Հոսքի չափման պատմությունը և ապագան

(1) Հոսքի չափման ծագումը

Հին ժամանակներում ժամանակի չափման համար օգտագործվող կլեպսիդրան և ջրային ժամացույցը սարքեր են, որոնք օգտագործում են ժամանակը հաշվարկելու համար հաստատուն հոսքի տեխնոլոգիան: Աշխարհի ամենահին կլեպսիդրան մ.թ.ա. 14-րդ դարի եգիպտական ջրային ժամացույցն է: Մեր երկրում՝ Արգելված քաղաքում, կա Արևմտյան Հան դինաստիայի (մ.թ.ա. 206-ից մինչև մ.թ. 8) պղնձե ջրային ժամացույց: Մ.թ.ա. 3000 թվականին մարդիկ փորձել են չափել Նեղոս գետի հոսքը՝ չափելով ջրի մակարդակը գյուղատնտեսական մշակաբույսերի համար: Այդ ժամանակվանից ի վեր հնարավոր է դարձել հաշվարկել ջրի բաշխումը: Սա կարելի է համարել հոսքի չափման ծագումը:

Անեմոմետրը հորինվել է 16-րդ դարում, բաց ջրանցքների արագաչափը՝ 17-րդ դարում, իսկ Պիտոյի խողովակը՝ 18-րդ դարում, որը հիմք դրեց հոսքի չափման տեխնոլոգիայի զարգացմանը: Նույն ժամանակահատվածում սահմանվեց հեղուկների մեխանիկայի ամենահիմնական հավասարումը՝ Բեռնուլիի հավասարումը:

Պիտոյի խողովակ՝ հեղուկի հոսքի արագությունը չափելու համար

Սակայն իրական հոսքի չափումը սկսվել է 19-րդ դարում, երբ ձևավորվել է ջրի և գազի առևտրային մատակարարման ցանցի նախատիպը: Առևտրի կարիքները բավարարելու համար մարդիկ նախագծել են խոնավ գազի հաշվիչներ, չոր գազի հաշվիչներ, ջրաչափեր, դիաֆրագմային հոսքաչափեր, Վենտուրիի հոսքաչափեր և այլն՝ ջուրը և գազը չափելու համար: Նույն ժամանակահատվածում մշակվել են Ֆարադեյի օրենքը, Ռեյնոլդսի թիվը, էներգիայի պահպանման օրենքը և Ստրոհալի կողմից անցկացված Կարմանի մրրիկավոր փողոցի փորձը: Այս ժամանակահատվածի գիտությունն ու տեխնոլոգիան հիմք են հանդիսացել հոսքի չափման արագ զարգացման համար, սակայն պետք է նաև նշել, որ այս ժամանակահատվածում հոսքաչափերի արտադրության գործընթացը դեռևս համեմատաբար կոպիտ էր, հարակից տեխնոլոգիաների ըմբռնումը բավականաչափ պարզ չէր, և ընդհանուր չափման մակարդակը ցածր մակարդակի վրա էր:

(2) Հոսքի չափման մշակում

20-րդ դարից ի վեր, էլեկտրոնային տեխնոլոգիաների, նյութերի և մշակման տեխնոլոգիայի արագ զարգացման հետ մեկտեղ, հոսքաչափերի մշակումն ու կատարելագործումը արագ առաջընթաց են ապրել։

Տարբեր ոլորտների, ինչպիսիք են վերամշակող արդյունաբերությունը և հանրային կոմունալ ծառայությունների, ինչպիսիք են ջրամատակարարումը և գազամատակարարումը, բարգավաճման հետ մեկտեղ հոսքաչափը դարձել է ավելի ու ավելի տարածված։

Օգտագործման ծավալը և ոլորտները արագորեն ընդլայնվել են: Այս ժամանակահատվածում մշակվել են հիմնական մեխանիկական հոսքաչափերը, ինչպիսիք են՝ անցքավոր թիթեղների տարբեր ձևերը, ռոտամետրային հոսքաչափերը, եռանկյունաձև ջրթափերը և ջրթափային հոսքաչափերի այլ ձևերը, ճեղքային հոսքաչափերը և այլն՝ 20-րդ դարի առաջին կեսին: Էլեկտրամագնիսական հոսքաչափերի գործնական կիրառումը շատ ակնառու առաջընթաց է: Այն օգտագործվում է ոչ միայն կլոր խողովակներով հոսքի չափման համար, այլև կիրառվել է գետերից մինչև արյուն հոսքի լայն արագության դեպքում:


Ինչպես այլ արդյունաբերական տեխնոլոգիաները, 20-րդ դարի երկրորդ կեսը հոսքի չափման գործիքների մեծ զարգացման փուլ էր։ Այս ժամանակահատվածում, քանի որ հոսքի չափումը լայնորեն կիրառվում էր, և քանի որ չափվող հեղուկը բարդ էր, իսկ չափման պայմաններն ու միջավայրերը լայնորեն տարբերվում էին, հոսքաչափերի պահանջները նույնպես տարբեր էին։ Հետևաբար, տարբեր միջավայրի պայմաններին, տարբեր շրջակա միջավայրի պայմաններին և օգտագործման տարբեր պահանջներին հարմարվելու համար ի հայտ են եկել հոսքի չափման տարբեր գործիքներ։ Անավարտ վիճակագրության համաձայն՝ կան հոսքաչափերի տասնյակ լայնորեն օգտագործվող տեսակներ։ Կարելի է նույնիսկ ասել, որ քանի դեռ մշակվում են նոր տեխնոլոգիաներ, մարդիկ կփորձեն կիրառել դրանք հոսքի չափման համար, ինչպիսիք են ջերմային հոսքաչափերը, ժամանակակից էլեկտրամագնիսական հոսքաչափերը, ուլտրաձայնային հոսքաչափերը, զանգվածային հոսքաչափերը , մրրկային հոսքաչափերը, ռեակտիվ հոսքաչափերը և դրանց հետ կապված հոսքաչափերը։


Չինաստանում ջրի և գազի հոսքի հաշվիչները անկախ արտադրվել են 1950-ական թվականներին, իսկ արտադրանքի զարգացումը և կայուն որակը ձեռք են բերվել 1990-ական թվականներին: Ընդհանուր առմամբ, հոսքի հաշվիչների արտադրության մակարդակը իմ երկրում դեռևս շատ հետ է մնում աշխարհի առաջադեմ մակարդակից, հատկապես տուրբինային հոսքի հաշվիչների կրող մասերի, զանգվածային հոսքի հաշվիչների նյութերի և գործընթացների, ինչպես նաև ուլտրաձայնային հոսքի հաշվիչների գործընթացների առումով:

21-րդ դար մուտք գործելով՝ բազմալիք ուլտրաձայնային հոսքաչափերի տեխնոլոգիան նոր զարգացումներ է գրանցել և իր անհամեմատելի առավելություններով կիրառվել է արդյունաբերական չափումների և չափագիտական ստուգման ոլորտներում։

(3) Հոսքի չափման ապագան

Առևտրային հաշվարկների պահանջարկի աճին զուգընթաց աստիճանաբար ուշադրություն է դարձվում էներգիայի չափմանը և շրջակա միջավայրի պաշտպանությանը, իսկ արդյունաբերական արտադրության որակի, արդյունավետության և ծախսերի վերահսկման նպատակների բարելավումը առաջ է քաշել հոսքաչափերի քանակի, ճշգրտության և հուսալիության ավելի բարձր պահանջներ: Հիմնական տեխնիկական բարելավումները կենտրոնացած են հետևյալ ասպեկտներում:

(1) Հոսքի չափիչների արտադրության մակարդակը շարունակում է բարելավվել
Հոսքաչափի կառուցվածքի, նյութերի և մշակման տեխնոլոգիայի բարելավումները հնարավոր են դարձրել հոսքի բարձր ճշգրտությամբ չափումը, և հոսքաչափի երկարաժամկետ շահագործման հուսալիությունը նույնպես զգալիորեն բարելավվել է որպես կարևոր ցուցանիշ: Օրինակ, տուրբինային հոսքաչափի կրող նյութի և գործընթացի բարելավումը զգալիորեն բարելավել է դրա երկարաժամկետ կայուն աշխատանքի ունակությունը. զանգվածային հոսքաչափի նյութի և մշակման տեխնոլոգիայի բարելավումը ոչ միայն նվազեցրել է արտադրության արժեքը, այլև բարելավել է դրա չափման կատարողականությունը:

(2) Հոսքի չափիչի կարգաբերման տեխնոլոգիան ուշադրություն է գրավում

Հոսքի չափիչների չափման ճշգրտության բարելավման հետ մեկտեղ, մարդիկ աստիճանաբար գիտակցում են, որ հոսքի տրամաչափման սարքերի ճշգրտությունը հոսքի չափիչների ճշգրիտ չափման հիմքն ու երաշխիքն է: Տրամաչափման սարքերի կատարելագործումը դարձել է հոսքի չափման կարևոր մաս: Վերջին տարիներին այն բարձր է գնահատվել, և սարքերի տեխնիկական մակարդակը զգալիորեն բարելավվել է:

(3) Տեղադրման և օգտագործման պայմանների ազդեցության վերաբերյալ հետազոտություն

Լաբորատորիայում կարգավորված հոսքաչափի չափման կատարողականը կարող է տատանվել դաշտային պայմաններում օգտագործման ժամանակ, քանի որ լաբորատոր պայմանները շատ տարբերվում են դաշտային պայմաններից: Հետևաբար, աստիճանաբար իրականացվել են համապատասխան հետազոտություններ հոսքաչափի օգտագործման պայմանների տարբերությունների վերաբերյալ, ներառյալ ուղիղ խողովակի հատվածի ազդեցությունը, եռակի տեղադրման պայմանների դիրքի ազդեցությունը, միջավայրի փոփոխության ազդեցությունը, մրրկային հոսքի ազդեցությունը, շրջակա միջավայրի պայմանների ազդեցությունը և այլն: Բացի այդ, բարելավվել է նաև օժանդակ սարքի աշխատանքը, և մարդկանց կողմից աստիճանաբար ուշադրություն է դարձվել դրան:

(4) Ոչ իրական հոսքի տրամաչափման տեխնոլոգիայի մշակում

Մեծ տրամագծով հոսքի չափման պահանջարկի աճին և ուլտրաձայնային հոսքի չափման տեխնոլոգիայի զարգացմանը զուգընթաց, մեծ տրամագծով հոսքաչափերի պահանջարկը դառնում է ավելի ու ավելի հրատապ, բայց տրամաչափման սարքի չափը, այնուամենայնիվ, սահմանափակ է: Նման պայմաններում, մեծ տրամագծով հոսքաչափերի ոչ իրական տրամաչափման տեխնոլոգիան արագ զարգացել է: Այս տեխնոլոգիան ձեռք է բերվում հաշվողական հեղուկային դինամիկայի, մոդելային փորձերի և դաշտային փորձերի համադրմամբ: