流量測(cè)量應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)展
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近50年來開發(fā)了許多新測(cè)量原理的流量測(cè)量方法和儀表，從而應(yīng)用領(lǐng)域有很大擴(kuò)展，進(jìn)入許多過去的禁區(qū)，如可以不對(duì)管道作任何改動(dòng)就可作非接觸測(cè)量。過去某些流量?jī)x表用來測(cè)量某些特殊對(duì)象的流量時(shí)，感到很困難；如今，因技術(shù)上有所突破而變得容易，但是，環(huán)保工程等新興產(chǎn)業(yè)提出的要求，現(xiàn)有手段不能滿足，尚待開發(fā)。經(jīng)流量?jī)x表流轉(zhuǎn)財(cái)富為數(shù)甚巨，就以我國(guó)生產(chǎn)一億多噸石油及后續(xù)成品的交接計(jì)量，流轉(zhuǎn)財(cái)富以1012數(shù)量級(jí)（方億）元來計(jì)算，0.1%～0.2%計(jì)量損失就高達(dá)數(shù)十億元。流量?jī)x表精度雖已提高到0.1～0.2級(jí)，似乎還不滿足，還要精益求精，儀表價(jià)格再高還是愿意購(gòu)置。但對(duì)量大面廣的儀表則盡量降低包括儀表購(gòu)置費(fèi)在內(nèi)的各項(xiàng)費(fèi)用。流量?jī)x表應(yīng)用技術(shù)中克服或減少管線安裝影響是長(zhǎng)期探索的工作，流體參量變化對(duì)流量?jī)x表測(cè)量值的影響是用戶非常關(guān)心的問題，近年又有不少收獲，本文擬就這些方面作些討論。
二、 環(huán)保業(yè)應(yīng)用展望
環(huán)境保護(hù)中，污水中的污染物不僅要控制其排放百分比含量，更重要的是控制其排放總量，為此要求計(jì)量污水排放總量。我國(guó)工業(yè)污水排放計(jì)量的明渠污水流量?jī)x表，80年代中期各制造廠已相繼開發(fā)，1987年開始國(guó)家環(huán)保局開展調(diào)查考評(píng)10余家制造廠所提供的商品。經(jīng)兩年余實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)考評(píng)，國(guó)家環(huán)保局認(rèn)為明渠污水流量?jī)x表立足于國(guó)內(nèi)是可能的。10年后的今天儀表性能更趨完善，品種增多，在國(guó)家環(huán)境保護(hù)政策推動(dòng)下，環(huán)保業(yè)對(duì)流量?jī)x表需求增加頗快。
雖然國(guó)內(nèi)已有污水流量?jī)x表和總需氧量（TOC），汞、鉻、鎘等金屬離子和砷、苯胺、酚鹽等污染物含量的在線分析儀器，但要使用方各自設(shè)計(jì)，在現(xiàn)場(chǎng)配套裝配，尚無由制造廠專門設(shè)計(jì)，工廠化裝配調(diào)試成套供應(yīng)污染物排放總量的儀表總成，這是需要開發(fā)且頗具前途的項(xiàng)目。
廢氣中的污染物主要指鍋爐等排放的煙道氣和汽車尾氣中的SO2、NO2、H2S、O2等。1990年美國(guó)空氣清潔法修正案規(guī)定要電廠降低會(huì)形成酸雨的二氧化硫和氮氧化合物排放總量。美國(guó)環(huán)境保護(hù)局規(guī)定773家電廠約2500臺(tái)鍋爐在1995年1月1日前必須裝上連續(xù)排放監(jiān)控系統(tǒng)（CEMS）。但是我國(guó)尚未頒布相似的法規(guī)。
現(xiàn)在適用測(cè)量煙道氣流量的國(guó)產(chǎn)儀表，僅開封儀表廠的TH/TR系列熱式氣流量計(jì)，但僅適用于350mm以下中小管徑，尚缺乏適合電廠大型煙道用儀表，國(guó)外產(chǎn)品代理銷售則品種甚多。同污水排放一樣，下一步還應(yīng)開發(fā)與在線分析儀表配套的氣體污染物排放總量監(jiān)控儀表總成。
直接測(cè)量汽車廢氣排放量是一個(gè)非常困難的技術(shù)難題，因?yàn)樗鶞y(cè)量的是高溫，且含有水汽、塵埃的強(qiáng)烈脈動(dòng)流的流量，國(guó)外尚處于探索階段。
三、 成熟儀表應(yīng)用的擴(kuò)展
針對(duì)經(jīng)典或新穎儀表在某一領(lǐng)域應(yīng)用受到的限制，經(jīng)局部適應(yīng)性改進(jìn)，且技術(shù)有上所突破而使得在該領(lǐng)域應(yīng)用有迅速的發(fā)展。例如差壓式流量?jī)x表對(duì)于粘性液體低雷諾數(shù)（Re=104以下）運(yùn)行段和固體含量濃度較高漿液所受限制，自出現(xiàn)楔形管再配以密封毛細(xì)管傳送的差壓變送器后，差壓式流量?jī)x表在這一應(yīng)用領(lǐng)域就得到了擴(kuò)展。又如，超聲流量計(jì)應(yīng)用于天然氣貿(mào)易交接由于測(cè)量精度不及渦輪流量計(jì)而長(zhǎng)期未被接受；傳統(tǒng)電磁流量計(jì)不能測(cè)量非滿管液流量，科里奧利質(zhì)量流量計(jì)前幾年還不能用于中壓氣體，只適用于測(cè)量高壓氣體等等。近年這些儀表在技術(shù)上均有所突破，在所述領(lǐng)域的應(yīng)用有較快發(fā)展。
1． 適用于天然氣存儲(chǔ)交接（custody transfer）計(jì)量的超聲流量計(jì)
由于超聲波在固體與氣體界面上的傳播效率低，管道外夾裝超聲換能器（探頭）難以從管壁傳送足夠的聲能，因此目前還沒有外夾裝式氣體超聲流量計(jì)。氣體用超聲流量計(jì)商品始于80年代初，大部分由測(cè)量短管和插入管壁換能器組成一體的形式出現(xiàn)，由于測(cè)量精度較低（1.5%～2%FS），過去未能在價(jià)格昂貴的天然氣貿(mào)易結(jié)算計(jì)量領(lǐng)域取得一席之地，近年則出現(xiàn)多種型號(hào)精度較高的氣體超聲流量計(jì)。
德國(guó)Krohne公司的ALTOSONIC GFM 700型系平行雙聲道Z法（即一側(cè)換能器斜方向發(fā)射聲波到對(duì)面一側(cè)換能器接收）布置于弦位置上，測(cè)量誤差為±2%R，口徑范圍50～800mm，它對(duì)上游直管段長(zhǎng)度要求較低，Z約為單聲道的1/2～1/4。
德國(guó)Elster Handel公司的USM型是雙聲V法反射。其特點(diǎn)是發(fā)射換能器發(fā)射聲束散射至對(duì)面一側(cè)換能器接收）布置于弦位置上，測(cè)量誤差為±2%R，上游直管段長(zhǎng)度要求很低，僅需3倍管徑長(zhǎng)度，下游僅需2倍。
日本奧巴爾公司1997年有上海展示的Posonic-1型系單聲道V法(即發(fā)射聲波經(jīng)對(duì)面管壁反射到同側(cè)另一換能器接收)傳播方式。經(jīng)雷諾數(shù)修正后的測(cè)量誤差為≤±1%R，口徑范圍為50～250mm。
RVG公司在1995年INTERKAMA展覽會(huì)上，1997年ACHEMA（化學(xué)工業(yè)裝備展覽會(huì)）上展示四聲道組合傳播聲波，兩個(gè)聲道是V法反射布置，為流量測(cè)量的基本信號(hào)；另兩個(gè)聲道之一的聲束是按直徑途徑傳播，之二的聲束是按三角形反射途徑傳播，作為流速分布修正的輔助信號(hào)。最小測(cè)量誤差為≤±0.5%R，口徑范圍為200～1000mm[5]。
據(jù)1998年赴歐考察燃?xì)?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/流量測(cè)量">流量測(cè)量成員介紹，歐洲用于天然氣計(jì)量的主流流量?jī)x表有：①孔板差壓式；②腰輪等容積式；③渦輪式；④渦街式；⑤超聲式。當(dāng)前德國(guó)和荷蘭的專家對(duì)這些儀表的看法是：孔板差壓式不推薦，但氣田的高壓氣向外輸送計(jì)量，當(dāng)前它還是唯一選用的品種；渦街式和超聲式推薦但不推廣，待積累應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)；渦輪式和容積式僅適用于中低壓力較小管徑場(chǎng)所。筆者認(rèn)為超聲流量計(jì)將有向大口徑高壓天然氣流量測(cè)量與孔板差壓式競(jìng)一高低之趨勢(shì)。
評(píng)論