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工業流量計的概述和(hé)分類
  • 發布日期:2012-11-24      浏(liú)覽(lǎn)次(cì)數:5729
    • 它是(shì)由俄羅斯(sī)科學工程中心工業儀(yí)表公司開發,是基于懸浮效(xiào)應理論研制的。該儀表已在若幹現場成功的應用(例如(rú)在核電站安裝2000餘台測量熱水流量,連續使用8年(nián)),且還在改進以擴大應用領域。

        二次裝置爲各種(zhǒng)機械、電子、機電一體式差壓(yā)計,差壓變送器及流量顯(xiǎn)示儀表。它已發展爲三化(系(xì)列(liè)化、通用化及标(biāo)準(zhǔn)化)程度很高的(de)、種類(lèi)規格龐雜的一(yī)大類儀表,它既可測量流量參數,也可測量其(qí)它參數(如壓力、物位、密度等)。

        USF在60年代後期進入工業應用,80年代(dài)後期(qī)起在流量(liàng)儀表銷售金額(é)中已占4%~6%。1992年(nián)世界範圍估計銷售(shòu)量爲3.54.8萬台,同期國内産品(pǐn)估(gū)計在8000~9000台。

        (1)結構簡單牢固;

        (2)不産(chǎn)生流(liú)量檢測所造成的壓(yā)力損失,節(jiē)能效果好;

        容積式流(liú)量計按其(qí)測量元件(jiàn)分類,可分爲橢圓齒輪流量計、刮闆流量計、雙轉子流量計、旋轉活塞流(liú)量計、往複活塞流量(liàng)計、圓盤流量計、液封轉筒式流量計、濕式氣量計及(jí)膜式氣量計等。

        (1)測量精度普遍偏低;

        由上述可知,流量計發展到今(jīn)天雖(suī)然已日趨成熟,但其種類仍然極其繁多,至今尚無(wú)一種對于任何(hé)場合都适用的流量計。

        1.8科裏奧利質量流(liú)量計(jì)

        與前述幾種不同(tóng),它是在非滿(mǎn)管狀敞開渠道(dào)測量表面自然流的流量儀表。

        電磁流(liú)量計有(yǒu)一系列優良特性,可以(yǐ)解決其它流量(liàng)計不易應用的問題,如髒污流(liú)、腐蝕流的測量。

        (3)儀表系數較低(與渦輪流量計相(xiàng)比);

        電(diàn)磁流量計應用領域(yù)廣泛,大口(kǒu)徑儀表較(jiào)多應用于給排水工程;中小口徑常用于高要求或難測場合(hé),如鋼鐵工業高爐風口冷卻水控制(zhì),造紙工業測量紙漿液和(hé)黑液,化學工業的強腐蝕液,有色冶金工(gōng)業的礦漿;小口徑(jìng)、微(wēi)小口徑常用于醫藥(yào)工業、食品工業、生物化學等有衛生要求的場所。

        EMF從50年代初進入(rù)工業應用以來,使用領(lǐng)域日益擴展,80年代後期起在流量儀表(biǎo)銷售金額中已占16%~20%。

        渦街流量計是屬(shǔ)于zui年輕的一類流量計(jì),但(dàn)其發展迅速,目前已成爲通(tōng)用的一類流量計。

        流量測量方(fāng)法和儀表的種類繁多,分類方法也很多(duō)。至今爲止,可(kě)供工業用的流量儀表種類(lèi)達60種之多。品種如此之多的原因就在于至今還沒找到一種對任何流體、任何量程、任何流動狀态以(yǐ)及任何使用條件都适用的流量儀(yí)表。

        特點:

        1概述

        (5)直讀(dú)式儀表無需外部(bù)能源可直接獲得累計,總量,清(qīng)晰明了,操作簡便。

        應(yīng)用(yòng)概況:

        日本東京(jīng)技術學院研制适用于石油(yóu)輸送管線(xiàn)低導(dǎo)電液(yè)體流量測量的(de)靜電流量(liàng)計。

        (3)元零點漂移,抗(kàng)幹擾能力好;

        1.1差壓式流量計

        (1)玻璃錐管浮子(zǐ)流量計結構簡單,使用方便(biàn),缺點是耐壓力低,有玻璃管易碎的較大風險;

        (3)可測量非導電性液體,對(duì)無測量的電磁流量計是一種補充。

        優點:

        (3)所(suǒ)測得體積流量實際上不(bú)受流(liú)體密度、粘度、溫(wēn)度、壓力和電導率(lǜ)變化的明顯影響;

        (5)産生噪聲及(jí)振動。

        電(diàn)磁流量計是根據法拉弟電磁定律制成的一種測量導電性液體(tǐ)的(de)儀表。

        70、80年代電磁流量在技術上有重大突破,使它成爲應用廣(guǎng)泛的一類流量計,在流(liú)量儀(yí)表中其使用量百分數不斷上升。

        (2)被測介質種類、口徑、介質工作狀态局限性較大;

        差壓式流量計的檢測件按其作用原理(lǐ)可(kě)分爲:節流裝置(zhì)、水力阻力式、離心式、動壓頭式、動(dòng)壓頭(tóu)增益式及射流式幾大類。

        1.3容積式流量計

        (2)多普勒法測量精度不高。

        (1)高精度,在所有流量計中,屬于zui的流量計;

        差壓式(shì)流量計由(yóu)一次裝置(檢測件(jiàn))和二次裝置(差壓(yā)轉換和流量(liàng)顯示儀表)組成。通常以檢測件形式對差壓式流量計分類,如孔闆流量計、文(wén)丘裏流量計、均速管流量計等。

        國外CMF已發展30餘系(xì)列,各系列開發在技術(shù)上着眼點在于:流量檢測測量管結構上設計(jì)創新;提高儀表零點穩定(dìng)性和度等性(xìng)能;增加測量管撓度,提(tí)高靈敏度;改善測量管應(yīng)力分布,降(jiàng)低疲勞損壞,加強抗振動幹擾能力(lì)等。

        (4)流量範圍大,口徑範圍(wéi)寬;

        (2)流(liú)體物性對流量特性有較大影響。

        2新工作原理流量儀表的研究和開發

        (1)時間(jiān)法應(yīng)用于清潔、單相液體和氣體。典型應用有工廠排放液、:怪液、液化天然氣(qì)等;

        (3)檢(jiǎn)測件與變送器、顯示(shì)儀表(biǎo)分别由不同廠家生(shēng)産,便于規模經濟生産。

        (4)範圍度寬;

        (3)可用于高粘(zhān)度液(yè)體的測量;

        缺點:

        每種流量計都有其适用範圍,也都(dōu)有局限性。這就要求(qiú)我們:

        優點:

        3幾種流(liú)量儀表應用和發(fā)展動向

        1.2浮子流量(liàng)計

        應用概況:

        浮子流量計,又稱轉子(zǐ)流量計,是(shì)變(biàn)面積式流量計的一(yī)種,在一根由下(xià)向上(shàng)擴大的垂直錐管中(zhōng),圓形橫截面的浮子(zǐ)的重力是由(yóu)液體動力承受的(de),從而使浮(fú)子可以在錐管内地上升和下降。

        3.2電磁流(liú)量計(EMF)

        所謂标(biāo)準檢測(cè)件是隻要按照标準(zhǔn)文件設計、制造、安裝和使用(yòng),無(wú)須經實流标定即可确定其流(liú)量值和估算測量誤差(chà)。

        根據對信号檢測的原理超聲流量計可分爲速度差法(直接時差法、時差(chà)法、相位差(chà)法和頻(pín)差法)、波(bō)束偏移(yí)法(fǎ)、多普勒法、互相關法(fǎ)、空間濾法及噪聲法(fǎ)等。

        靜電流量(liàng)計的(de)金屬測量管(guǎn)絕緣地與(yǔ)管系連接,測量電容器上(shàng)靜電荷便可知道測量管内的電荷(hé)。他們分别作了(le)内(nèi)徑4~8mm銅、不鏽鋼等金屬和塑料測量管儀表的實流試驗,試驗表明流量與電(diàn)荷之間接近于(yú)線性(xìng)。

        2.2複合效應流量儀表(combinedeffectsmeter)

        (2)安裝管道條件對計量精度沒有影(yǐng)響;

        (2)不能測(cè)量氣體、蒸汽和含有(yǒu)較大氣泡的液體;

        (2)氣體應用方面在高壓天然(rán)氣領域已(yǐ)有使用良好的經驗;

        差壓(yā)式流(liú)量計是一類應用zui廣泛的流量計,在(zài)各類流量儀表中其使用量占居*。近年來,由(yóu)于各種新型流量計的問世,它的(de)使用量百分數逐漸下降,但目前仍是zui重要的一類流(liú)量計。

        容積式流量計與差壓式流量計、浮子流量計并(bìng)列爲三類使用(yòng)量zui大的流量(liàng)計(jì),常應用(yòng)于昂貴(guì)介質(油品、天然氣等)的總量測量。

        (2)适用于小管徑和低流速;

        (1)結果複雜,體積龐大;

        優點:

        我國CMF的(de)應用起步較晚,近(jìn)年已有幾家(jiā)制造廠(如(rú)太行儀表廠(chǎng))自行開(kāi)發供應市場(chǎng);還有幾家制造廠組建合資企業(yè)或引用(yòng)生産系列儀表。

        3.1科裏奧利質(zhì)量流量計(jì)(CMF)

        1.9明渠流量計

        非滿管态流動的水稱作明渠,測(cè)量明渠中水流(liú)流量的稱(chēng)作明渠流量計(openchannelflowmeter)。

        (4)壓損大(指孔闆、噴嘴等)。

        (3)現場安裝條件要求(qiú)高;

        我國近年發展迅速,1994年銷售估計爲6500~7500台。國内已生産zui大口徑爲2~6m的ENF,并有實(shí)流校驗口(kǒu)徑3m的(de)設備(bèi)能力。

        (5)結構緊湊。

        應用概況:

        缺點(diǎn):

        (5)壓損小。

        明渠流量計(jì)應用場所有城市供水引水渠(qú);火電廠引水(shuǐ)和排水渠、污水治理流入和排放渠;工礦企業水排放以及水利(lì)工程和農業灌(guàn)溉(gài)用渠道。有人估計(jì)1995台,約占流量儀表整(zhěng)體的1.6%,但是國内(nèi)應用(yòng)尚無估計數據。

        (1)不能(néng)測量電導率很低的液體(tǐ),如石油制品;

        這60多(duō)種流(liú)量(liàng)儀表,每種産品都有(yǒu)它特定的适用性,也都有它(tā)的局限性。按測量(liàng)對象劃分就有封閉管道和明渠兩大類;按測量目的又可分爲總(zǒng)量測量和流量測量(liàng),其儀表分别稱作總(zǒng)量表(biǎo)和流量計。

        渦街流量計是在流體中安放一根非流線型遊渦發生體,流體在(zài)發生體(tǐ)兩側交替地分離(lí)出兩串規則地交錯排列的遊渦的(de)儀表。

        1.7超聲流量計

        (1)不适用于低雷諾數測量;

        缺點:

        渦輪流量計,是速度式(shì)流量計中的主要種類,它(tā)采用多葉片的轉子(渦輪)感受流體平均流速(sù),從而且推導出流(liú)量(liàng)或總量的儀表。

        差(chà)壓式流量計(jì)應用範圍特别廣泛(fàn),在封閉管道的流(liú)量測量中各種對(duì)象都(dōu)有應用,如流體(tǐ)方面:單相、混相、潔淨、髒污、粘性流等(děng);工作狀态方面:常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫等;管(guǎn)徑方面:從幾mm到幾m;流(liú)動條件方面:亞音速、音(yīn)速、脈動流等。它在各工業部門的用量約占流量(liàng)計全部用量的1/4~1/3。

        (4)儀表在脈動流、多(duō)相流中尚缺乏應用經驗(yàn)。

        (1)時間法隻能用于清潔液體和氣體;而(ér)多普勒法隻能(néng)用于測量(liàng)含有(yǒu)一定量懸浮顆粒和氣泡(pào)的液體;

        (4)大部分儀表(biǎo)隻适用于潔淨單相流體;

        2.3轉速表式流量傳感器(tachmetricflowratesensor)

        差壓式流量計是根據安裝于管道中流量(liàng)檢測件産生的差壓,已(yǐ)知的流體條件和檢測(cè)件與(yǔ)管道的幾(jǐ)何尺寸來計算流量的(de)儀表。

        該(gāi)儀表的工作原(yuán)理是(shì)基于流體的動量和壓力作用于儀表腔(qiāng)體産生(shēng)的變形,測量複合效應(yīng)的變形求取流量。本儀(yí)表由美(měi)國GMI工程和管理學院開發,已申(shēn)請兩項。

        優點:

        渦街流量計按頻率檢出方式可分爲:應力式、應變式、電容式、熱(rè)敏式、振動體式、光(guāng)電式及超聲式等(děng)。

        (1)應用zui多的孔闆(pǎn)式流量計(jì)結構(gòu)牢固,性能(néng)穩定可靠,使用壽(shòu)命長;

        (2)重複性(xìng)好;

        (1)可做非接觸式測量;

        (3)壓力損失較低。

        1.5電磁流量計

        工業發達國家近年PD流量計(不包括家用煤氣表和家用水表)的銷售金額占流量(liàng)儀表的13%~23%;我國約占20%,1990年産量(不包括家用煤氣表)估計(jì)爲34萬台(tái),其中橢圓齒輪式和腰輪式分别約占70%和(hé)20%。

        (2)應用範圍廣泛,至今尚無任何一類流量計可與之相(xiàng)比拟;

        1.6渦街流量計(jì)

        超(chāo)聲流量計是通(tōng)過檢(jiǎn)測流體流動對超聲(shēng)束(或超聲脈沖)的作用以測量流量的儀表。

        (1)測量通道是段光(guāng)滑直管,不會阻塞,适(shì)用于測量含固體顆粒的液固二相(xiàng)流體,如紙漿、泥漿、污水等;

        渦輪流量(liàng)計和容積式流量計、科裏奧利質量(liàng)流量計稱爲流量計(jì)中三類重複性(xìng)、精度*的産(chǎn)品,作爲類型流量計之一(yī),其産品已(yǐ)發展爲多品種(zhǒng)、多系列批(pī)量生産(chǎn)的規模。

        按測量(liàng)原理分(fèn)有力(lì)學原理、熱學原理、聲學原理、電(diàn)學原(yuán)理(lǐ)、光(guāng)學原理、原子物(wù)理學原理等。

        檢測件又可按其标準化程度分爲二(èr)大類:标準(zhǔn)的和非标(biāo)準的。

        科裏(lǐ)奧利質量(liàng)流量計(以下簡稱CMF)是利用流體(tǐ)在振動管中流動時,産生與質量流量成正比的科裏奧利力原理制成(chéng)的一種直接式質量流量儀表。

        容積式流量計,又稱(chēng)定(dìng)排量流量計,簡稱PD流量計,在流量(liàng)儀表中是精度zui高的一類。它利用機械測量元件把流體連續不斷(duàn)地分割成單個已知(zhī)的體積部分,根據測量室逐次(cì)重複地充(chōng)滿和排放該體積部分流體的次數來測量流體體積總量(liàng)。

        明渠流量計除圓形外,還(hái)有U字形、梯形、矩形等多種形狀。

        2.1靜電流(liú)量計(electrostaticflowmeter)

        (3)不适用于高、低溫場合;

        (1)計量精度高;

        4結論

        (4)範圍(wéi)度寬;

        插入式渦輪流量計(2)需較(jiào)長直管段;

        非标準檢測件是成熟(shú)程度較(jiào)差的(de),尚未列入标準中的檢測件。

        (3)不能用于較高溫度。

        一般它由傳感器和顯示儀兩部分組成,也可做(zuò)成整體式(shì)。

        (5)可應用腐蝕性流(liú)體。

        應用概況:

        總量表測量一段時間(jiān)内流過管道的(de)流量,是以短暫時間内(nèi)流過的總量除(chú)以該時間的(de)商來表(biǎo)示,實際上流量計通常亦備有累積流量裝置,做總(zǒng)量表使用,而總量表亦備有流量發(fā)訊裝置。因此,以嚴格意義來分流量計和總量表已無實際意(yì)義。

        (1)在選擇儀表時,一定要熟悉儀表(biǎo)和被測對象兩方面的情況,并要(yào)兼顧考慮其(qí)它因素,這樣測量才會準确;

        優點:

        (2)爲無流動(dòng)測量,無(wú)壓(yā)力損失(shī);

        優點:

        渦輪(lún)流量計在以下一(yī)些測量對(duì)象獲得(dé)廣泛應用:石油、有機液體、無機液、液化氣、天然氣和低(dī)溫流體統在歐洲(zhōu)和美(měi)國,渦輪流(liú)量(liàng)計在用量上是僅次于孔闆流量計的天然計量儀表,僅荷蘭在天(tiān)然(rán)氣管線上就采(cǎi)用了(le)2600多台各種尺寸,壓力從0.8~6.5MPa的氣體渦輪流量計,它(tā)們已成爲優良(liáng)的天然氣(qì)計量儀表。

        缺點:

        本文按照目前(qián)zui流行、zui廣泛的分類法,即分爲:容積式流量計、差壓式流量計、浮(fú)子流量計、渦輪流量計、電磁流量計、流體振蕩流量(liàng)計中的渦街流(liú)量(liàng)計、質量流量計和插入式流量(liàng)計(jì)來分别闡(chǎn)述各種流量計的原理、特點、應用概況及國内外的(de)發展情況。

        超聲流量計和電磁流量計一樣,因儀表流通通道未設置任(rèn)何阻礙件,均屬*流量計,是适于(yú)解決流量測量困難問題的一類流(liú)量計,特别在大口徑流量(liàng)測量方面有較突出的優點,近年來它是發展迅速的一類流(liú)量計之一。

        1.4渦輪流量(liàng)計

        (2)努力研制新型儀表,使其在現有的基礎上更加完善。

        (3)多普勒法适用于異相含量不太高的(de)雙相流體,例如:未處理污水、工廠排放液、髒流(liú)程液;通常不适用于非(fēi)常清(qīng)潔的液體。

        (1)不能(néng)長期保(bǎo)持校準特性;

        (4)範圍度寬;

        80年代中期(qī),日本、西(xī)歐、美國的銷售金額占流量儀表的15%~20%。我國産量1990年估計在12~1談(tán)工業流量(liàng)計的概述和分類4萬台,其中95%以上爲玻璃錐管(guǎn)浮子流量計。

        應用概(gài)況:

        3.3渦街(jiē)流量計(USF)

        浮子(zǐ)流量(liàng)計是僅次于差壓(yā)式流量計應用範(fàn)圍zui寬廣的一類流(liú)量計,特别在小、微流量方面有舉足(zú)輕(qīng)重的作用。

        (3)精度較高;

        缺點:

        (2)适用流體(tǐ)種類多;

        (2)範(fàn)圍度窄,一般僅3:1~4:1;

        缺點:

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