1、引言
隨著儀表技術的發展 ,越來越多的流量測量手段被應用到工業各領域中。 其中差壓式流量計以其較低的價格 ,廣泛的應用場合 ,長期的使用經驗 ,以及越來越高的精度 ,在流量測量中一直占有非常重要的地位。根據安裝于管道中流量檢測件產生的差壓、已知的流體條件 ,以及檢測件與管道的幾何尺寸 ,可選擇不同的差壓計 ,為提高檢測精度、穩定性和延長流量計的使用壽命。 筆者在長期的工程實踐中 ,摸索出了一些工程實用經驗以供參考。
2、孔板
孔板是一種非常成熟的流量測量方式 ,根據各種不同的工況 ,會選用不同形式的孔板。 常見的有標準孔板 ,圓缺孔板 ,偏心孔板 , 1 /4圓孔板幾種。
2. 1 　 適用范圍
標準孔板適用一般潔凈 ,黏度不大的介質;圓缺孔板適用黏度較高 ,比較臟的介質 ; 1 /4圓孔板適用于黏度較高 ,流速較小的介質;偏心孔板適用于包含固體顆粒物流體的流量測量。
2. 2 　 計算和選型
目前在孔板計算中zui 的應屬 化組織ISO 5167中的有關公式 ,根據不同流介特性選擇不同形式孔板 ,選型中非常重要的一點就是 ,在一種工況下 ,多種類型孔板都能夠采用的時候 ,盡量選用符合ISO 5167-2或 GB / T 2624-93規范的標準孔板 ,由于標準孔板的制造規范是經長期、大量實驗推導出來的 ,有很高的可靠性。 在設定范圍內流量與差壓的方根值 ,可以維持較好的線性度。 只要制造廠按標準加工 ,其流量是無需標定的 ,而非標準孔板及大部分其它流量計出廠時必須要經專門的檢測標定。
在孔板設計計算中 ,重要的是要處理好刻度流量、差壓上限和β之間的關系。根據刻度流量 ,設定一常規β 值 ,計算ΔP值 ,再根據ΔP值適當調整β值?？潭攘髁客ǔＪ钦２僮髁髁康?1. 3倍與zui大流量的 1. 1倍 ,兩者 取zui大值 ,或是滿足正常流量是刻度流量的 70%左右 ,zui小流量不低于 25 % ;差壓上限一般推薦 10, 16,25, 40, 50kPa幾檔 ,β 值取 0. 5～ 0. 6為推薦值。
2. 3　 安裝
“小進大出”是儀表行業人員對于孔板安裝流向的常用語 ,其意思是孔板的銳邊應迎著被測流體的流向 ,使流體從孔板的上游端流向孔板的下游端面。 這對于標 準孔板、圓缺孔板和偏心孔板都是正確的 ,然而 1/4圓孔板和錐形入口孔板卻恰恰相反 ,它們開孔的鋒利端必須背著被測流體的流向 ,是“大進小出”。
如何保證孔板有足夠長的上、下游直管段 ,一直是工程設計、施工中一個較為頭痛的問題。 我們在工作中注意到節流元件只有在前后流體有充分發展的速度剖面基礎上 ,才能保證流體的測量精度。 直管長的具體要求應按《自動化儀表工程施工及驗收規范》執行。
3、V型錐流量計
V型錐流量計是一種新型差壓式流量計 ,主要用于大流量的計量。 從結構上看 , V 型流量計是一個圓錐體懸掛于管道的* ,流體從流體的頂部方向進入 ,從底部方向流出。 它從根本上“將流體收縮到管道中心”的概念改變成“收縮到管道的內邊壁”。 原理與孔板流量計相同 ,都是通過節流前后的壓差來測量流量。區別在于孔板流量計是管道四周節流 ,屬于突然收縮式節流裝置 , V型流量計是*節流 ,屬逐漸收縮式節流裝置。
V 型流量計的穩定流量的計算公式為:

其中: K為常數; Y為氣體膨脹系數 ,在非壓縮應用時Y= 1 。
雖 然 V 型流量計流量測量公式與孔板相似 ,但幾何結構*不同 ,因而相對孔板具有以下一些特點:
( 1)無苛刻的直管段要求
V型流量計的錐體本身重新安排了上游的流速分布 ,相當于自帶了整流器 ,從而大大的縮短了直管段的長度要求。 按照新規范 ,孔板的上下游直管段至少要保證 ( 22) D,而 V 型流量計一般上游只需 ( 1～ 2) D直管段長 ,而下游需 (3～ 5) D或更小的直管段。
( 2)相對壓損小
由于沒有銳利的邊口 , V型流量計到來的壓力損失是恒定的 ,且遠比孔板的壓損小。 V 型錐流量計背壓穩定 ,所以可把正常使用的差壓放在較低的范圍內 ,滿量程差壓一般為 4 ～ 5kPa或更低 ,正常流量對應的差壓大概在 2 kPa 左右 ,*壓損在 1 kPa 左右。
( 3)改變流速輪廓
一 個 V 型錐體懸掛在管道中心 ,改變了管道內流體速度分布 ,從而達到使流速相對“勻化”的效果 ,這使得 V 型錐體流量計在流速較低時 ,仍能產生足夠的壓差 ,隨著流速的降低 ,傳統的差壓儀表早已不能測量了 ,而 V型錐體流量計作用卻更加顯著。
4、威力巴流量計
威力巴流量計的探頭為單片雙腔結構 ,在其前部表面進行了粗糙化處理 ,通過面積積分所得的多對取壓孔遍及整個管道的速度剖面。 迎面流體的取壓孔讀取高壓平均信號 ,在探頭的側后兩邊 ,流體與探頭的分離點之前的低壓取壓孔讀取低壓平均信號。
威力巴流量計與其它差壓流量計一樣都遵循伯努利方程:

Q V 為流體的體積流量 , K為流量系數 , C為流量常數;Δ P為探頭所產生的差壓。
K = 1 /[1/( 1- C b B v )+ C ]
C b 為邊界層系數 , B v 為阻塞系數。
相對于常規的差壓式流量計 ,威力巴流量計具有以下一些特點:
可在各種管徑的管道上進行安裝 ,尤其適用于管徑較大的管道中氣體流量測量 ;可在圓管或方管上進行測量;威力巴在安裝過程中 ,只需要進行簡單的焊接 ,焊接的工作量從幾厘米到十幾厘米不等 ,基本上與管道的大小無關;因為威力巴采用非收縮節流設計 ,比起孔板大大減少了*壓損。
孔板壓損經驗公式:
當β= 0. 6時 , PPL0= 0. 6×ΔP
β = 0. 7時 , PPL 0= 0. 5× ΔP
威力巴壓損經驗公式:
PPL0= 0. 3 ×Δ P
由于威力巴的壓差 Δ P 的孔徑的差壓 Δ P 小一個數量級 ,而壓損比例又小一個數量級 ,所以威力巴的壓損和孔板的壓損相比是微不足道 ,因而威力巴流量計的運行成本大大低于孔板的運行成本。
5、選型實例
在自備熱電站的化工工程中 ,流量測量全部采用差壓式流量計,根據不同介質和不同工況作了以下選型:高壓蒸汽及給水部分: 考慮到*壓損低 ,長期運行成本低 ,以及不易泄漏等特點 ,選用威力巴流量計;背壓蒸汽及給水部分: 考慮到一次性投資低 ,流體較穩定等特點 ,選用標準孔板;

3 　 準直透鏡系統結構參數的確定對于準直透鏡系統的機構參數利用 ZEM AX 軟件進行確定。
首先設計出光學特性與所要求相接近的光學結構作為初始結構 ,通過逐步修改 ,達到滿足光學特性要求的成像質量。經過多次修改 ,zui終確定其結構參數如表1所示。

準直透鏡系統的結構如圖 2所示。

干擾光發射系統采用高壓氙燈、橢球面反光鏡及負透鏡準直技術形成平行光 ,再通過庫德反射鏡和發散反射棱鏡發出具有 3 ° 發散角的強干擾光 ,其作用距離在中等氣象條件下 ,為 1km ≤ L≤ 5km。