一文看懂各种流量计作业原理及优缺陷!

时间: 2023-03-07 02:59:52 |   作者: OB体育注册

  丈量流体流量的外表统称为流量计或流量表。流量计是工业丈量中重要的外表之一。跟着工业出产的开展,对流量丈量的精确度和规划的要求越来越高。流量丈量技能一日千里,为了习惯各种用处,各种类型的流量计相继面世,现在已投入运用的流量计已超越 100 种。

  每种产品都有它特定的适用性,也都有它的局限性。按丈量原理分为力学原理、热学原理、声学原理、电学原理、光学原理、原子物理学原理等。

  按流量计的结构原理进行分类,有容积式流量计、差压式流量计、浮子流量计、涡轮流量计、电磁流量计、流体振荡流量计中的涡街流量计、质量流量计和刺进式流量计。

  按丈量目标区分,就有关闭管道和明渠两大类;按丈量意图又可分为总量丈量和流量丈量,其外表别离称作总量表和流量计。总量表丈量一段时刻内流过管道的流量,是以时刻短时刻内流过的总量除以该时刻的商来标明,实践上流量计一般亦备有累积流量设备,做总量表运用,而总量表亦备有流量发讯设备。因而, 以严厉含义来分流量计和总量表已无实践含义。

  1.力学原理:归于此类原理的外表有运用伯努利定理的差压式、转子式;运用动量定理的冲量式、可动管式;运用牛顿第二定律的直接质量式;运用流体动量原理的靶式;运用角动量定理的涡轮式;运用流体振荡原理的旋涡式、涡街式;运用总静压力差的皮保管式以及容积式和堰、槽式等等。

  2.电学原理:用于此类原理的外表有电磁式、差动电容式、电感式、应变电阻式等。

  3.声学原理:运用声学原理进行流量丈量的有超声波式、声学式(冲击波式)等。

  4.热学原理:运用热学原理丈量流量的有热量式、直接量热式、直接量热式等。

  按当时流量计产品的实践情况,依据流量计的结构原理,大致上可概括为以下几种类型:

  差压式流量计是依据设备于管道中流量检测件发生的差压、已知的流体条件和检测件与管道的几许尺度来核算流量的外表。

  差压式流量计由一次设备(检测件)和二次设备(差压转化和流量显现外表)组成。一般以检测件方法对差压式流量计分类,如孔板流量计、文丘里流量计、均速管流量计等。

  二次设备为各种机械、电子、机电一体式差压计、差压变送器及流量显现外表。它已开展为三化(系列化、通用化及规范化)程度很高的、种类规范杂乱的一大类外表,它既可丈量流量参数,也可丈量其它参数(如压力、物位、密度等)。

  差压式流量计的检测件按其效果原理可分为:节省设备、水力阻力式、离心式、动压头式、动压头增益式及射流式几大类。

  所谓规范检测件是只需依照规范文件规划、制作、设备和运用,无须经实流标定即可确认其流量值和预算丈量差错。

  差压式流量计是一类运用最广泛的流量计,在各类流量外表中其运用量占居首位。近年来,因为各种新式流量计的面世,它的运用量百分数逐步下降,但现在仍是最重要的一类流量计。

  差压式流量计运用规划特别广泛,在关闭管道的流量丈量中各种目标都有运用,如流体方面:单相、混相、洁净、脏污、粘性流等;作业状况方面:常压、高压、真空、常温、高温、低温等;管径方面:从几mm到几m;活动条件方面:亚音速、音速、脉动流等。它在各工业部门的用量约占流量计悉数用量的1/4~1/3。

  规范节省件是全国际通用的,并得到了国际规范安排的认可,无需实流校准,即可投用,在流量计中亦是仅有的结构易于仿制的外表,简略、结实、功能安稳牢靠且价格低廉;

  运用规划广,包含悉数单相流体(液、气、蒸汽)、部分混相流,一般出产过程的管径、作业状况(温度、压力)皆有产品。

  丈量的重复性、精确度在流量计中归于中等水平,因为很多要素的影响扑朔迷离,精确度难于进步。

  规划度窄,因为流量系数与雷诺数有关,一般规划度仅3∶1 ~4∶1。有较长的直管段长度要求,一般难于满意。特别对较大管径,问题愈加杰出;

  压力丢失大,一般为保持一台孔板流量计正常运转,水泵需求附加动力战胜孔板的压力丢失。该附加耗电量可直接由压力丢失和流量核算确认,一年约需多耗电数万度,折合人民币数万元。

  孔板以内孔锐角线来确保精度,因而对腐蚀、磨损、结垢、脏污灵敏,长期运用精度难以确保,需每年拆下强检一次。选用法兰衔接,易发生跑、冒、滴、漏问题,大大添加了保护作业量。

  浮子流量计,又称转子流量计,是变面积式流量计的一种,在一根由下向上扩展的笔直锥管中,圆形横截面的浮子的重力是由液体动力接受的,从而使浮子能够在锥管内自由地上升和下降。

  浮子流量计是仅次于差压式流量计运用规划最广大的一类流量计,特别在小、微流量方面有无足轻重的效果。

  80时代中期,日本、西欧、美国的出售金额占流量外表的15%~20%。我国1990年产量估量在12~14万台,其间95%以上为玻璃锥管浮子流量计。

  (1)玻璃锥管浮子流量计结构简略,运用便利,缺陷是耐压力低,有玻璃管易碎的较大危险;

  容积式流量计,又称定排量流量计,简称PD流量计,在流量外表中是精度最高的一类。它运用机械丈量元件把流体接连不断地切割成单个已知的体积部分,依据丈量室逐次重复地充溢和排放该体积部分流体的次数来丈量流体体积总量。

  容积式流量计按其丈量元件分类,可分为椭圆齿轮流量计、刮板流量计、双转子流量计、旋转活塞流量计、往复活塞流量计、圆盘流量计、液封转筒式流量计、湿式气量计及膜式气量计等。

  容积式流量计与差压式流量计、浮子流量计并列为三类运用量最大的流量计,常运用于贵重介质(油品、天然气等)的总量丈量。

  工业发达国家近年PD流量计(不包含家用煤气表和家用水表)的出售金额占流量外表的13%~23%;我国约占20%,1990年产量(不包含家用煤气表)估量为34万台,其间椭圆齿轮式和腰轮式别离约占70%和20%。

  1、流量计有节省式流量计、毕保管流量计、均速管流量计、转子流量计、靶式流量计,这些流量计是运用伯努利方程原理,经过丈量流体差压信号反映流量;

  2、流量计有涡轮流量计、涡街流量计、电磁流量计、多普勒超声波流量计、热线测速流量计,这些是经过丈量流体流速来反映流量;

  3、流量计有齿轮式流量计、刮板式流量计、旋转活塞式流量计,这些是经过丈量一个个规范体积的小容积来反映流量;

  4、流量计有热式质量流量计、差压式质量流量计、叶轮式质量流量计、哥力式质量流量计、直接式质量流量计,这些是经过丈量流体质量来反映流量;

  2、丈量管内无活动部件和阻力部件,无压损,不会发生堵塞丈量牢靠,抗搅扰才干强体积小、重量轻、设备便利、保护量小、丈量规划宽;丈量不受流体温度、密度、压力、粘度、电导率等改动的影响,可在老管道上开孔改造设备,施工设备简略,工程量小。

  涡轮流量计,是速度式流量计中的首要种类,它选用多叶片的转子(涡轮)感触流体均匀流速,从并且推导出流量或总量的外表。

  涡轮流量计和容积式流量计、科里奥利质量流量计称为流量计中三类重复性、精度最佳的产品,作为十大类型流量计之一,其产品已开展为多种类、多系列批量出产的规划。

  涡轮流量计在以下一些丈量目标取得广泛运用:石油、有机液体、无机液、液化气、天然气和低温流。

  涡轮流量计在用量上是仅次于孔板流量计的天然计量外表,仅荷兰在天然气管线MPa的气体涡轮流量计,它们已成为优秀的天然气计量外表。

  涡街流量计是在流体中安放一根非流线型游涡发生体,流体在发生体两边替换地别离释放出两串规矩地交织摆放的游涡的外表。当通流截面一守时,流速与导容积流量成正比。因而,丈量振荡频率即可测得流量,涡街流量计按频率检出方法可分为:应力式、应变式、电容式、热敏式、振荡体式、光电式及超声式等。这种流量计是70时代开发和开展起来的,因为它兼有无滚动部件和脉冲数字输出的长处,很有开展前途。

  (3)涡街流量计的体积流量不受被测流体的温度、压力、密度或粘度等热工参数的影响。一般不需独自标定。它能够丈量液体、气体或蒸汽的流量。

  (1)涡街流量计作业状况下的体积流量不受被测流体温度、压力、密度等热工参数的影响,但液体或蒸汽的终究丈量成果应是质量流量,关于气体,终究丈量成果应是规范体积流量。质量流量或规范体积流量都有必要经过流体密度进行换算,有必要考虑流体工况改动引起的流体密度改动。

  (2)形成流量丈量差错的要素首要有:管道流速不均形成的丈量差错;不能精确确认流体工况改动时的介质密度;将湿饱满蒸汽假设成干饱满蒸汽进行丈量。这些差错假如不加以约束或消除,涡街流量计的总丈量差错会很大。

  (3)抗振功能差。外来振荡会使涡街流量计发生丈量差错,乃至不能正常作业。通道流体高流速冲击会使涡街发生体的悬臂发生附加振荡,使丈量精度下降。大管径影响更为显着。

  (4)对丈量脏污介质习惯性差。涡街流量计的发生体极易被介质脏污或被污物环绕,改动几许体尺度,对丈量精度形成极大影响。

  (5)直管段要求高。专家指出,涡街流量计直管段必定要确保前40D后20D,才干满意丈量要求。

  USF在60时代后期进入工业运用,80时代后期起在各国流量外表出售金额中已占4%~6%。1992年国际 规划估量出售量为3.548万台,同期国内产品估量在8000~9000台。

  电磁流量计有一系列优秀特性,能够处理其它流量计不易运用的问题,如脏污流、腐蚀流的丈量。

  70、80 时代电磁流量在技能上有重大突破,使它成为运用广泛的一类流量计,在流量外表中其运用量百分数不断上升。

  (1)丈量通道是段润滑直管,不会堵塞,适用于丈量含固体颗粒的液固二相流体,如纸浆、泥浆、污水等;

  (3)所测得体积流量实践上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率改动的显着影响;

  (1)电磁流量计的运用有必定局限性,它只能丈量导电介质的液体流量,不能丈量非导电介质的流量,例如气体和水处理较好的供热用水。另外在高温条件下其面料需考虑。

  (2)电磁流量计是经过丈量导电液体的速度确认作业状况下的体积流量。依照计量要求,关于液态介质,应丈量质量流量,丈量介质流量应涉及到流体的密度,不同流体介质具有不同的密度,并且随温度改动。假如电磁流量计转化器不考虑流体密度,仅给出常温状况下的体积流量是不合适的。

  (3)电磁流量计的设备与调试比其它流量计杂乱,且要求更严厉。变送器和转化器有必要配套运用,两者之间不能用两种不同类型的外表配用。在设备变送器时,从设备地址的挑选到详细的设备调试,有必要严厉依照产品说明书要求进行。设备地址不能有振荡,不能有强磁场。在设备时有必要使变送器和管道有杰出的触摸及杰出的接地。变送器的电位与被测流体等电位。在运用时,有必要排尽丈量管中存留的气体,否则会形成较大的丈量差错。

  (4)电磁流量计用来丈量带有尘垢的粘性液体时,粘性物或沉淀物附着在丈量管内壁或电极上,使变送器输出电势改动,带来丈量差错,电极上尘垢物到达必定厚度,或许导致外表无法丈量。

  (5)供水管道结垢或磨损改动内径尺度,将影响原定的流量值,形成丈量差错。如100mm口径外表内径改动1mm会带来约2%附加差错。

  (6)变送器的丈量信号为很小的毫伏级电势信号,除流量信号外,还搀杂一些与流量无关的信号,好像相电压、正交电压及共模电压等。为了精确丈量流量,有必要消除各种搅扰信号,有用扩展流量信号。应该进步流量转化器的功能,最好选用微处理机型的转化器,用它来操控励磁电压,按被测流体性质挑选励磁方法和频率,能够扫除同相搅扰和正交搅扰。但改善的外表结构杂乱,本钱较高。

  电磁流量计运用范畴广泛,大口径外表较多运用于给排水工程;中小口径常用于高要求或难测场合,如钢铁工业高炉风口冷却水操控,造纸工业丈量纸浆液和黑液,化学工业的强腐蚀液,有色冶金工业的矿浆;小口径、细小口径常用于医药工业、食品工业、生物化学等有卫生要求的场所。EMF从50时代初进入工业运用以来,运用范畴日益扩展,80时代后期起在各国流量外表出售金额中已占16%~20%。

  我国近年开展敏捷,1994年出售估量为6500~7500台。国内已出产最大口径为2~6m的ENF,并有实流校验口径3m的设备才干。

  超声波流量计是根据超声波在活动介质中传达的速度等于被测介质的均匀流速和声波自身速度的几许和的原理而规划的。它也是由测流速来反映流量巨细的。超声波流量计虽然在70时代才呈现,但因为它能够制成非触摸型式,并可与超声波水位计联动进行开口流量丈量,对流体又不发生扰动和阻力,所以很受欢迎。

  运用时差式原理制作的时差式超声流量计近年来得到广泛的注重和运用,是现在企事业运用最多的一种超声波流量计。

  运用多普勒效应制作的超声多普勒流量计多用于丈量介质有必定的悬浮颗粒或气泡介质,运用有必定的局限性,但却处理了时差式超声波流量计只能丈量单一明澈流体的问题,也被以为对错触摸丈量双相流的抱负外表。

  (1)超声波流量计是一种非触摸式丈量外表,可用来丈量不易触摸、不易调查的流体流量和大管径流量。它不会改动流体的活动状况,不会发生压力丢失,且便于设备。

  (5)超声波流量计丈量的体积流量不受被测流体的温度、压力、粘度及密度等热物性参数的影响。能够做成固定式和便携式两种方法。

  (1)超声波流量计的温度丈量规划不高,一般只能丈量温度低于200℃的流体。

  (2)抗搅扰才干差。易受气泡、结垢、泵及其它声源混入的超声杂音搅扰、影响丈量精度。

  (5)丈量管道因结垢,会严峻影响丈量精确度,带来明显的丈量差错,乃至在严峻时外表无流量显现。

  (8)超声波流量计是经过丈量流体速度来确认体积流量,对液体应该丈量它的质量流量,外表丈量质量流量是经过体积流量乘以人为设定的密度后得到的,当流体温度改动时,流体密度是改动的,人为设定密度值,不能确保质量流量的精确度。只能在丈量流体速度的一起,又丈量了流体密度,才干经过运算,得到实在质量流量值。

  传达时刻法运用于清洁、单相液体和气体。典型运用有工厂排放液、怪液、液化天然气等;气体运用方面在高压天然气范畴已有运用杰出的经历;

  多普勒法适用于异相含量不太高的双相流体,例如:未处理污水、工厂排放液、脏流程液,一般不适用于十分清洁的液体。

  因为流体的容积受温度、压力等参数的影响,用容积流量标明流量巨细时需给出介质的参数。在介质参数不断改动的情况下,往往难以到达这一要求,而形成外表显现值失真。

  因而,质量流量计就得到广泛的运用和注重。质量流量计分直接式和直接式两种。直接式质量流量计运用与质量流量直接有关的原理进行丈量,现在常用的有量热式、角动量式、振荡陀螺式、马格努斯效应式和科里奥利力式等质量流量计。直接式质量流量计是用密度计与容积流量直接相乘求得质量流量的。

  在现代工业出产中,活动工质的温度、压力等运转参数不断进步,在高温高压的情况下,因为原料和结构等方面的原因,直接式质量流量计的运用遇到困难,而直接式质量流量计因为密度计受湿度和压力适用规划的约束,往往也欠好实践运用。

  因而,在工业出产中广泛选用的是温度压力补偿式质量流量计。可把它看作一种直接式质量流量计,不是配用密度计,而是运用温度、压力与密度间的联系,用温度、压力信号经函数运算为密度信号,与容积流量相乘而得到质量流量。现在温度、压力补偿式质量流量计虽已实用化,但当被测介质参数改动规划很大或很敏捷时,正确地补偿将很困难或不或许,因而进一步研讨在实践出产中适用的质量流量计和密度计仍是一个课题。

  (4)量程规划大,管道式设备最小能够丈量8.8mm管道的流量,最大能够测到30。

  (2)适用规划窄,只能用于丈量枯燥的非爆炸性的气体,如压缩空气、氮气、氩气及其他中性气体。

  科里奥利质量流量计(以下简称CMF)是运用流体在振荡管中活动时。发生与质量流量成正比的科里奥利力原理制成的一种直接式质量流量外表。

  我国CMF的运用起步较晚,近年已有几家制作厂(如太行外表厂)自行开发供给商场;还有几家制作厂组成合资企业或引证国外技能出产系列外表。

  国外CMF已开展30余系列,各系列开发在技能上着眼点在于:流量检测丈量管结构上规划立异;进步外表零点安稳性和精确度等功能;添加丈量管挠度,进步灵敏度;改善丈量管应力散布、下降疲惫损坏、加强抗振荡搅扰才干等。

  非满管态活动的水路称作明渠,丈量明渠中水流流量的称作明渠流量计(open channel flowmeter)。

  明渠流量计运用场所有城市供水引水渠;火电厂引水和排水渠、污水管理流入和排放渠;工矿企业水排放以及水利工程和农业灌溉用途径。

  静电流量计的金属丈量管绝缘地与管系衔接,丈量电容器上静电荷便可知道丈量管内的电荷。他们别离作了内径4~8mm铜、不锈钢等金属和塑料丈量管外表的实流实验,实验标明流量与电荷之直接近于线.复合效应流量外表

  该外表的作业原理是根据流体的动量和压力效果于外表腔体发生的变形,丈量复合效应的变形求取流量。本外表由美国GMI工程和管理学院开发,已请求两项专利。

  它是由俄罗斯科学工程中心工业外表公司开发,是根据悬浮效应理论研发的。该外表已在若干现场成功的运用(例如在核电站设备2000余台丈量热水流量,接连运用8年),且还在改善以扩展运用范畴。

  本号推送的内容如有侵权请您奉告,咱们会在第一时刻处理,互联网是一个资源共享的生态圈,转载为了免费传达和共享,本号对转载内容实在性不予担任、文章观念仅供参考!

上一篇:动画演示14种流量计的作业原理真涨才智! 下一篇:全球十大最顶尖的工业主动化巨子

返回