一、儀表概述：
探針式流量計將傳感器插入管道中心，總壓孔對正流體的來流方向，總壓與靜壓之差即為管道中心的實測差壓，再由風洞標定曲線擬合出該點的標準差壓，根據(jù)標準差壓來計算流體的流量。同時還需用壓力變送器測出流體壓力，用熱電阻溫度計測出流體溫度，把標準差壓信號、壓力信號、溫度信號同時引入單片機構成的流量積算儀或直接接入DCS系統(tǒng)，一方面對流量計進行結算，在一方面對介質進行壓力、溫度補償、以保證測量精度，并用數(shù)字顯示出差壓、壓力、溫度、瞬時流量、累積流量、熱量、速度等參數(shù)。
二、測量原理：

探針式流量計創(chuàng)新的削竹型取壓探頭的測點只集中于管道中心區(qū)，其中心區(qū)流速與管道各點流速的均值通過云標定數(shù)據(jù)修正后的竹孔系數(shù)形成標準的對稱關系。削竹式探針式流量計的防堵技術還表現(xiàn)在其*探頭結構，由于取壓孔僅置于削竹探頭末端的管道中心，管內沒有任何其他可移動電子組件及取壓元器件，并以16mm的總壓取壓孔和14mm的靜壓取壓孔完成理想的雙通式防堵塞方案。在與管道壁和檢測桿之間形成了極其穩(wěn)定的差壓信號提取過程，保證了探針式流量計的測量。

探針式流量計是根據(jù)動壓轉變靜壓工作原理，測頭迎流面的測孔測出流體的總壓，測頭后流面的孔測出流體的靜壓。根據(jù)伯努力方程可以得到測頭處流速與差壓有以下關系：     

V：測頭處流速，m/s

ΔΡ：探針式流量計流量計測出的差壓，Pa

ρ：被測介質密度，kg/m3

Kv：流量計系數(shù)

流量計的差壓，根據(jù)以下公式計算出流量：Q = αβγAV×3600

Q：流體以及流量，m3/h

α：流速分布系數(shù)

β：阻塞系數(shù)

γ：截面修正系數(shù)

A：管道公稱截面積，m2

V：測頭處流速，m/s

三、應用領域：
1、工業(yè)生產過程
探針式流量計是過程自動化儀表與裝置中的大類儀表之一，它被廣泛適用于冶金、電力、煤炭、化工、石油、交通、建筑、輕紡、食品、醫(yī)藥、農業(yè)、環(huán)境保護及人民日常生活等國民經濟各個領域，是發(fā)展工農業(yè)生產，節(jié)約能源，改進產品質量，提高經濟效益和管理水平的重要工具在國民經濟中占有重要的地位。在過程自動化儀表與裝置中，流量儀表有兩大功用：作為過程自動化控制系統(tǒng)的檢測儀表和測量物料數(shù)量的總量表。
2、能源計量
能源分為一次能源(煤炭、原油、煤層氣、石油氣和天然氣)、二次能源(電力、焦炭、人工燃氣、成品油、液化石油氣、蒸汽)及載能工質(壓縮空氣、氧、氮、氫、水)等。能源計量是科學管理能源，實現(xiàn)節(jié)能降耗，提高經濟效益的重要手段。流量儀表是能源計量儀表的重要組成部分，水、人工燃氣、天然氣、蒸汽和油品這些常用的能源都使用著數(shù)量極其龐大的流量計，它們是能源管理和經濟核算*的工具。
3、環(huán)境保護工程
煙氣，廢液、污水等的排放嚴重污染大氣和水資源，嚴重威脅人類生存環(huán)境。國家把可持續(xù)發(fā)展列為國策，環(huán)境保護將是21世紀的zui大課題。空氣和水的污染要得到控制，必須加強管理，而管理的基礎是污染量的定量控制。
我國是以煤為主要能源的國家，全國有上百萬個煙囪不停地向大氣排放煙氣。煙氣排放控制是*污染的重要項目，每個煙囪必須是安裝煙氣分析儀表和流量計，組成連櫝排放監(jiān)視系統(tǒng)。煙氣的流量沆量有很大因難，它的難度為煙囪尺寸大且形狀不規(guī)則，氣體組分變化不定，流速范圍大，臟污，灰塵，腐蝕，高溫，無直管段等。
4、交通運輸
有五種方式：鐵路公路、航空、水運、和管道運輸。其中管道運輸雖早已有之，但應用并不普遍。隨著環(huán)保問題的突出，管道運輸?shù)奶攸c引起人們的重視。管道運輸必須裝備流量計，它是控制、分配和調度的眼睛，亦是安全監(jiān)沒和經濟核算的*工具。
5、生物技術
21世紀將迎來生命科學的世紀，以生物技術為特征的產業(yè)將獲得迅速發(fā)展。生物技術中需監(jiān)測計量的物質很多，如血液，尿液等。儀表開發(fā)的難度極大，品種繁多。
6、科學實驗
科學實驗需要的流量計不但數(shù)量多，且品種極其繁雜。據(jù)統(tǒng)計流量計100多種中很大一部分是應科研之需用的，它們并不批量生產，在市面出售，許多科研機構和大企業(yè)皆設專門小組研制的流量計。
7、海洋氣象，江河湖泊
這些領域為敞開流道，一般需檢測流速，然后推算流量。流速計和流量計所依據(jù)的物理原理及流體力學基礎是共通的但是儀表原理及結構以及使用條件有很大差別。
四、性能特點：
1、精度高。精度可達1%以上。由于其主要部件加工精度高，用萬分之三的標準儀器進行臺臺校準，避免了探針生產工藝誤差帶來的測量誤差，并選用高精度差壓變送器和壓力變送器，保證了每臺產品的高精度。清華大學這些高科技優(yōu)勢，特別是臺臺校準系統(tǒng)，是孔板、渦街等流量計所不能實現(xiàn)的。
在大量程范圍內保持高精度，即在5%—100%額定流量范圍內均保持1%的測量精度。而孔板流量計在30%額定流量以下基本不能使用。
長時間保持高精度。探針流量計基本原理是將總、靜壓力通過探針孔和導壓管傳導至差壓、壓力傳感器內，只要探針孔不堵塞，即使有雜物、掛垢，仍能準確傳導壓力而不影響精度。因導壓管內介質不流動，雜物不易進去堵塞，所以能保持長時間的高精度。
2、適用范圍廣。一是適用介質范圍廣：可測水蒸汽（飽和、過熱）、空氣、煤氣、天然氣、各種化工物料氣、液、水、各種溶液、油等；介質溫度zui高充許650攝氏度、壓力zui高允許25Mpa。二是適用流量范圍廣：介質流量zui小可測量0.1噸/時，zui大可測量5000噸/時。三是適用介質管道截面形狀范圍廣：該流量計對介質管道截面的幾何形狀無要求，如圓形、橢圓形、方形、長方形、菱形等均適用。
3、可靠性高。該流量計的所有電子元件均遠離所測介質和管道，只有不銹鋼探針在所測介質之中，可靠性很高。相比之下，渦街、電磁、超聲波等流量計，電子測量元件必須置于蒸汽等所測介質內或緊貼所測介質管道，工作條件惡劣。如有外界振動或介質溫度高、有雜質等，渦街流量計精度就會下降甚至無法工作。
4、無壓損。一次測量元件是10—20毫米直徑的探針，其截面積很小，幾乎無阻力，無壓力損失。而孔板流量計節(jié)流后壓力損失很大。
5、結構簡單、裝拆方便。該流量計只需在介質管道上打一個直徑30毫米小孔，在孔周焊一法蘭底座，其探針即可方便的通過緊、松螺栓進行裝、拆，檢修十分方便。
6、智能化。由數(shù)字式儀表直接顯示介質壓力、溫度、壓差、瞬時流量、累計流量等，并可通過計算機進行儲存、打印等處理。
五、技術指標：
1、規(guī)格：DN50-DN5000（mm）；插入式：DN500-DN5000（mm）；
2、測量準確度：±6.0%；重復性：±0.1%；
3、范圍度：體積流量：10：1；質量流量：8：1；
4、工作壓力：均速管無提出功能型：≤20MPa；均速管可提出型：≤10MPa；
5、流體溫度：≤450℃；
6、介質粘度：≤30CP（相當于重油）；
六、主要部件：
1、探針按管道直徑定制，用法蘭安裝在管道上，由不銹鋼精加工而成，根據(jù)用戶提供的各種參數(shù)，在清華大學高精度風洞實驗室模擬吹風，獲得探針的特性曲線及數(shù)據(jù)庫，供計算使用。
2、流量積算儀是顯示測量結果的二次儀表。通過導線與各變送器及溫度計相連，其主板裝有CPU及計算程序軟件，可利用其顯示窗口和切換按鈕進行設置、校準和各參數(shù)的顯示。
3、差壓變送器  將探針的差壓信號轉換成4-20mADC的模擬電流信號。
4、壓力變送器  在氣體流量的測量中提供壓力補償。
5、溫度變送器  在氣體流量的測量中提供溫度補償。
6、直流電源   為壓力變送器、差壓變送器和熱電阻溫度計供電。
七、投運和維護：
投運前的準備工作：
1、傳感器安裝正確：
完成傳感器在管道上安裝后，投運前必須認真檢查，要求焊接牢固，方向正確，嚴格不泄漏，插入深度恰當?shù)取?br />2、儀表調校：
傳感器配套儀表有差壓變送器和智能流量積算儀 （ 還可能有壓力變送器和溫度變送器）等。都必須經檢驗和調校后，方可投入使用。儀表的測量范圍要符合傳感器和被測介質的要求。例如被測空氣zui大流量 Qmax=5000m3/h, 經計算算出傳感器產生的差壓zui大值
△Pmax=0.6Kpa，則差壓變送器的測量范圍應調校為 0~0.6KPa, 對應輸出4~20mADC電流信號。對于通用型流量積算儀 , 應該按實時的流量范圍、差壓范圍、介質密度、溫度、壓力、流量運算要求等，事先編程組態(tài)輸入積算儀，務必使積算儀能正確運算和顯示流量。
3、儀表接線正確：
傳感器與差壓變送器、流量積算儀等組成測量系統(tǒng)，配套儀表的電源線，儀表之間的信號輸出與輸入線，控制與報警聯(lián)線等，在各個儀表的接線板 （ 又稱端子板） 上都有明確的標記，必須正確認別和選擇使用，投運前對儀表接線要反復檢查無誤。為了做好投運前的準備工作，除了認真閱讀《使用說明書》外, 還應該閱讀《差壓變送器使用說明書》、《智能流量積算儀使用說明書》等資料，遵從說明書的指導進行工作。
流量計的投運工作：
1、測量系統(tǒng)關閉：
投運準備工作已完成，被測介質充滿工藝管道流動，傳感器測量系統(tǒng)暫時處于關閉狀態(tài)，這時應使三閥組的平衡閥處于開啟狀態(tài)，高壓閥 P l 和低壓閥 P2處于關閉狀態(tài)。配套儀表處于供電狀態(tài)，預熱約 15 分鐘。
2、測量系統(tǒng)開啟：
儀表預熱后，開啟測量系統(tǒng)。在三閥組上打開 Pl 閥和 P2 閥，平衡閥仍處于開啟。這時，差壓變送器己充入被測介質 （ 氣體或液體 ），打開變送器上的排污閥，迅速排出臟液或氣體后關閉。然后關閉三閥組上的平衡閥，變送器即進入差壓測量狀態(tài)。輸出與差壓△ P 對應的信號電流 I △P 從信號電流值 （m A） 可算出差壓△P 值 （KP a ） 。流量積算儀也進入工作狀態(tài) , 顯示出被測介質流量。
如果上述工作均順利，流量計工作正常，投運工作便完成，交付生產使用。

八、傳感器的堵塞設計：

探針流量探頭的*設計*的擺脫了阿牛巴以往幾種均速探頭易堵塞、精度不高的特點，使得一次源的測量精度、重復性和可靠性達到一個嶄新高度。

剛開機時，流體在管道靜壓作用下， 進入彎管，很快形成了壓力平衡的狀態(tài)。當壓力 平衡狀態(tài)形成以后，流體在彎管進口處遇到高壓， 繞道而行，不再進入彎管中。

探針式流量傳感器的高，低取壓孔實現(xiàn)本質防堵。

一般情況下，灰塵、沙子和顆粒在渦街力的作用下，集中在探頭的后部。這就是為什么秋天的樹葉總是在背風的房子后面的原因。探針式流量計探頭的*防堵設計，再加上重力作用的自然下落，阻止了顆粒的進入，這種設計從本質上防止了堵塞并且能產生一個非常穩(wěn)定的低壓信號。

連續(xù)工作的探針式流量計從根本上杜絕了堵的可能，但是在以下情況下，仍要注意防堵：

1.當引壓管泄漏，探頭高壓平衡去遭到破壞，雜質中直徑較小的顆粒就有可能進入取壓孔。

2.當管道處于停產時，由于分子的布郎運動，顆粒小的雜質有可能進入取壓孔。

3.系統(tǒng)頻繁開停機，在高壓區(qū)形成的瞬間，顆粒小的雜質有可能進入取壓孔，日積月累，就有可能造成探頭的堵塞。

4.介質中含有大量藻類生物，或者含有纖維狀的物質，也有可能造成探頭的堵塞。