插入式流量計(jì)概  述

    通常流量計(jì)是按工作原理分類的，而插入式流量計(jì)（以下簡(jiǎn)稱ISF）則是一類以結(jié)構(gòu)形式劃分的流量計(jì)，它包括工作原理各異的各種流量計(jì)。這樣的分類是由于它們?cè)谑褂弥杏幸?/span>些共同的特點(diǎn)，正是這些特點(diǎn)使此類流量計(jì)近年有較大的發(fā)展，并且從整個(gè)流量計(jì)發(fā)展趨勢(shì)看，它有強(qiáng)大的生命力，今后在眾多的流量計(jì)中會(huì)占據(jù)一席之地。

    插入式流量計(jì)是一類既古老又年輕的流量計(jì)。說(shuō)它古老，是因?yàn)闊o(wú)論是儀表的出現(xiàn)或是對(duì)它的試驗(yàn)研究都有很悠久的歷史，它并非近年才問(wèn)世的產(chǎn)品。說(shuō)它年輕，是因?yàn)檫^(guò)去對(duì)它的試驗(yàn)研究很不夠，并且大都是作為一類輔助性流量計(jì)，僅在準(zhǔn)確度要求較低的場(chǎng)合使用，是通用流量計(jì)的一種補(bǔ)充。

    在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程常見(jiàn)的參數(shù)（壓力、溫度、流量和物位等）的檢測(cè)中，流量測(cè)量遇到的困難問(wèn)題較多，其中一個(gè)重要原因是與儀表的結(jié)構(gòu)有關(guān)。例如溫度和壓力儀表，在現(xiàn)場(chǎng)使用易于拆卸維修，并且往往無(wú)需截?cái)喙艿懒黧w即可進(jìn)行。在現(xiàn)場(chǎng)惡劣的條件（腐蝕、臟污、結(jié)垢、高溫、高壓等）下，儀表使用的可靠性面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)，如果儀表易于拆卸更換維修，無(wú)疑將大大增加儀表使用的可靠性。通常流量計(jì)是用法蘭接人工藝管道的，只有當(dāng)管道中流體斷流時(shí)才允許拆卸僅表。而插入式流量計(jì)從結(jié)構(gòu)上改變了這個(gè)缺陷，它可以在不斷流的情況下拆卸更換，因而深受用戶的歡迎。

    插入式流量計(jì)可以分為兩大類：點(diǎn)流速計(jì)型和徑流速計(jì)型。以下簡(jiǎn)單回顧一下其發(fā)展歷史并作一些展望。

    一、點(diǎn)流速計(jì)型ISF

    點(diǎn)流速計(jì)型ISF實(shí)際上是一臺(tái)流速計(jì)，它測(cè)量管道中某特定位置（一般為管軸線處或管內(nèi)平均流速點(diǎn)處）的當(dāng)?shù)鼐植苛魉伲缓蟾鶕?jù)管道內(nèi)流速分布及儀表與管道的幾何參數(shù)等推算出流量值。早在200余年前，1790年R．Woltman發(fā)明了螺旋槳式流速計(jì)，經(jīng)過(guò)150年改進(jìn)、完善、發(fā)展，成為精密的水流速計(jì)。1867年n Farrand Henry發(fā)明杯式流速計(jì)，它用于氣象學(xué)的風(fēng)速測(cè)量。1883年美國(guó)人A．Fteley和F．P．Stearms用螺旋槳式流速計(jì)測(cè)量波士頓排水管的流量，后來(lái)還采用成排的流速計(jì)測(cè)量裝置，例如1926年曾用20臺(tái)流速計(jì)裝于相互垂直的直徑上用以測(cè)量火力發(fā)電廠的水管流量。1957年德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN1948（水渦輪試驗(yàn)法）建議根據(jù)管道尺寸可用13、17、21、25、29或33臺(tái)流速計(jì)裝于一排，測(cè)量明渠的流量。1950年法國(guó)在Gemssat火力發(fā)電廠5.75m管徑的水管上安裝61臺(tái)成排流速計(jì)進(jìn)衍流量的測(cè)量。

    點(diǎn)流速計(jì)測(cè)量流量的科學(xué)技術(shù)充分反映在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)制定的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中，ISO第三十技術(shù)委員會(huì)(ISO/TC30)“封閉管道中流體流量的測(cè)量”專門成立第三分技術(shù)委員會(huì)(ISO/TC30/SC3)“速度面積法”。該分技術(shù)委員會(huì)研究這樣一類流量測(cè)量方法，即將流速計(jì)與流速積算技術(shù)結(jié)合起來(lái)測(cè)量流量。它通常應(yīng)用于大管徑的流量測(cè)量（那里缺乏合適的流量計(jì)可供采用，或者其應(yīng)用速度面積法有其獨(dú)到之處），它是解決大流量測(cè)量很有效的一種方法。ISO/TC30/SC3已制定有IS0 3354、IS0 3966、IS0 7145、IS0 7194等一系列流計(jì)測(cè)量流量的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)頒布于20世紀(jì)70—80年代。1993年ISO/TC30進(jìn)行了組織結(jié)構(gòu)調(diào)整，ISO/TC30lSC3已經(jīng)撤銷，它的工作內(nèi)容現(xiàn)在包括在另外的分技術(shù)委員會(huì)

“速度式流量計(jì)”里。

    應(yīng)該指出，上述國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有嚴(yán)格的使用條件：流體為單相，均質(zhì)牛頓流體，充分發(fā)展管流、定常流和馬赫數(shù)低于o．25的亞音速流等。這些條件稱為正常工作條件，在滿足正常工作條件時(shí)可以獲得較高的測(cè)量準(zhǔn)確度，在置信水平為95%時(shí)，測(cè)量的不確定度為±2%。以上條件一般只在實(shí)驗(yàn)室才能嚴(yán)格遵守，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)難免發(fā)生一些偏離。但是標(biāo)準(zhǔn)在實(shí)際應(yīng)用中可能遠(yuǎn)不能解決問(wèn)題，但是它的原則及實(shí)際操作設(shè)想是流速場(chǎng)測(cè)量要遵循的，為今后解決更多問(wèn)題開辟了道路。它提供測(cè)量的理論與實(shí)際的方法，而大多數(shù)流量計(jì)上游側(cè)的流速分布與流量測(cè)量的準(zhǔn)確度是密切相關(guān)的，因此在流量測(cè)試技術(shù)與儀表中經(jīng)常涉及流速場(chǎng)的問(wèn)題，所以這些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于整個(gè)流量測(cè)量具有指導(dǎo)意義。

    由于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量普遍存在復(fù)雜的流速場(chǎng)的情況，應(yīng)該說(shuō)這些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)只是奠定了實(shí)驗(yàn)室測(cè)量的基礎(chǔ)，而在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用尚存在大量問(wèn)題有待解決，其中最重要的是在非充允發(fā)展管流和非定常流條件下如何提高流量測(cè)量精確度的聞?lì)}。另外，在實(shí)驗(yàn)室使用的方法，例如多點(diǎn)橫向分.