MPA流量計(jì)（中韓合作）是國際上新研究開發(fā)的一種差壓式流量計(jì),　MPA流量計(jì)：多點(diǎn)差壓式平均分配差壓值，精度更高0.5%。流體更穩(wěn)定，壓力損失非常小。測(cè)量范圍寬20：１申請(qǐng)國際專利優(yōu)點(diǎn)：多點(diǎn)平均取正負(fù)壓差，平均正壓，平均負(fù)壓MPA流量計(jì)精度大大提高，可達(dá)0.5%寬量程：12：1 -20：1壓力損失很小。 直管段要求低：前5倍D,后3倍D MPA流量計(jì)耐高溫，高壓 MPA流量計(jì)國際合作 MPA流量計(jì)中韓合作 MPA流量計(jì)精度高，質(zhì)量更可MPA流量計(jì) 差壓式流量計(jì)的革命性進(jìn)步 一、引言差壓式流量計(jì)是目前工業(yè)生產(chǎn)中用來測(cè)量氣體、液體和蒸汽流量的最常用的一種流量儀表。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，在整個(gè)工業(yè)流量測(cè)量領(lǐng)域中，差壓式流量計(jì)占流量儀表總數(shù)的一半以上。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡單，安裝方便成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)，所以由節(jié)流裝置和差壓計(jì)組成的節(jié)流式流量計(jì)在工業(yè)領(lǐng)域中用的最多。但由于傳統(tǒng)的差壓流量計(jì)的流出系數(shù)不穩(wěn)定，、線性差，重復(fù)性不好，準(zhǔn)確度因受諸多因素影響也不高，易被磨損，壓損較大，量程比（范圍度）小，現(xiàn)場(chǎng)安裝條件高，要求的直管段過長等諸多缺陷，人們對(duì)產(chǎn)生差壓的節(jié)流裝置的優(yōu)化改進(jìn)工作一直沒有中斷。這種完善、改進(jìn)的工作一直都沒有停止，并有了很大的飛越，研制出了一些適應(yīng)不同流體的節(jié)流裝置，例如：耐磨孔板、環(huán)形孔板、V型內(nèi)錐式、MPA流量計(jì)等節(jié)流裝置。本文將簡單論證它的工作原理、結(jié)構(gòu)、技術(shù)性能及優(yōu)缺點(diǎn)。二、概述MPA（Multi-PointAveragingFlowmeter）流量計(jì)(多點(diǎn)測(cè)量平均流速流量計(jì))，是一種用于測(cè)量管道中液體，氣體或蒸汽等流體流量的新型的差壓式流量計(jì)。流體的流量正比于流量計(jì)差壓信號(hào)的平方根，用戶只需配用差壓計(jì)及流量顯示積算儀就可以得到準(zhǔn)確的流量測(cè)量。與一般的速度式流量計(jì)的區(qū)別：例如：皮托管流量計(jì)－測(cè)量的是某個(gè)點(diǎn)的流速；均速管流量計(jì)－測(cè)量的是管道縱向或橫向分布的平均流速。而MPA流量計(jì)是測(cè)量分布在管道截面上多個(gè)點(diǎn)（測(cè)量點(diǎn)是嚴(yán)格按切比雪夫積分法選取在管道橫截面上）的流體流速并最終得到準(zhǔn)確的管道平均流速測(cè)量，因此它具有良好的流量測(cè)量準(zhǔn)確度；與一般節(jié)流式差壓流量計(jì)的區(qū)別：與節(jié)流式孔板流量計(jì)、v型內(nèi)錐式流量計(jì)等相比。MPA流量計(jì)的管道壓力損失很小，僅為普通孔板流量計(jì)的1/5－－1/8，是一種節(jié)能式流量測(cè)量儀表；由于測(cè)量是通過管道截面多點(diǎn)平均流速的測(cè)量來實(shí)現(xiàn)的，因此MPA流量計(jì)對(duì)前直管段要求相對(duì)較低，一般表前有5倍D的直管段就可以滿足測(cè)量要求，而表后只要有2倍D的直管段就可以滿足要求；場(chǎng)取壓差壓測(cè)量技術(shù)措施可抑制測(cè)量噪聲，提高信號(hào)測(cè)量的準(zhǔn)確性，測(cè)量范圍度一般可達(dá)到1：12或更大。因此，MPA流量計(jì)是一種新型的高性能的流量測(cè)量儀表。三、工作原理及結(jié)構(gòu)1、工作原理MPA流量計(jì)是根據(jù)伯努力方程和流體連續(xù)性原理用差壓法測(cè)量流量的。1、連續(xù)性方程連續(xù)性方程是質(zhì)量守恒定律應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)流體的一種數(shù)學(xué)表達(dá)式。它是運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，既適用于理想流體，亦適用于實(shí)際流體。封閉管道的連續(xù)性方程如下。(a)可壓縮非定常流動(dòng) (1)(b)可壓縮定常流動(dòng) (2)(c)不可壓縮定常流動(dòng),在溫度壓力不變情況下 (3)式中A 過流斷面面積； 過流斷面上的平均流速； 過流斷面上的平均密度；腳標(biāo)1、2代表不同斷面；qm（t） 隨時(shí)間變化的質(zhì)量流量；qm，qv 分別為不隨時(shí)間變化的質(zhì)量流量和體積流量。2、伯努利方程伯努利方程是能量守恒定律應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)流體的一種數(shù)學(xué)表達(dá)式。(a)不可壓縮流體定常流的伯努利方程 (4)式中Z， 分別表示單位質(zhì)量流體在過流斷面上的位能、壓力能及動(dòng)能的平均值； 單位質(zhì)量流體的平均能量損失；腳標(biāo)1、2代表不同的過流斷面。(b)可壓縮流體定常流的伯努利方程 (5)式中 等熵指數(shù)；其余符號(hào)同上。流量方程式是從伯努利方程和連續(xù)性方程推導(dǎo)得出得，其推導(dǎo)過程不一一列舉了，直接給出其流量方程式： （6） （7）式中：Qv體積流量(m3/s)Qm質(zhì)量流量(kg/s)A管道橫截面積(m2)C流出系數(shù)（由制造廠提供）△p差壓值(Pa) 1管道內(nèi)流體的密度(kg/m3)質(zhì)量流量由體積流量Qv與流體在此工作溫度和壓力下的密度之積得到。2、MPA流量計(jì)的結(jié)構(gòu)見下圖 使用MPA流量計(jì)測(cè)量流量的關(guān)鍵是如何確定特征點(diǎn)（即流速測(cè)量點(diǎn)的分布）。目前比較常用的有等環(huán)面法、切比雪夫積分法和對(duì)數(shù)線性法。等環(huán)面法將半徑為R的圓管分成n個(gè)面積相等的同心圓環(huán)（最中間的為圓）。在每一個(gè)圓環(huán)的等面積處設(shè)置測(cè)量點(diǎn)，即特征點(diǎn)位置。半徑方向上n個(gè)測(cè)量點(diǎn)的位置為r1、r2、r3 、rn，。 切比雪夫積分法是利用切比雪夫插值點(diǎn)ti求函數(shù)在區(qū)間﹣1到1的積分的一種近似算法。經(jīng)過變換，可以求得管內(nèi)半徑方向的測(cè)點(diǎn)位置。對(duì)數(shù)線性法選擇特征點(diǎn)的原則是把各環(huán)面上的平均速度看作是該環(huán)面上各特征點(diǎn)所測(cè)得的速度的算術(shù)平均值。而整個(gè)截面上的平均速度就等于各環(huán)面平均速度的算術(shù)平均值。MPA流量計(jì)是嚴(yán)格按照切比雪夫法選取分布在管道上的流速測(cè)量點(diǎn)的，其分布圖如下：流速測(cè)量點(diǎn)分布示意圖MPA流量計(jì)為低壓差設(shè)計(jì)，因此測(cè)量氣體時(shí)一般不必考慮氣體膨脹系數(shù)的影響。只有在低壓系統(tǒng)中使用（例如常壓系統(tǒng)氣體流量測(cè)量），差壓值與系統(tǒng)壓力比（△p/P）大于4％時(shí)需要考慮氣體膨脹性對(duì)測(cè)量的影響。此時(shí)可壓縮性氣體介質(zhì)的流量可用下式計(jì)算： （8）式中為氣體可膨脹系數(shù)，其他同上。四、試驗(yàn)數(shù)據(jù)下圖是100mm口徑MPA流量計(jì)在美國ARL流量實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定試驗(yàn)的結(jié)果。標(biāo)定結(jié)果表明在1：12的量程范圍內(nèi)流出系數(shù)保證了0.2％的準(zhǔn)確度。4 MPAMETERCALIBRATIONDATE:April,8,2003PIPEDIAMETER=4.026一、引言差壓式流量計(jì)是目前工業(yè)生產(chǎn)中用來測(cè)量氣體、液體和蒸汽流量的最常用的一種流量儀表。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，在整個(gè)工業(yè)流量測(cè)量領(lǐng)域中，差壓式流量計(jì)占流量儀表總數(shù)的一半以上。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡單，安裝方便成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)，所以由節(jié)流裝置和差壓計(jì)組成的節(jié)流式流量計(jì)在工業(yè)領(lǐng)域中用的最多。但由于傳統(tǒng)的差壓流量計(jì)的流出系數(shù)不穩(wěn)定，、線性差，重復(fù)性不好，準(zhǔn)確度因受諸多因素影響也不高，易被磨損，壓損較大，量程比（范圍度）小，現(xiàn)場(chǎng)安裝條件高，要求的直管段過長等諸多缺陷，人們對(duì)產(chǎn)生差壓的節(jié)流裝置的優(yōu)化改進(jìn)工作一直沒有中斷。這種完善、改進(jìn)的工作一直都沒有停止，并有了很大的飛越，研制出了一些適應(yīng)不同流體的節(jié)流裝置，例如：耐磨孔板、環(huán)形孔板、V型內(nèi)錐式、MPA流量計(jì)等節(jié)流裝置。本文將簡單論證它的工作原理、結(jié)構(gòu)、技術(shù)性能及優(yōu)缺點(diǎn)。二、概述MPA（Multi-PointAveragingFlowmeter）流量計(jì)(多點(diǎn)測(cè)量平均流速流量計(jì))，是一種用于測(cè)量管道中液體，氣體或蒸汽等流體流量的新型的差壓式流量計(jì)。流體的流量正比于流量計(jì)差壓信號(hào)的平方根，用戶只需配用差壓計(jì)及流量顯示積算儀就可以得到準(zhǔn)確的流量測(cè)量。與一般的速度式流量計(jì)的區(qū)別：例如：皮托管流量計(jì)－測(cè)量的是某個(gè)點(diǎn)的流速；均速管流量計(jì)－測(cè)量的是管道縱向或橫向分布的平均流速。而MPA流量計(jì)是測(cè)量分布在管道截面上多個(gè)點(diǎn)（測(cè)量點(diǎn)是嚴(yán)格按切比雪夫積分法選取在管道橫截面上）的流體流速并最終得到準(zhǔn)確的管道平均流速測(cè)量，因此它具有良好的流量測(cè)量準(zhǔn)確度；與一般節(jié)流式差壓流量計(jì)的區(qū)別：與節(jié)流式孔板流量計(jì)、v型內(nèi)錐式流量計(jì)等相比。MPA流量計(jì)的管道壓力損失很小，僅為普通孔板流量計(jì)的1/5－－1/8，是一種節(jié)能式流量測(cè)量儀表；由于測(cè)量是通過管道截面多點(diǎn)平均流速的測(cè)量來實(shí)現(xiàn)的，因此MPA流量計(jì)對(duì)前直管段要求相對(duì)較低，一般表前有5倍D的直管段就可以滿足測(cè)量要求，而表后只要有2倍D的直管段就可以滿足要求；場(chǎng)取壓差壓測(cè)量技術(shù)措施可抑制測(cè)量噪聲，提高信號(hào)測(cè)量的準(zhǔn)確性，測(cè)量范圍度一般可達(dá)到1：12或更大。因此，MPA流量計(jì)是一種新型的高性能的流量測(cè)量儀表。三、工作原理及結(jié)構(gòu)1、工作原理MPA流量計(jì)是根據(jù)伯努力方程和流體連續(xù)性原理用差壓法測(cè)量流量的。1、連續(xù)性方程連續(xù)性方程是質(zhì)量守恒定律應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)流體的一種數(shù)學(xué)表達(dá)式。它是運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，既適用于理想流體，亦適用于實(shí)際流體。封閉管道的連續(xù)性方程如下。(a)可壓縮非定常流動(dòng) (1)(b)可壓縮定常流動(dòng) (2)(c)不可壓縮定常流動(dòng),在溫度壓力不變情況下 (3)式中A 過流斷面面積； 過流斷面上的平均流速； 過流斷面上的平均密度；腳標(biāo)1、2代表不同斷面；qm（t） 隨時(shí)間變化的質(zhì)量流量；qm，qv 分別為不隨時(shí)間變化的質(zhì)量流量和體積流量。2、伯努利方程伯努利方程是能量守恒定律應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)流體的一種數(shù)學(xué)表達(dá)式。(a)不可壓縮流體定常流的伯努利方程 (4)式中Z， 分別表示單位質(zhì)量流體在過流斷面上的位能、壓力能及動(dòng)能的平均值； 單位質(zhì)量流體的平均能量損失；腳標(biāo)1、2代表不同的過流斷面。(b)可壓縮流體定常流的伯努利方程 (5)式中 等熵指數(shù)；其余符號(hào)同上。流量方程式是從伯努利方程和連續(xù)性方程推導(dǎo)得出得，其推導(dǎo)過程不一一列舉了，直接給出其流量方程式： （6） （7）式中：Qv體積流量(m3/s)Qm質(zhì)量流量(kg/s)A管道橫截面積(m2)C流出系數(shù)（由制造廠提供）△p差壓值(Pa) 1管道內(nèi)流體的密度(kg/m3)質(zhì)量流量由體積流量Qv與流體在此工作溫度和壓力下的密度之積得到。2、MPA流量計(jì)的結(jié)構(gòu)見下圖 使用MPA流量計(jì)測(cè)量流量的關(guān)鍵是如何確定特征點(diǎn)（即流速測(cè)量點(diǎn)的分布）。目前比較常用的有等環(huán)面法、切比雪夫積分法和對(duì)數(shù)線性法。等環(huán)面法將半徑為R的圓管分成n個(gè)面積相等的同心圓環(huán)（最中間的為圓）。在每一個(gè)圓環(huán)的等面積處設(shè)置測(cè)量點(diǎn)，即特征點(diǎn)位置。半徑方向上n個(gè)測(cè)量點(diǎn)的位置為r1、r2、r3 、rn，。 切比雪夫積分法是利用切比雪夫插值點(diǎn)ti求函數(shù)在區(qū)間﹣1到1的積分的一種近似算法。經(jīng)過變換，可以求得管內(nèi)半徑方向的測(cè)點(diǎn)位置。對(duì)數(shù)線性法選擇特征點(diǎn)的原則是把各環(huán)面上的平均速度看作是該環(huán)面上各特征點(diǎn)所測(cè)得的速度的算術(shù)平均值。而整個(gè)截面上的平均速度就等于各環(huán)面平均速度的算術(shù)平均值。MPA流量計(jì)是嚴(yán)格按照切比雪夫法選取分布在管道上的流速測(cè)量點(diǎn)的，其分布圖如下：流速測(cè)量點(diǎn)分布示意圖MPA流量計(jì)為低壓差設(shè)計(jì)，因此測(cè)量氣體時(shí)一般不必考慮氣體膨脹系數(shù)的影響。只有在低壓系統(tǒng)中使用（例如常壓系統(tǒng)氣體流量測(cè)量），差壓值與系統(tǒng)壓力比（△p/P）大于4％時(shí)需要考慮氣體膨脹性對(duì)測(cè)量的影響。此時(shí)可壓縮性氣體介質(zhì)的流量可用下式計(jì)算： （8）式中為氣體可膨脹系數(shù)，其他同上。四、試驗(yàn)數(shù)據(jù)下圖是100mm口徑MPA流量計(jì)在美國ARL流量實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定試驗(yàn)的結(jié)果。標(biāo)定結(jié)果表明在1：12的量程范圍內(nèi)流出系數(shù)保證了0.2％的準(zhǔn)確度。4 MPAMETERCALIBRATIONDATE:April,8,2003PIPEDIAMETER=4.026