm2= （ΔP2，X2）

（2）

根據質量守恒定律，流經兩流量計的質量流量相同；管道經良好保溫處理，忽略沿程熱量損失及壓力損失，濕蒸汽無相變，流經兩流量計的濕蒸汽干度也相同。

則有條件

Qm1= Qm2

（3）

X1 = X2

（4）

注：下標1代表標準孔板處的參數，下標2代表文丘利管處的參數 Qm為質量流量，ΔP為壓差，X1為干度

聯立方程1、2、3、4即可根據差壓信號、汽水密度算出濕蒸汽的干度、質量流量、載熱量，同時對質量流量、載熱量進行累積運算。重要參數適時存儲于數據庫，作為歷史數據以備后期調用。系統通過D/A通道或標準通訊接口輸出干度、累積流量，供上位機使用。原理圖如下：

圖1 聯合式濕蒸汽流量測量工程原理圖

汽、水性質模塊執行最新的IAPWS-IF97公式，與IF-67相比計算精度提高10倍以上，且重復計算精度高。而運算速度提高4～12倍。

2、兩相流測量數學模型[3]

對于直流鍋爐，在穩定工況下，根據流體連續性原理可知，其濕蒸汽的質量流量近似等于給水質量流量。則濕蒸汽的質量流量、干度和孔板差壓之間的關系可以抽象地用下式描述：

（5）

式中：G為濕蒸汽的質量流量，P為孔板差壓，X為蒸汽干度， 為蒸汽和水的熱物性參數向量。

對于飽和蒸汽與水的熱物性參數向量有：

（6）

式中：P為局部工作壓力。

求解非線性方程（5），（6）就可以計算出鍋爐出口的蒸汽干度。考慮到汽水兩相流為單組份流，并且工作壓力較高，其流動特性近似于單相流動，因此可選用均相流孔板測量模型來處理試驗數據。所用的均相流模型為：

（7）

式中：G為兩相流總質量流量， 為孔板在飽和蒸汽中的流量系數， 為飽和蒸汽的流束膨脹系數，F為孔板流通截面積， 為兩相流等效平均密度，P為孔板的差壓，K為系數，取決于計算常數及單位。

兩相流的等效平均密度 由下面的經驗公式進行計算：

（8）

式中： 為飽和水的密度， 為飽和汽的密度，X 為蒸汽干度，C 為兩相流經驗修正因子。

影響修正因子C的主要因素為兩相流速之比，即滑移比。在一定條件下可以近似的認為滑移比主要表現為兩相密度比的函數。對于汽水兩相流，兩相密度比取決于工作壓力與水的臨界壓力之比。因此，可認為兩相流修正因子C是工作壓力與臨界壓力之比的函數：

（9）

式中： 為工作壓力，P0為臨界壓力

用數學回歸的方法整理不同的壓力下的實驗數據，給出了修正因子的經驗公式：

用于鍋爐出口 （10）

用于井口 （11）

實驗證明，對于孔板比在0.5～0.7，汽水兩相流干度在0.2～0.9范圍內，用此模型測量流量其均方誤差小于3%。

因鍋爐出口的蒸汽流量等于鍋爐給水的流量，而給水流量是已知的，即：

（12）

式中：G0為鍋爐給水流量，Gmax為給水流量計量程，P0為給水流量的差壓，Pmax為給水差壓變送器的量程。

求解非線性方程（7）、（8）、（9）、（12）就可以計算出鍋爐出口的蒸汽干度。即：

（13）

式中：

K---等熵值數

支路蒸汽的參數測量：

在計量支路分井的流量與干度時，假定蒸汽干度的分配是均勻的，即兩個支路的流體平均焓是相等的。在能量守恒關系中，可采用熱能守恒的關系，這對于工業測量系統使用熱能守恒來說，具有足夠的精確度。

鍋爐出口蒸汽的平均焓為：

篇4

關鍵詞：超聲波流量計；案例運用；流量測量

中圖分類號：TM711 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）17-0117-02

1 超聲波流量計測量原理概述

1.1 超聲波流量計基本原理

在流動流體中流體的運行速度與超聲波的傳播速度之間存在著一定的關系，與固定坐標系相比，超聲波的順流中的傳播速度遠遠大于在逆流中的傳播速度。為了更好地對流量速度進行測量，首先需要準備一個能夠發射超聲波的超聲波探頭（即換能器），一般可以采用石英等制作成某種元件器件作為流量計中的超聲波探頭，由此可以在進行超聲波發射的時候充分使用負壓電高頻電脈沖的作用力使得壓電晶體實現穩定的高頻振動，從而最終實現有一定脈沖變化的超聲波發射效應。超聲波可以從一定的角度發射進入到流體中進行傳播，然后在超聲波換能器的作用之下實現超聲波信號的接收效能，與此同時，超聲波換能器再一次經過一定的環節將高頻電脈沖信號成功轉換。從上述分析可以知道對同一個超聲波換能器進行輪流性的使用可以成功發射不同類型的脈沖壓力波，同時可以實現接受功能。

對超聲波流量計可以從如下幾個角度進行分類：一是按照基本原理可以將超聲波流量計分為時差法、聲環法、相位差法、相關法、沃街法以及多普勒法等；二是按照超聲波探頭的安裝方式可以將超聲波流量計分為外縛式以及插入式、插入式又可以按照是否帶有測量管段來進行區分；三是根據聲道數量可以將超聲波流量計分為多聲道和單聲道兩種類型；四是按照超聲波的性能特點可以將超聲波流量計分為便攜式、固定式、標準型以及低溫防水型等。

1.2 超聲波流量計測量原理

從上述分析中，可以知道超聲波流量計有多種類型，這里主要對時差法和多普勒測量法兩種方法的測量原理進行詳細概述。

時差法測量原理如圖1所示，時差法測量一般情況之下是運用所測量流體傳播聲波來進行測量，并通過不同傳播速度流體特征來測量他們在不同流動方向的傳播速度之間的差值，從而最終測量出流體的流動流量以及相應的速度。

多普勒法超聲波在進行流體流量測量實踐中的基本原理如圖2所示，這是在超聲波在進行流體流量測量實踐中所產生的多普勒效應對相應的頻率差進行相關測量，由于主要是使用某一個固定的聲源作為相應的發生器，隨著流體與某一運動聲源之前的相對運動，促使該物體進入到超聲波中并最終出現超聲波接收器的反射接收。進入超聲波和發射超聲波二者之間的頻率差就是運動物件所產生的多普勒頻移，并且所測量的多普勒頻率差與流體流速之間呈現出一定的正比例關系，因此可以如果可以求出多普勒頻率差，就可以相應得到流體的流速以及流體相應的流量。

2 超聲波流量計基本特點分析

超聲波流量計在長期的發展中逐步將傳統的渦輪流量計、差壓流量計以及電磁流量計等測量方法取代，從各個角度來進行分析，可以知道超聲波流量計在實踐運用中主要具備如下幾個方面的優勢特征：

第一，超聲波流量計在實踐中進行安裝維修更為方便快捷，超聲波流量計與其他的流量計方法相比而言，安裝維修更為方便快捷，對于大口徑的流量計量體統來說，超聲波流量計在這一方面的優勢是非常明顯的，可以節約大量的人力和物流成本。近年來，隨著超聲波流量計在各個研究領域的實踐運用，超聲波流量計在安裝維修時可以不用考慮是否在官道上切斷流量或者進行打孔等繁瑣步驟。

第二，超聲波流量計的測量管徑相對較大，超聲波流量計在進行測量時其管徑測量最大可以達到10 m，這也是超聲波流量計的突出優勢，超聲波流量計的適用管徑范圍相對來說較大，可以在一定范圍之類進行較為自由的流量測量，當所測量的管徑超出一定范圍時，流量計可能會受到外界各個方面的因素限制而難以滿足具體的測量要求，這個時候可以考慮使用超聲波流量計來有針對性地解決這些問題，同時可以測量任意管徑。除此之外，管徑大小范圍并不會影響到超聲波流量計的價格，而其他流量計價格往往會隨著管徑大小范圍的變化而變化。

第三，超聲波流量計的測量可靠性較高，不論是濕式安裝或者是外夾式安裝的超聲波流量計均不會對測量流量的流暢性產生影響，沒有任何的壓力損失；與此同時，以微機為中心的傳感器可以使用鎖相環路等計時的方法解決電力故障以及信號衰弱等方面的問題，從而使得超聲波流量計的測量可靠性更高。

第四，超聲波流量計的測量不會受到流體相關參數的影響，比如說流體的物理性能以及導電率、粗糙度等相關參數不會對超聲波流量計的測量產生影響。除此之外，超聲波流量計的測量結果可以通過計算機自動控制系統進行自動顯示和打印，并實現聯網運行。

但是，超聲波流量計在實踐運用中也存在一些缺點，一是超聲波流量計的傳感器安裝情況對測量結果準確度有一定的影響，因此傳感器安裝有著嚴格的要求；二是超聲波流量計的準確度與電磁流量計準確度相比還存在一定的差距。

3 超聲波流量計在電廠流量測量上的應用

由于超聲波流量計有著突出的技術應用優勢，因此超聲波流量計在電廠流量測量等各個領域得到了廣泛的關注的應用，可以從如下幾個應用案例中得到體現。

越南IAGIAI Ⅲ水電站中需要對循環水流量進行測量，由于所需要測量的管徑屬于超大型號，分別為DN6000型號和DN3000型號，在對所要測量的流量以及各種類型流量計進行全方位分析論證之后，最終認為最為經濟適用可行的超聲波流量計可以用來解決該方案，因此最終選取了超聲波流量計對循環水流量進行了準確的測量，解決了相應的問題。

華能白楊河電廠在2003年以前一般都是采用差壓式流量計實現單一方向的流量測量，在使用超聲波流量計進行流量測量之后，發現了負流量現象，并因此為電廠節約了大量的購水成本，該電廠最初在凝結水管道上將渦銜流量計安裝上，但是由于在實踐中受到流量計工藝有所變動等方面的影響，從而對流量測量計的準確度和精確度提出了更高的要求，而渦銜流量計在這種情況之下無法滿足這一需求，因此在保障電廠正常運行的情況之下可以選取超聲波流量計做出更為精確的測量。

魯能運河發電廠在2008年時在實踐運用中需要對相關油量進行相應的測量，由于之前使用價格高達10萬元的質量流量計進行測量，價格昂貴且運行使用周期較長，質量流量計的安裝也極為不方便，后來魯能運河發電廠選用了價格僅僅兩萬元的外夾式超聲波流量計，不僅解決了存在的問題，而且在較低的成本之下達到了有效的測量結果。

華電漯河發電廠最開始選取了電磁流量計對流量進行測量，安裝前后均做了較好的防腐內襯，其加工難度大且使用成本較高，但是選用超聲波流量計時這些問題都迎刃而解了，沒有使用更多的設備和安裝成本。

綜上所述，當前超聲波流量計已經被作為主要的流量測量工具運用到愈來愈多的電廠，安裝維護方便快捷且較長的生命周期優勢使得超聲波流量計備受歡迎，盡管超聲波流量計還存在一定的缺陷，但是相信隨著科學技術的高速發展，超聲波流量計將以其綜合性優勢得到更為廣闊的發展空間。

參考文獻：

[1] 解兵，梅強，王成亮.超聲波流量計在發電機定子內冷水流量測量中的應用[J].江蘇電機工程，2007，（7）：53-54.

[2] 呂永煥.淺析超聲波流量計在AP1000主給水測量中的應用[J].科技風，2013，（5）：158-159.

篇5

關鍵詞：河流流量；測驗；誤差

中圖分類號： P343 文獻標識碼： A 文章編號：

隨著我國水資源開發利用程度的提高，水資源短缺現象日益突出，社會國民經濟可持續性發展對水資源的可持續利用提出了更高的要求。因此，河流流量測驗精度，是衡量一個灌區供水單位管理水平的重要尺度。水文測驗工作不僅要做好大洪水監測，為防汛服務;而且也要加強對河流的控制監測，提高河流流量測驗精度，為水資源的統一管理和調度服務。

1 河流流量測驗儀器方面的影響因素

1.1 流速儀誤差

流速的誤差在用流速儀進行流量測驗時,流速測定的正確性在流量測驗中占有相當重要的地位,它是主要決定測流準確度的因素。流速儀是流量測驗的主要工具，分旋漿式流速儀和旋杯式流速儀。按國家標準，旋漿式流速儀和旋杯式流速儀在正常使用保養下，其使用期限為10a。而儀器檢定公式穩定期為1a或累積工作300h，并取時間間隔短的。由于各種原因，儀器不能及時校核，即使按時校核，也因使用和保養不善或者運輸不當而產生較大的誤差。因此，按國家標準《河流流量測驗規范》，常用流速儀施測達到50～80h時，應與備用的同類型流速儀進行比測。若比測結果偏差不超過±3%，系統偏差不超過±1%時，常用流速儀可繼續使用，否則應及時送專業技術部門進行檢定。若沒有條件比測的站，儀器使用1～2a后必須重新檢定。超過檢定日期2～3a以上的流速儀，雖未使用，也應送專業部門檢定，以便消除儀器本身的誤差。

1.2 測速計數器誤差

測速計數器是流量測驗中測記流速儀器轉子訊號，或是顯示轉子所測流速的工具。對測速計數器要求計時、計數準確，不漏記多記，抗干擾性較強，性能穩定可靠。因此，計數裝置在使用前進行檢查和定期測試檢查，發現誤差應及時訂正或更換，否則將直接影響到流量測驗。

1.3 停表誤差

停表是流量測驗工作中的計時工具，在正常情況下，應每年汛前檢查一次。當停表受過雨淋、碰撞、劇烈震動或發現走時異常等情況，應及時進行檢查，否則計算流速時產生較大誤差。檢查時，按國家標準《河流流量測驗規范》，應以每日誤差小于0.5min帶秒針的鐘表為標準計時，與停表同時走動10min，當讀數不超過±3s，可認為停表合格，否則應及時更換停表。

1.4 旋轉部件誤差

在流量測驗前，要檢查流速儀旋轉部件是否正常。通常在檢查旋漿(旋杯)的轉動時，用右手拿住旋漿(旋杯)軸，用嘴輕輕吹動漿葉，如果和清潔良好，并且安裝正確，不論軸的位置是否水平、垂直、傾斜旋漿都應靈敏的轉動。轉動若干周后緩慢停止，如勉強轉動或突然停止，則說明儀器部件有毛病，應進行拆洗檢查來消除儀器旋轉部件帶來的誤差。

1.5 接觸機構誤差

在流量測驗前，接好轉動旋漿進行流速儀接觸機構的檢查，傾聽測速計數器發出的聲音是否正常。一般音響持續時間應為旋漿的3回轉左右。如果發現時間過長或過短，則說明流速儀接觸機構有誤差，應立即拆卸儀器檢查接觸絲的松緊度，直到調整適宜為止，重新試驗直至工作正常為止，這樣可消除流速儀接觸機構本身的誤差。

2 流量測驗過程中的影響因素

2.1 水位觀測誤差

水位觀測可能引起的誤差主要表現在兩方面:①在測驗流量過程中，測深、測速前和結束后，應立即觀測水位，以避免在測流過程中，水量發生了變化，引起測量結果與實際流量的偏差，從而影響到水位流量對應關系的誤差。因此，按照《河流流量測驗規范》，應及時觀測水位的變化，做好垂線水深修正；②表現在水位人工定時觀測或校核定位時的誤差，應盡可能消除水面光線折射、波浪、障礙物、短歷時波動等方面的影響，進而準確推求出斷面水量。

2.2 水深測量誤差

在河流水深測量采用手持測桿施測方法時，由于測桿是剛性帶刻度和底盤的，在水深測量時，一般是通過測桿讀數直接讀取水深值。但往往受到水面波浪和測桿是否保持垂直狀態而影響水深測量的精度，使測算的斷面面積與實際不符，或因垂線測點位置不準而導致流速測量誤差。解決辦法是施測者保持垂直下放測桿，正確讀取測桿的數值；當波浪較大時每條垂線水深應連測3次以上并取其平均值，這樣可減少由于水深測量帶來的誤差。

2.3 測深、測速垂線布設誤差

在河流測驗工作中，測深、測速是同時進行的，全斷面垂線布設應以控制斷面原型為準，由于所有斷面并非一致，垂線布設的不合理，將直接影響所測斷面面積的精度，使流量產生較大誤差。

2.4 測速垂線上測點的分布誤差

流量測驗工作中，測速垂線上測點的分布不合理，直接影響垂線平均流速實測結果，導致流量產生較大誤差。按國家標準《河流流量測驗規范》，一般垂線可用一點法、兩點法、三點法或五點法等施測，具體采用主要以測得的測點流速計算垂線平均流速與實際垂線平均流速接近為原則。在垂線分布不規則的情況下，水深足夠時盡量用五點法或六點法施測。在精測法中，流速測點分布是嚴格按測得水深來分布的。

2.5 流速測點定位誤差

在流量施測過程中，流速儀是否安放在準確的位置，測桿是否穩定呈垂直狀態，流速儀在水下是否呈水平狀態，而平行于水流線，施測者采用懸測或是底測方法都將影響流速測點定位誤差，所以流速測點定位不準直接影響所測的垂線平均流速與實際垂線平均流速有偏差，使流量產生較大誤差。因此，為減小這種誤差，對于流速較快的斷面施測者應多采用底測的測驗方法，且測桿要緊靠測橋，保證測桿的垂直與穩定性。

2.6 測速歷時計時誤差

當流速儀在測點定位后，應先測試流速儀訊號是否正常，后進行施測流速。在實際工作中，往往出現流速儀剛入水就開始測速計時，并未做流速儀的訊號測試。另外，還有在施測過程中歷時停表計時不規范。這樣就出現測速歷時的偏差而使流量產生較大誤差，因此，在實際流量測驗工作中，流速儀入水經過2～3個訊號測試正常后，方才開始施測。歷時計時以流速儀某訊號為起始訊號，立即開動停表計時，計時開始后出現的訊號為第1個訊號，當累計到某個訊號時已符合測速歷時的規范要求時，應及時關閉停表，計時終了。

2.7 測速訊號計數誤差

在流量測驗過程中，測速歷時計時與訊號計數是同時進行的，也是相互對應的。在實際工作中，往往出現開動停表計時的起始訊號也在計算之內。這樣，無形中就多計算1個訊號數，使計算流量比實際流量偏大而產生誤差。另外，由于有些渠道斷面流速較大，使得流速儀轉速較快，在施測過程中，訊號計數有時可在2s內達到3個訊號的情況，訊號計數之快，往往較容易多計或少計而引起流量誤差。因此，在流量測驗過程中測速訊號計數要認真仔細，訊號計數和歷時計時要嚴格按規范執行，將測速訊號計數帶來的誤差降到最小。

2.8 流速脈動誤差

在河流流量測驗工作中，流速的脈動影響與垂線流速有著直接的關系，按國家標準《河流流量測驗規范》規定，為減少流速脈動帶來的誤差，一般每個流速測點總歷時達到100s以上；在搶測短歷時大流量時，可采用總歷時為60s或30s。在作測點流速脈動誤差檢查時，作者總結多年測流工作經驗，整理出測點流速脈動公式為:ΣR=2R時，2S－10%S≤ΣS≤2S+10%S(其中ΣR為總信號；R為分組信號；ΣS為總歷時；S為分組歷時)，以此來檢驗流速脈動誤差，ΣS應在變化范圍內，否則應重測，以減少短時紊流對測驗精度的影響。

3 其它方面的因素

3.1 流量測驗方法誤差

流速儀施測流量方法一般分為精測法、常測法和簡測法，在實際工作中，不同的時期或不同的情況下采用不同的方法，通常工作中常用精測法和常測法。由于金溝河灌區河流水量不但年內分配不均，而且在汛期內日變幅較大，加之上游無控制性水利樞紐工程，在水量分配時不得不隨水勢的漲落而作時時調整。為了及時準確搶測到峰值，實時掌握渠道引水量，一般適用簡測法才能達到工作要求。如若采用精測法或常測法，往往流量未測完，洪峰流量就已回落了，這樣則不能準確地反映出渠道實時來水量。因此，要根據河道的時時來水量及時準確地做出流量測驗的方法。

3.2 測橋起點距定位誤差

起點距一般是固化在測橋迎水面的，記錄每一條施測垂線與測橋起點的相應距離。由于渠道斷面發生變化或起點距刻畫時標志點不在邊坡與渠底的交叉點上，產生起點距間距測量誤差，使計算的過水面積與實際面積不符而產生流量測驗誤差。因此，要求每隔一段時間，檢查一次斷面是否發生變化，若變化較大時應及時調整測水位置，從而將由測橋起點距變化而引起的誤差降到最小。

3.3 邊坡流速系數取值誤差

河流邊坡流速系數取值是按渠道邊坡的建筑材料來選擇的。不同材料的邊坡流速系數取值是完全不同的。若取值不科學、不合理，則直接影響流量測驗的成果。通常，邊坡流速系數可按經驗系數來取值:混凝土預制塊陡岸取0.92，混凝土預制塊斜坡取0.90，混凝土板漿砌石卵石混合斜坡取0.85，漿砌卵石斜坡取0.82，干砌卵石斜坡及不平整陡岸取0.80，土質或自然戈壁石斜坡取0.70。

4 結束語

總之，對于河流流量測驗誤差的認識和處理，是正確地評價和合理地使用流量測驗技術和獲得既經濟又精確的測驗成果的基礎。數據穩定可靠、精度高，大大縮短測流時間，提高工作效率，減輕勞動強度，增加了安全性，為防洪、報汛提供了更快、更準確的流量資料。

參考文獻

篇6

【關鍵詞】流速儀；流量測驗；誤差；研究

流速儀是最早最常用的測流儀器，也是流量測量最精確的儀器之一，廣泛的被應用于水文行業，用流速儀進行流量測驗是水文行業使用普遍、最精確的方法。用流速儀進行流量測驗產生的誤差繁多，有的方面在日常工作中往往被忽視。然而流量資料在流域水利規劃，各種水利工程設計、施工、運行管理，防汛抗旱，水質監測和水資源保護等方面有著相對重要的作用，所以對流速儀流量測驗誤差是非常必要的。

1.單次流量誤差組成

流量測驗是水文測驗的基礎工作，流量測驗誤差的分析與評定是流量測驗工作的重要組成部分。流量測驗誤差存在于流量測驗過程的每一個環節。恰當的分析流量測驗誤差的來源和組成，并對測量成果誤差進行評定，有助于測驗人員自覺的提高測驗質量，也有利于資料使用部門準確把握水文資料質量對其成果的影響。

當采用流速儀―面積法測流并用“垂線平均部分法”計算流量時，流量誤差由5個方面組成。即：①測深誤差和測寬誤差，②流速儀檢定誤差，③測點有限測速歷時不足導致的誤差，④測速垂線測點數目不足導致的垂線平均流速計算誤差，⑤測速垂線數目不足導致的誤差。這5部分誤差的綜合，在單次流量測驗與計算中統稱為總誤差χQ，其計算公式為：

（1）

式中χ″Q――系統誤差；χ′Q――偶然誤差。

2.單次流量誤差分析

現行流量測驗規范將流量測驗誤差分為偽誤差、隨機誤差和系統誤差。測量成果含有偽誤差的必須剔除。測驗結束后，進行“四隨”分析計算的目的就是消滅偽誤差；含有已定系統誤差的，應進行修正；含有隨機誤差的，按正態分布，采用置信水平為95%的隨機不確定度描述。因此在流量誤差分析中分析的是系統誤差和隨機誤差。

2.1 系統誤差分析

系統誤差是由測量條件中某些特定因素的系統性影響而產生的誤差。其特點是在同等測量條件下的一系列觀測中，系統誤差的大小和符號常固定不變，或僅呈系統性的變化。對于一定的測量條件和作業程序，系統誤差在數值上服從一定的函數規律。總系統誤差的計算公式為：

（2）

式中χ″b――寬度系統誤差，寬度系統誤差水文站不超過±0.2%～±0.5%，小河站不超過±1.0%，從水文站歷年實際斷面起點距測量結果看，完全達到精度要求；χ″d――水深系統誤差，根據最近幾年對水文站基本測驗設施鑒定統計結果，水文站高水不超過±0.5%，水文站低水及水文站不超過±1.0%；χ″c――流速儀系統誤差，我國檢定的流速儀，高速不超過±0.5%，低速不超過±1.0%。

以上對流量測驗系統誤差產生影響的三個因素提出的指標，與水文站實際測驗數據相差不大。將“垂線平均部分法”作為我國計算流量的主要方法，而這種近似計算方法對多個測站測驗資料進行多次分析計算，其計算方法系統誤差χ″f可以達到水文站±1.0%，小河站±1.5%。因此在上述系統誤差計算公式中增加了χ″f這一影響因素，計算公式（2）變為：

（3）

根據公式（3）及以上數據，可分別計算水文站不同水情的百分比系統誤差如下：

高水：

低水：

高水：

低水：

從上面計算可以看出，總系統誤差χ″Q在單次流量誤差中所占的比重較小，完全符合系統誤差范圍在±1%～±2.5%的規定。但是只要測驗設備、測驗方法、操作規程沒有根本改變，系統誤差χ″Q就不能消除。

2.2 偶然誤差分析

偶然誤差是由測量條件中各種隨機因素的偶然性影響而產生的。偶然誤差的出現，就單個而言，無論數值和符號，都無規律性，而對于誤差的總體，卻存在一定的統計規律。在流量測驗中，單次流量誤差的主要部分是偶然誤差，因此偶然誤差是流量測驗誤差研究的重點。提出偶然誤差由下列誤差組成：垂線數目偶然誤差χ′m，寬度偶然誤差χ′b，水深偶然誤差χ′d，測速歷時偶然誤差χ′t，測點數目偶然誤差χ′n，流速儀偶然誤差χ′c。對多站多次流量資料進行分析計算，建議增列計算整理方法偶然誤差χ′f。

以上各項偶然誤差中，垂線數目偶然誤差χ′m直接影響斷面流量精度，其他各單項偶然誤差則只影響各部分流量，其對流量的影響還需要通過流量加權得出，由此得到單次流量的總偶然誤差公式為（5）式及（6）式。

（4）

（5）

我國用“垂線平均部分法”計算流量Q的通用公式為：

（6）

式中：m――測速垂線數；bi、di、vi――第i條垂線的寬度、垂線水深和垂線平均流速。

當各部分流量接近相等，而且用χ′b、χ′d、χ′t、χ′n、χ′c、χ′f分別代表各垂線的平均值，則可將（5）式簡化如下：

（7）

由（7）式可以看出，χ′m對單次流量偶然誤差影響顯著，是關鍵性的影響因素；χ′t、χ′n雖然數字較大，也只起一定的作用；至于其他因素則影響較小。由此看來，過去分析流量誤差時，將χ′m與其他影響因素等價分析是不夠妥當的。

在此將各單項因素的誤差取值扼要介紹，并與規定的標準比較如下：寬度偶然誤差χ′b，從多年的測驗資料分析，大小河站均不超過±1.0%；測速垂線偶然誤差χ′m，水文站按河寬十分之一布置測速垂線，以0.6相對水深一點法100s測速歷時，計算其高低水測速垂線偶然誤差的平均值。

從中可以看出，20、15、10、5根測速垂線的實驗數據都小于規定的標準，說明水文站測速垂線布置數量以滿足測驗精度要求。

水深偶然誤差χ′d，對多個測站基本測流設施鑒定結果統計，水深偶然誤差為±1.0%，和水深偶然誤差為±2.0%，與規定的標準一致。

測速歷時偶然誤差χ′t，對0.6h相對水深一點法3min長歷時與30s、60s及100s測速歷時測量成果進行分析計算，其結果較規定的標準偏小許多，說明測速歷時的長短對流量的測驗誤差影響甚小。

測點數目偶然誤差χ′n，對高水位時的95次五點法測驗資料進行分析計算如下，其三點、兩點和一點法成果較規定的標準都偏小，說明這三個站的常用一點法測流成果精度已滿足規范要求。

表1 水文測站測點數目偶然誤差χ′n分析統計表

流速儀偶然誤差χ′c，根據我國流速儀檢定成果，一般為±0.4%～±1.0%，平均為±1.0%，與規定的標準接近。計算整理偶然誤差χ′f，主要由尾數收舍所造成，規定流速、面積、流量等項均取三位有效數字，則計算最大誤差為χ′f=±0.5%。

常測法流量的測速垂線及垂線測點，水文站為10～15線和為5～8線，均為一點法，測速歷時100s，將以上各項數據代入公式（7），得到常測法單次流量的百分比偶然誤差。

高水：χ′Q=±2.9

低水：χ′Q=±6.2

高水：χ′Q=±5.9

低水：χ′Q=±9.0

現行精測法的標準，一般為20～25線，一般為10～12線，均為五點法或三點法，測速歷時100s，根據（7）式及各項試驗數據，可得精測法流量的百分比偶然誤差。

水文站：χ′Q=±0.9

水文站：χ′Q=±3.7

如果打破規定，參照規定的標準，結果實際情況以多線法15線和8線，0.6h一點法，測速歷時30s，作為經常測流方法，百分比偶然誤差為：

水文站：χ′Q=±3.6

水文站：χ′Q=±6.8

由上可知，多線一點短歷時測法，其偶然誤差接近于規定的“精測法”的偶然誤差，而較常測法的偶然誤差減少很多，還提高了功效，這是流量測驗中很值得注意的問題。

根據9個站歷年多線多點100s測速的精測法資料進行精簡分析，簡化為常測法垂線5～10線，一點法測速，測速歷時50s，其誤差一般可達常測法的標準。因測驗斷面較差，其誤差界限超過的規定，稍差一些。如果不進行垂線精簡，測速歷時50s也符合要求，由此可見測速歷時100s是沒有必要的。

3.結語

綜上所述，流速儀流量測驗誤差的來源雖繁多，但主要可分為五類：流速誤差、測深誤差、測深垂線與測速垂線在斷面上分布的代表性、相應水位誤差、河床沖淤變化的影響。流量資料作為水文資料的重要組成部分，對其誤差的研究是非常必要的。本文就流速儀流量測驗誤差進行了研究，以期能為流量測量的有關方面提供參考。

參考文獻：

篇7

孔板流量計測量的是流量管道中管道斷面上的平均速度。

孔板流量計是將標準孔板與多參數差壓變送器，或差壓變送器、溫度變送器及壓力變送器，配套組成的高量程比差壓流量裝置，可測量氣體、蒸汽、液體及引的流量，廣泛應用于石油、化工、冶金、電力、供熱、供水等領域的過程控制和測量。節流裝置又稱為差壓式流量計，是由一次檢測件（節流件）和二次裝置（差壓變送器和流量顯示儀）組成廣泛應用于氣體。蒸汽和液體的流量測量。具有結構簡單，維修方便，性能穩定。

（來源：文章屋網 ）

篇8

【關鍵詞】通風機；流量；測量不確定度；試驗

0 引言

測量不確定度是對測量結果可信性、有效性的懷疑程度或不肯定程度，是定量說明測量結果的質量的一個參數，表明賦予被測量之值的分散性，是通過對測量過程的分析和評定得出的一個區間。它是對測量結果質量的定量表征，測量結果的可用性很大程度上取決于其不確定度的大小。

通風機產品檢測檢驗機構和生產企業在使用GB/T1236《工業通風機用標準化風道進行性能試驗》對通風機進行性能試驗時，C型試驗裝置（進氣試驗）錐形進口集流器法是最為常用的一種流量測量方式，本文根據JJF1059-1999《測量不確定度評定與表示》和GB/T 1236-2000標準中規定的試驗方法和計算公式，建立了通風機流量測量不確定度評定數學模型，并結合實測數據進行了通風機流量測量不確定度的評定，為通風機性能試驗準確性提供科學依據，為正確評定通風機流量測量不確定度提供了參考。

1 測量不確定度評定的步驟

首先，確定被測量和測量方法：包括測量原理、環境條件、所用儀器設備、測量程序和數據處理等。然后建立數學模型，確定被測量與各輸入量之間的函數關系；求被測量的最佳估計值；按A類和B類評定進行確定各輸入量的標準不確定度；利用不確定度傳播率，對輸出量的標準不確定度分量進行合成；根據被測量的概率分布和所需的置信度，確定包含因子，由合成標準不確定度計算擴展不確定度；最后確定測量結果的不確定度。

2 數學模型

2.1 測量裝置及參數：C型試驗裝置錐形進口測量流量的示意圖見GB/T 1236-2000圖74 的a）“用進口ISO文丘里噴嘴、90°弧進口噴嘴、錐形進口測量流量”。測量參數有d5（風管內徑）、？駐p（靜壓差）、pa（大氣壓力）、ta（靠近管道進口的環境溫度）、hu（相對濕度）。

4 測量結果表述

通風機質量流量為（236.0±3.1） kg/min，或通風機質量流量為（236.0）kg/min，不確定度1.31%。

【參考文獻】

篇9

關鍵詞：多相流；計量；軟測量

中圖分類號： TB937 文獻標識碼：A

一、 多相流

（一）多相流簡介

多相流中的“相”，在物理學中是指一個宏觀物理系統所具有的一組狀態，在化學中是根據系統中物質存在的形態和分布不同，將系統分為相。相是指在沒有外力作用下，物理、化學性質完全相同、成分相同的均勻物質的聚集態。而多相流常見于各種形態的兩相流。（1）氣-固兩相流，如氣流輸送（噴吹）粉料，含塵埃的大氣流動等；（2）氣-液兩相流，如：泄水建筑中的摻氣水流等；（3）液-固兩相流，如天然河道中的含沙水流等。由于多相流中的各相間有相對速度，流動的同時各相之間是隨時變化的，導致了多相流的流動特性、特征參數及計量要比單相流復雜。

（二） 多相流存在的特點

多相流的流型復雜多變，相與相之間相互作用強，相界面之間存在界面擾動。由此造成多相流存在參數多、流型復雜多樣、各相間存在相對流動、影響流動因素多、各相間存在傳熱和傳質及化學反應等特點。因此，我們可以把多相流認為是存在變動分界面的多種獨立物質系統組成的物體的流動。

（三）難于計量多相流的原因

多相流計量難度很大主要有以下幾個原因：（1）多相流中含有多種不相溶混的相且個向組分之間是不均勻混合的，他們各自具有一組流動變量。即使兩相流，也可劃分為氣液、氣固、液液、液固四種，描述多相流的參數要比單相流的參數多。（2）多相流中各相的體積百分數以及分散相的顆粒大小變化范圍寬，各組分之間存在相互作用，引起流動性質及流動結構變化大。（3）多相流中有多種流動形式，流型的不同及各相間相對速度不同也會引起流動狀況的很大改變。例如氣固流化床中氣流速度對流動結構影響很大。（4）多相流中各相的物理性質及相與相之間界面的表面現象都是影響多相流的重要因素及各相的性質、含量及流動參數決定了流動形態，不同的流型可用不同的方法來處理。

二、通過現代技術手段和信號處理技術相結合的方法實現多相流計量

（一）通過軟測量技術實現多相流計量

軟測量是一種利用較容易在線測量的的過程變量（稱為輔助變量）和離線分析信息去估計不可測或難以直接測量的待測變量（稱為主導變量）的方法。軟測量一般情況下是在成熟的硬件傳感器基礎上，以計算機技術為支撐平臺，通過應用數學模型運算處理而完成的。因此，也可把實現軟測量功能的實體看成是一種軟儀表，它可利用多種易測變量傳感器信息和先驗分析信息，通過軟測量模型計算處理得到所需檢測的難測或不可測參數的信息。通過軟測量技術實現多相流的計量主要包括以下四個步驟：（1）選取輔助變量：正確選取輔助變量是能夠準確、簡潔計算各相流量的基本；（2）處理輔助變量的相關數據：數據的處理直接決定了流量計算的準確性；（3）建立軟測量模型：基于多種模型的存在，正確選擇軟測量模型才能保證簡單、快捷、準確的計量；（4）軟測量模型的在線校正。

（二）實現多相流計量的軟測量建模方法

目前，在多相流檢測領域存在多種軟測量建模的方法，其常用的方法主要有以下幾種：（1）基于工藝機理分析的軟測量建模；（2）基于回歸分析的軟測量建模；（3）基于人工神經網絡的軟測量建模；（4）基于模式識別的軟測量建模；（5）基于模糊數學的軟測量建模；（6）基于支持向量機（Support Vector Machines， SvMs）的方法；（7）基于現代非線性信息處理技術的軟測量建模；（8）基于多傳感器數據融合技術的測量方法；（9）基于虛擬儀器技術的測量方法。

結語

軟測量計量技術為解決多相流計量這一技術難題提供了一條有效途徑，近年來得到了迅速發展，國內外很多機構也積極探索研究將軟測量技術完全應用于工業生產技術中，從而實現多相流計量的計量準確、穩定、適應性強、成本低。但是雖然經過多年的發展形成了一定的理論體系，也達到了一定的技術水平，但距離將軟測量技術應用到實際計量中，尚有很長的路。相信隨著科技的發展及多相流體力學的深入研究，將軟測量的理論技術應用到實際的諸多問題終將得以克服，使軟測量技術完全應用于多相流的計量領域。

參考文獻

[1]徐濟].沸騰傳熱和氣液兩相流[M].北京：原子能出版社，2001.

[2]林宗虎.變幻流動的科學一多相流體力學[M].北京：清華大學出版社，2000.

[3]孔瓏主.兩相流體力學[M].北京：高等教育出版社，2004.

[4]紀綱.流量測量儀表應用技巧[M].北京：化學工業出版社，2003.

篇10

關鍵詞：單片機 氣體流量 實時采集 人機交互 自動控制

中圖分類號：TP216 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（c）-0009-02

氣體質量流量控制器（MFC）是一種能夠對氣體流量進行測量與控制的設備。隨著真空領域和半導體行業的發展，氣體流量控制器的重要性更加突顯出來，它的主要作用是對氣體的流量進行精確地檢測和控制，以達到工藝要求。在半導體制作過程中，如分子束外延、等離子刻蝕、擴散等關鍵工藝，都要求對氣體的流量進行嚴格的控制。氣體流量控制器在現代新能源新材料領域中應用也非常廣泛，如在單晶硅、多晶硅、非晶硅、太陽能集熱管以及太陽能電池等的生產制造過程中，也需要通過氣體流量控制器來對氣體的流量進行精確的計量和嚴格的控制。

1 工作原理

總體設計方案如圖1所示，被檢測的氣體通過一個流量傳感器，傳感器實時采集流量數據，并送到A/D轉換器，即可得到數字化的流量信息，再與設定值進行比較，根據比較所得的差值，控制舵機的轉向，通過齒輪傳動進而調節閥門的開度大小，實現流量的自動控制。該裝置以單片機作為核心控制芯片，采用PID控制算法，并提供基本的人機交互界面，配備有12864液晶顯示屏和獨立按鍵，通過LCD顯示器輸出氣體的瞬時流量和累積流量。

2 設計方案及選材

2.1 電源部分

本裝置總的供電系統如圖2所示。

2.1.1 穩壓電路

本裝置采用8～10 V的蓄電池作為電源，由于單片機、舵機和A/D轉換芯片（ADC0804）所需電壓均為5 V，因此在蓄電池后，需加穩壓電路使其電壓降低才能達到各部分對電壓的要求。

本裝置采用線性LM2940穩壓芯片，其具有紋波小、轉換效率高、電路結構簡單的優點。其部分參數如下：輸出電壓固定的低壓差三端穩壓器；輸出電壓5 V；輸出電流1A；輸出電流1A時，最小輸入輸出電壓差小于0.8 V；最大輸入電壓26 V；工作溫度 -40 ℃～+125 ℃；內含靜態電流降低電路、電流限制、過熱保護、電池反接和反插入保護電路。

2.1.2 傳感器供電電路

因為流量傳感器的工作電壓為8～18 V，故蓄電池可以直接給傳感器供電，如圖2所示。

2.2 控制部分

控制系統的設計方案如圖3所示。

2.2.1 單片機芯片的選擇

以STC89C52芯片作為微處理器，其主要特點：低功耗、高性能，具有8k字節在系統可編程Flash存儲器，512字節RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，3個16位定時器/計數器，最高運作頻率35 MHz等等。基于其以上功能特性，該芯片可以很好地滿足系統設計的需要。

2.2.2 流量傳感器的選擇

選擇美國矽翔微機電系統公司生產的FSG4003熱式質量流量傳感器進行氣體流量的數據采集，該傳感器的主要特點：靈敏度高，有極小的始動流量；傳感器芯片采用熱質量流量計量，無需溫度壓力補償，保證了傳感器的高精度計量；在單個芯片上實現了多個傳感器集成，使傳感器的量程比大大提高；零點穩定度高，低功耗，響應時間快等。這一傳感器適用于各類清潔氣體，獨特的封裝技術使之可用于各類管徑，成本低、易安裝，可替代容積式或壓差式的傳統流量傳感器。其性能指標見表1。

流量傳感器采集的模擬信息經A/D轉換器轉化為單片機可以處理的數字信息。再按照圖4中的轉化關系，就可計算出氣體的質量流量，進而通過液晶顯示器顯示出來。

2.2.3 人機交互系統

人機交互系統可以分為2個獨立的小模塊，即鍵盤信號識別和LCD顯示，本裝置選擇獨立按鍵作為外部輸入，12864液晶顯示流量信息。人機交互系統的核心主要任務有3個：第一是設定系統參數。第二是控制系統狀態。第三是通過顯示器輸出計量結果和系統狀態信息。

2.2.4 自動控制閥部件

本裝置通過齒輪傳動把舵機和調節閥連接起來，如圖5所示。

3.3 程序設計部分

其主流程圖如圖6所示。計算任務和控制任務是流量控制裝置的一個核心任務，根據流量傳感器采集的流量參數計算出流量信息，并根據PID算法完成對流量閥開度的調節。

3.3.1 PID算法

PID算法是目前一般控制領域中經常使用的自動控制算法，它依據給定的設定值，反饋值，以及比例系數，積分和微分時間，計算出一定的控制量，使被控對象能保持在設定的工作范圍，并且可以自動的消除外部擾動。該裝置采用PID算法作為控制流量的主要算法。下面介紹PID算法的實現以及其離散化的過程和依據。

位置式PID算法在時域的傳遞函數表達式：

對上式中的微分和積分進行近似

式中：為離散點的個數。

于是傳遞函數可以簡化為：

其中：

用經驗法確定了一組調節參數：，，。

3.3.2 本裝置可實現兩個的功能

功能1：氣體以恒定的流速輸出。通過按鍵設定流量值，控制器把瞬時流量值和設定值進行比較。若該差值大于瞬時流量穩定度，控制器就會發出命令，驅動舵機正旋或反旋來調節閥門，使瞬時流量值接近或等于設定值。

功能2：氣體輸出某一恒定質量的氣體。通過按鍵設定總流量值，控制器通過積分運算計算出累積流量，并設定值進行比較，當累積流量等于設定值時，控制器發出命令，驅動舵機關閉閥門。

4 結語

基于真空領域和半導體領域對氣體流量控制器的需求，市場上現有的流量控制器大都針對較大流量氣體的控制，不能滿足小流量氣體的測量與控制的要求。本文設計了一種新型的氣體流量的精密測量與自動控制裝置，該裝置采用FSG4003熱式質量流量傳感器，能夠實現對氣體流量信息的快速、精確測量，單片機作為微處理器，模塊集成化高，處理速度快，采用PID算法，使控制更迅速。裝置配備了較好的人機交互界面，使流量顯示更直觀，操作起來更便捷。此外，與市場上氣體流量控制器相比，該裝置具有價格低廉，裝配容易的優勢，具有較好的應用前景。

參考文獻

[1] 朱貴憲.基于MC9S08GB60單片機的超微量氣體流量計設計[J].安陽工學院學報，2010，9（6）：58-60.

[2] 祝亞力.反饋式氣體質量流量測量裝置[J].河北機電學院學報，1998（2）：32-36.

[3] 馬兆俠.質量流量計流量調節自動化的實現[J].儀器儀表用戶，2005（2）：65-66.

[4] 盧丹.基于LabVIEW的氣體流量測試系統設計[D].江蘇：南京理工大學，2010.