Історія та майбутнє вимірювання витрати

(1) Походження вимірювання витрати

Клепсидра та водяний годинник, що використовувалися для відліку часу в давнину, – це пристрої, що використовують технологію постійного потоку для обчислення часу. Найдавнішою клепсидрою у світі є єгипетський водяний годинник 14 століття до нашої ери. У нашій країні, у Забороненому місті, є мідний водяний годинник часів династії Західна Хань (206 р. до н. е. – 8 р. н. е.). У 3000 році до нашої ери люди намагалися виміряти потік річки Ніл, вимірюючи рівень води для сільськогосподарських робіт. Відтоді стало можливим розрахувати розподіл води. Можна сказати, що це походження вимірювання потоку.

Анемометр був винайдений у 16 столітті, вимірювач швидкості для відкритих каналів — у 17 столітті, а трубка Піто — у 18 столітті, що заклало основу для розвитку технології вимірювання потоку. У той же період було встановлено найпростіше рівняння механіки рідини — рівняння Бернуллі.

Трубка Піто для вимірювання швидкості потоку рідини

Однак, реальне вимірювання витрати почалося у 19 столітті, коли було створено прототип комерційної мережі водопостачання та газопостачання. Для задоволення потреб торгівлі люди розробили мокрі газові лічильники, сухі газові лічильники, водоміри, діафрагмові витратоміри, витратоміри Вентурі тощо для вимірювання води та газу. У той же період були розроблені закон Фарадея, число Рейнольдса, закон збереження енергії та експеримент Кармана на вихровій вулиці, проведений Штрохалем. Наука і техніка цього періоду заклали основу для швидкого розвитку вимірювання витрати, але слід також зазначити, що процес виробництва витратомірів у цей період був ще відносно нечітким, розуміння суміжних технологій було недостатньо чітким, а загальний рівень вимірювання був низьким.

(2) Розвиток вимірювання витрати

Починаючи з 20-го століття, завдяки швидкому розвитку електронних технологій, матеріалів та технологій обробки, розробка та вдосконалення витратомірів швидко просувалися.

З процвітанням різних галузей промисловості, таких як переробна промисловість, та комунальних послуг, таких як водопостачання та газопостачання, витратоміри стають дедалі популярнішими.

Обсяг та сфери використання швидко розширилися. Основні механічні витратоміри на сьогодні були розроблені в цей період, такі як різні форми діафрагм, ротаметричні витратоміри, трикутні водозливи та інші види водозливних витратомірів, щілинні витратоміри тощо, у першій половині 20-го століття. Практичне застосування електромагнітних витратомірів є дуже видатним прогресом. Вони використовуються не лише для вимірювання витрати в круглих трубах, але й застосовуються в широкому діапазоні швидкостей потоку, від річок до крові.


Як і інші промислові технології, друга половина 20-го століття була етапом значного розвитку приладів для вимірювання витрати. У цей період, оскільки вимірювання витрати широко використовувалося, а вимірювана рідина була складною, а умови вимірювання та середовища значно варіювалися, вимоги до витратомірів різнилися. Тому, щоб адаптуватися до різних умов середовища, різних умов навколишнього середовища та різних вимог використання, з'явилися різні прилади для вимірювання витрати. Згідно з неповною статистикою, існують десятки поширених типів витратомірів. Можна навіть сказати, що доки розроблятимуться нові технології, люди намагатимуться застосовувати їх для вимірювання витрати, такі як теплові витратоміри, сучасні електромагнітні витратоміри, ультразвукові витратоміри, масові витратоміри , вихрові витратоміри, струминні витратоміри та подібні витратоміри.


У Китаї витратоміри води та витратоміри газу вироблялися незалежно у 1950-х роках, а розвиток та стабільна якість продукції були досягнуті у 1990-х роках. Загалом, рівень виробництва витратомірів у моїй країні все ще значно відстає від передового світового рівня, особливо в підшипниках турбінних витратомірів, матеріалах та процесах масових витратомірів, а також процесах ультразвукових витратомірів.

У 21 столітті технологія багатоканальних ультразвукових витратомірів досягла нових розробок і знайшла застосування в галузях промислових вимірювань та метрологічної перевірки, отримуючи незрівнянні переваги.

(3) Майбутнє вимірювання витрати

Зі зростанням попиту на торговельні розрахунки поступово приділяється увага вимірюванню енергії та захисту навколишнього середовища, а покращення якості промислового виробництва, ефективності та контролю витрат висунуло вищі вимоги до кількості, точності та надійності витратомірів. Основні технічні вдосконалення зосереджені в наступних аспектах.

(1) Рівень виробництва витратомірів продовжує покращуватися
Удосконалення конструкції витратоміра, матеріалів та технології обробки зробили можливим високоточне вимірювання витрати, а також значно покращилася довгострокова експлуатаційна надійність витратоміра, що є важливим показником. Наприклад, удосконалення матеріалу підшипника та процесу турбінного витратоміра значно покращило його здатність до стабільної роботи в довгостроковій перспективі; удосконалення матеріалу та технології обробки масового витратоміра не тільки знизило виробничі витрати, але й покращило його вимірювальні характеристики.

(2) Технологія калібрування витратомірів привертає увагу

З підвищенням точності вимірювання витратомірів люди поступово усвідомлюють, що точність калібрувальних пристроїв витрати є основою та гарантією точного вимірювання витратоміра. Удосконалення калібрувальних пристроїв стало важливою частиною вимірювання витрати. Воно було високо оцінено в останні роки, а технічний рівень пристроїв значно покращився.

(3) Дослідження впливу умов встановлення та використання

Вимірювальні характеристики витратоміра, відкаліброваного в лабораторії, можуть змінюватися під час використання в польових умовах, оскільки лабораторні умови дуже відрізняються від польових. Тому поступово проводилися відповідні дослідження відмінностей умов використання витратоміра, включаючи вплив прямої ділянки труби, вплив положення тришарової установки, вплив зміни середовища, вплив вихрового потоку, вплив умов навколишнього середовища тощо. Крім того, також покращувалася продуктивність допоміжного приладу, на що поступово звертали увагу люди.

(4) Розробка технології калібрування нереального потоку

Зі зростанням попиту на вимірювання витрати великого діаметра та розвитком технології ультразвукового вимірювання витрати, попит на витратоміри великого діаметра стає все більш актуальним, але розмір калібрувального пристрою зрештою обмежений. За таких умов технологія нереального калібрування витратомірів великого діаметра швидко розвивалася. Ця технологія досягається шляхом поєднання обчислювальної гідродинаміки, модельних експериментів та польових експериментів.