История и будущее измерения расхода

(1) Происхождение измерения расхода

Клепсидра и водяные часы, использовавшиеся для измерения времени в древности, — это устройства, которые используют технологию постоянного потока для расчета времени. Древнейшей клепсидрой в мире являются египетские водяные часы XIV века до н. э. В нашей стране в Запретном городе есть медный чайник с водяными часами времен династии Западная Хань (206 г. до н. э. — 8 г. н. э.). В 3000 г. до н. э. люди пытались измерить расход реки Нил, измеряя уровень воды для сельскохозяйственных культур. С тех пор стало возможным вычислять распределение воды. Можно сказать, что это и есть начало измерения расхода.

Анемометр был изобретен в XVI веке, измеритель скорости для открытых каналов — в XVII веке, а трубка Пито — в XVIII веке, что заложило основу для развития техники измерения расхода. В тот же период было установлено самое основное уравнение механики жидкости — уравнение Бернулли.

Трубка Пито для измерения скорости потока жидкости

Однако реальное измерение расхода началось в 19 веке, когда был сформирован прототип коммерческой сети поставок воды и газа. Для удовлетворения потребностей торговли были разработаны счетчики мокрого газа, счетчики сухого газа, счетчики воды, мембранные расходомеры, расходомеры Вентури и т. д. для измерения воды и газа. В тот же период были разработаны закон Фарадея, число Рейнольдса, закон сохранения энергии и эксперимент с вихревой дорожкой Кармана, проведенный Штрохалом. Наука и техника этого периода заложили основу для быстрого развития измерения расхода, но следует также отметить, что процесс изготовления расходомеров в этот период был все еще относительно грубым, понимание связанных технологий было недостаточно ясным, а общий уровень измерений был на низком уровне.

(2) Разработка измерения расхода

Начиная с 20-го века, в связи с быстрым развитием электронных технологий, материалов и технологий обработки, разработка и усовершенствование расходомеров стремительно продвигались вперед.

С развитием различных отраслей промышленности, таких как перерабатывающая промышленность, а также коммунальных служб, таких как водоснабжение и газоснабжение, расходомеры становятся все более популярными.

Количество и области использования быстро расширялись. Основные механические расходомеры были разработаны в этот период, такие как различные формы диафрагм, ротаметрические расходомеры, треугольные водосливы и другие формы водосливных расходомеров, щелевые расходомеры и т. д. в первой половине 20-го века. Практическое применение электромагнитных расходомеров является весьма выдающимся прогрессом. Он используется не только для измерения расхода в круглых трубах, но также применяется в широком диапазоне расходов от рек до крови.


Как и другие промышленные технологии, вторая половина 20-го века была этапом большого развития приборов для измерения расхода. В этот период, поскольку измерение расхода широко использовалось, а измеряемая жидкость была сложной, а условия измерения и окружающая среда сильно различались, требования к расходомерам менялись. Поэтому, чтобы адаптироваться к различным условиям среды, различным условиям окружающей среды и различным требованиям к использованию, появились различные приборы для измерения расхода. Согласно неполной статистике, существуют десятки обычно используемых типов расходомеров. Можно даже сказать, что до тех пор, пока будут разрабатываться новые технологии, люди будут пытаться применять их для измерения расхода, такие как тепловые расходомеры, современные электромагнитные расходомеры, ультразвуковые расходомеры, массовые расходомеры , вихревые расходомеры, струйные расходомеры и связанные с ними расходомеры.


В Китае расходомеры воды и газа производились независимо в 1950-х годах, а разработка и стабильное качество продукции были достигнуты в 1990-х годах. В целом, уровень производства расходомеров в моей стране все еще сильно отстает от передового мирового уровня, особенно в подшипниках турбинных расходомеров, материалах и процессах массовых расходомеров и процессах ультразвуковых расходомеров.

Вступая в XXI век, технология многоканальных ультразвуковых расходомеров достигла новых высот и нашла применение в областях промышленных измерений и метрологической поверки, обладая несравненными преимуществами.

(3)Будущее измерения расхода

С ростом спроса на торговые расчеты, измерение энергии и охрану окружающей среды постепенно начинают уделять внимание, а повышение качества промышленного производства, эффективности и контроль затрат выдвинули более высокие требования к количеству, точности и надежности расходомеров. Основные технические усовершенствования сосредоточены в следующих аспектах.

(1) Уровень производства расходомеров продолжает улучшаться
Улучшения в конструкции расходомера, материалах и технологии обработки сделали возможным высокоточное измерение расхода, а также значительно улучшилась долгосрочная эксплуатационная надежность расходомера как важный показатель. Например, улучшение материала подшипника и процесса турбинного расходомера значительно улучшило его способность работать стабильно в долгосрочной перспективе; улучшение материала и технологии обработки массового расходомера не только снизило себестоимость производства, но и улучшило его измерительные характеристики.

(2) Технология калибровки расходомеров привлекает внимание

С повышением точности измерения расходомера люди постепенно осознают, что точность калибровочных устройств расхода является основой и гарантией точного измерения расходомера. Улучшение калибровочных устройств стало важной частью измерения расхода. Оно высоко ценилось в последние годы, и технический уровень устройств значительно улучшился.

(3) Исследование влияния условий установки и эксплуатации

Измерительная характеристика расходомера, откалиброванного в лаборатории, может дрейфовать при его использовании в полевых условиях, поскольку лабораторные условия сильно отличаются от полевых условий. Поэтому постепенно проводились соответствующие исследования различий в условиях использования расходомера, включая влияние прямого участка трубы, влияние положения условия трех установок, влияние изменения среды, влияние вихревого потока, влияние условий окружающей среды и т. д. Кроме того, производительность вспомогательного прибора также улучшается и постепенно привлекает внимание людей.

(4) Разработка технологии калибровки нереального потока

С ростом спроса на измерение расхода большого диаметра и развитием технологии ультразвукового измерения расхода, спрос на расходомер большого диаметра становится все более и более насущным, но размер калибровочного устройства все же ограничен. На таком фоне нереальная технология калибровки расходомера большого диаметра быстро развивалась. Эта технология достигается путем объединения вычислительной гидродинамики, модельных экспериментов и полевых экспериментов.