流量計(jì)的種類有哪些
發(fā)布時(shí)間：2022-08-26 10:49:55來源：hseauto.rixinfy.com來源：..
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自然界中流體廣泛存在, 常見的空氣、水和血液等均屬于流體。單位時(shí)間內(nèi), 流體流過管道或設(shè)備某處橫截面的數(shù)量稱為流量。流量測量是一項(xiàng)極其復(fù)雜的工作, 就流體對(duì)象而言, 有各種液體、氣體和多相流體。測量條件差別也很大, 進(jìn)行流量測量時(shí)的流體溫度范圍可自高溫至低溫乃至極低溫; 壓力范圍可自超高壓至低壓; 流量范圍可自大流量至微小流量; 黏度范圍可自低黏度至高黏度; 流態(tài)范圍有層流、紊流、脈動(dòng)流和各種多相流流型。因此, 在具體進(jìn)行測量時(shí)應(yīng)根據(jù)測量對(duì)象和各種測量條件, 采用相應(yīng)的流量測量方法。測量流體流量的儀表統(tǒng)稱為流量計(jì)。流量測量方法和儀表的種類繁多, 其測量原理、結(jié)構(gòu)特性、適用范圍及使用方法各不相同。至今為止, 可供工業(yè)用的流量儀表種類達(dá)60 多種。品種如此之多的原因就在于至今還沒找到一種對(duì)任何流體、任何量程、任何流動(dòng)狀態(tài)以及任何使用條件都適用的流量儀表。
流量計(jì)的分類方式有多種, 從原理上大體可分為差壓式流量計(jì)、容積式流量計(jì)、速度式流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)等。本文將選差壓式流量計(jì)、容積式流量計(jì)、浮子流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、電磁流量計(jì)、渦街流量計(jì)等來分別闡述其原理和特點(diǎn)。
1.1 差壓式流量計(jì)
差壓式流量計(jì)是應(yīng)用流體流經(jīng)節(jié)流裝置所產(chǎn)生的靜壓差來測量流量的一種流量計(jì)。差壓式流量計(jì)由檢測件( 一次裝置) 、壓差信號(hào)管路和差壓計(jì)( 二次裝置) 組成, 又稱節(jié)流式流量計(jì), 是目前應(yīng)用最廣的一類流量計(jì)。通常用節(jié)流裝置對(duì)差壓式流量計(jì)分類, 如孔板流量計(jì)、文丘利管流量計(jì)和噴嘴等, 節(jié)流裝置已標(biāo)準(zhǔn)化, 稱為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置。二次裝置為各種機(jī)械、電子、機(jī)電一體式差壓計(jì)、差壓變送器及流量顯示儀表。它已發(fā)展為三化( 系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化) 程度很高的、種類規(guī)格龐雜的一大類儀表, 它既可測量流量參數(shù), 也可測量其他參數(shù), 如壓力、物位、密度等。差壓式流量計(jì)的檢測件按其作用原理可分為: 節(jié)流裝置、水力阻力式、離心式、動(dòng)壓頭式、動(dòng)壓頭增益式及射流式六大類。差壓式流量計(jì)是一類應(yīng)用最廣泛的流量計(jì), 在各類流量儀表中其使用量占居首位。近年來, 由于各種新型流量計(jì)的問世, 它的使用量逐漸下降, 但目前仍是最重要的一類流量計(jì), 適合于高溫流體流量的測量, 可用于測量高溫液體、蒸汽和氣體, 但其用以制造的鋼材及結(jié)構(gòu)必須和被測高溫流體的溫度和壓力相適應(yīng)。
差壓式流量計(jì)優(yōu)點(diǎn)為: 應(yīng)用最多的孔板式流量計(jì), 結(jié)構(gòu)簡單牢固, 性能穩(wěn)定可靠, 使用壽命長; 應(yīng)用范圍廣泛, 至今尚無任何一類流量計(jì)可與之相比擬; 檢測件與變送器、顯示儀表分別由不同廠家生產(chǎn), 便于規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。
差壓式流量計(jì)缺點(diǎn)為: 測量精度普遍偏低; 測量范圍窄, 一般僅3∶1～4∶1; 現(xiàn)場安裝條件要求高( 上下游需有足夠長的直管段長度等) ; 壓力損失大( 指孔板、噴嘴等) 。
差壓式流量計(jì)應(yīng)用概況: 差壓式流量計(jì)應(yīng)用范圍廣泛, 在封閉管道的流量測量中, 各種對(duì)象都有應(yīng)用。流體方面有單相、混相、潔凈、臟污、黏性流等; 工作狀態(tài)方面有常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫等; 管徑方面可從幾毫米( mm) 到幾米( m) ; 流動(dòng)條件方面有亞音速、音速、脈動(dòng)流等。它在各工業(yè)部門的用量約占流量計(jì)全部用量的1/4～1/3。
1.2 容積式流量計(jì)
容積式流量計(jì)又稱定排量流量計(jì), 簡稱PD 流量計(jì), 在流量儀表中是精度最高的一類。容積式流量計(jì)的原理是利用機(jī)械測量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個(gè)已知的體積部分, 根據(jù)測量室逐次重復(fù)地充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來測量流體體積總量。
容積式流量計(jì)形式眾多, 應(yīng)根據(jù)所測流體的流量范圍、溫度、壓力、所用管徑、腐蝕性和黏度等選用。按其測量元件分類, 可分為橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪式流量計(jì)、刮板流量計(jì)、往復(fù)活塞流量計(jì)、旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)、圓盤流量計(jì)、濕式氣體流量計(jì)、皮囊式流量計(jì)及伺服式流量計(jì)等。
容積式流量計(jì)與差壓式流量計(jì)、浮子流量計(jì)并列為三類使用量最大的流量計(jì), 常應(yīng)用于昂貴介質(zhì)( 油品、天然氣等) 的總量測量。
容積式流量計(jì)優(yōu)點(diǎn)為: 測量準(zhǔn)確度高; 測量準(zhǔn)確度與流體種類、黏度、密度等物理量無關(guān), 也不受流動(dòng)狀態(tài)影響; 量程比寬, 可達(dá)10∶1 以上;直讀式儀表無需外部能源可直接獲得累計(jì)總量, 清晰明了, 操作簡便。
容積式流量計(jì)缺點(diǎn)為: 結(jié)果復(fù)雜, 體積龐大; 被測介質(zhì)種類、口徑、介質(zhì)工作狀態(tài)局限性較大; 不適用于高、低溫場合; 對(duì)被測介質(zhì)的清潔度要求嚴(yán)格, 大部分儀表只適用于潔凈單相流體; 產(chǎn)生噪聲及振動(dòng)。
1.3 浮子流量計(jì)
浮子流量計(jì)又稱轉(zhuǎn)子流量計(jì), 是變面積式流量計(jì)的一種, 在一根由下向上擴(kuò)大的垂直錐管中, 圓形橫截面的浮子的重力是由液體動(dòng)力承受的, 從而使浮子可以在錐管內(nèi)自由地上升和下降。
浮子流量計(jì)是僅次于差壓式流量計(jì)應(yīng)用范圍最寬廣的一類流量計(jì),特別在小、微流量方面有舉足輕重的作用。主要分為玻璃浮子流量計(jì)、電遠(yuǎn)傳金屬管浮子流量計(jì)、氣遠(yuǎn)傳金屬管浮子流量計(jì)等。
浮子流量計(jì)的特點(diǎn): 靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單、直觀、使用方便、測量范圍大、價(jià)格低廉等; 壓力損失較低。
1.4 渦輪流量計(jì)
渦輪流量計(jì)是速度式流量計(jì)中的主要種類, 它采用多葉片的轉(zhuǎn)子( 渦輪) 感受流體平均流速, 從而推導(dǎo)出流量或總量的儀表。一般由渦輪流量變送器( 包括渦輪、磁電轉(zhuǎn)換裝置) 前置放大器和顯示積算機(jī)構(gòu)兩部分組成, 也可做成整體式。
渦輪流量計(jì)和容積式流量計(jì)、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)稱為流量計(jì)中三類重復(fù)性、精度最佳的產(chǎn)品, 廣泛應(yīng)用于石油、有機(jī)液體、無機(jī)液體、液化氣、天然氣和低溫流體的流量測量。
渦輪流量計(jì)優(yōu)點(diǎn)為: 高精度, 在所有流量計(jì)中, 屬于最精確的流量計(jì); 重復(fù)性好; 無零點(diǎn)漂移, 抗干擾能力好; 范圍度寬; 結(jié)構(gòu)緊湊。
渦輪流量計(jì)缺點(diǎn)為: 不能長期保持校準(zhǔn)特性; 流體物性對(duì)流量特性有較大影響。
1.5 電磁流量計(jì)
電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測量導(dǎo)電性液體的儀表。它是利用導(dǎo)電體在磁場中流動(dòng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢, 推算并顯示流量的流量計(jì), 通常由電磁傳感器、轉(zhuǎn)換器和顯示儀表組成。
電磁流量計(jì)可用于測量電導(dǎo)率大于10- 7 S/m 的多種導(dǎo)電液體的體積流量, 特別適用于測量各種酸、堿、鹽等腐蝕性溶液; 各種磨損性較大的礦漿、水泥漿; 各種纖維溶液、低漿及對(duì)衛(wèi)生要求嚴(yán)格的酒、牛奶和糖漿等的流量, 但不能用于測量氣體和蒸汽的流量。20 世紀(jì)七八十年代電磁流量在技術(shù)上有重大突破, 使它成為應(yīng)用廣泛的一類流量計(jì), 在流量儀表中其使用量不斷上升。
電磁流量計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛, 大口徑儀表較多應(yīng)用于給排水工程; 中小口徑常用于高要求或難測場合, 如鋼鐵工業(yè)高爐風(fēng)口冷卻水控制, 造紙工業(yè)測量紙漿液和黑液, 化學(xué)工業(yè)的強(qiáng)腐蝕液, 有色冶金工業(yè)的礦漿;小口徑、微小口徑常用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、生物化學(xué)等有衛(wèi)生要求的場所。
電磁流量計(jì)優(yōu)點(diǎn)為: 測量通道是段光滑直管, 不會(huì)阻塞, 適用于測量含固體顆粒的液固二相流體; 不產(chǎn)生流量檢測所造成的壓力損失, 節(jié)能效果好; 所測得體積流量實(shí)際上不受流體密度、黏度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的明顯影響; 流量范圍大, 口徑范圍廣; 可應(yīng)用腐蝕性流體。
電磁流量計(jì)缺點(diǎn)為: 不能測量電導(dǎo)率很低的液體, 如石油制品; 不能測量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體; 不能用于較高溫度; 成本較高。
1.6 渦街流量計(jì)
渦街流量計(jì)是在流體中安放一根非流線型游渦發(fā)生體, 流體在發(fā)生體兩側(cè)會(huì)周期性交替向下游分離釋放流體旋渦, 并在下游形成兩串規(guī)則地交錯(cuò)排列的游渦隊(duì)列( 卡門渦街) 的儀表。渦街流量計(jì)由旋渦發(fā)生體、檢測器、放大器及轉(zhuǎn)換器組成, 可以直接用數(shù)字輸出或與數(shù)字式顯示儀表等配套使用。渦街流量計(jì)按頻率檢出方式可分為: 應(yīng)力式、應(yīng)變式、電容式、熱敏式、振動(dòng)體式、光電式及超聲式等。
渦街流量計(jì)是屬于最年輕的一類流量計(jì), 但其發(fā)展迅速, 目前已成為通用的一類流量計(jì)。
渦街流量計(jì)優(yōu)點(diǎn)為: 結(jié)構(gòu)簡單牢固; 適用流體種類多; 精度較高; 范圍寬; 壓力損失小。
渦街流量計(jì)缺點(diǎn)為: 不適用于低雷諾數(shù)測量; 需較長直管段; 儀表系數(shù)較低( 與渦輪流量計(jì)相比) ; 儀表在脈動(dòng)流、多相流中尚缺乏應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。
1.7 超聲流量計(jì)
超聲流量計(jì)是通過檢測流體流動(dòng)對(duì)超聲束( 或超聲脈沖) 的作用以測量流量的儀表。它是由超聲波換能器等構(gòu)成的檢測部分、電子線路( 包括發(fā)射、接收電路和信號(hào)處理電路) 以及指示、累積和記錄儀表組成。根據(jù)對(duì)信號(hào)檢測的原理, 超聲流量計(jì)可分為傳播速度差法( 直接時(shí)差法、時(shí)差法、相位差法和頻差法) 、波束偏移法、多普勒法、互相關(guān)法、空間濾法及噪聲法等。
超聲流量計(jì)和電磁流量計(jì)一樣, 因儀表流通通道未設(shè)置任何阻礙件, 均屬無阻礙流量計(jì), 是適于解決流量測量困難問題的一類流量計(jì), 特別在大口徑流量測量方面有較突出的優(yōu)點(diǎn), 近年來它是發(fā)展迅速的一類流量計(jì)之一。傳播時(shí)間法主要應(yīng)用于工廠排放液、液化天然氣等; 氣體應(yīng)用方面在高壓天然氣領(lǐng)域有使用良好的經(jīng)驗(yàn); 而多普勒法則適用于異相含量不太高的雙相流體, 例如未處理污水、工廠排放液、臟流程液等, 通常不適用于非常清潔的液體。
超聲流量計(jì)優(yōu)點(diǎn)為: 可做非接觸式測量; 為無流動(dòng)阻撓測量, 無壓力損失; 可測量非導(dǎo)電性液體, 對(duì)無阻撓測量的電磁流量計(jì)是一種補(bǔ)充。超聲流量計(jì)缺點(diǎn)為: 傳播時(shí)間法只能用于清潔單相液體和氣體, 而多普勒法只能用于測量含有一定量懸浮顆粒和氣泡的液體; 多普勒法測量精度不高。
1.8 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)
科里奧利質(zhì)量流量計(jì)( 以下簡稱CMF) 是利用流體在振動(dòng)管中流動(dòng)時(shí), 產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力原理制成的一種直接式質(zhì)量流量儀表。這種流量計(jì)可以測量單相流體, 也可用以測量氣液兩相流和液固兩相流體的流量, 但在測氣體流量時(shí)誤差較大。我國CMF 的應(yīng)用起步較晚, 近年已有制造廠自行開發(fā)供應(yīng)市場, 也有組建合資企業(yè)或引用國外技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。
1.9 明渠流量計(jì)
與前述幾種流量計(jì)不同, 它是在非滿管狀敞開渠道測量自由表面自然流的流量儀表。非滿管態(tài)流動(dòng)的水路稱作明渠, 測量明渠中水流流量的稱作明渠流量計(jì)( open channel flowmeter) 。明渠流量計(jì)除圓形外, 還有U 字形、梯形、矩形等多種形狀。明渠流量計(jì)應(yīng)用場所有城市供水引水渠; 火電廠引水和排水渠、污水治理流入和排放渠; 工礦企業(yè)水排放以及水利工程和農(nóng)業(yè)灌溉用渠道。
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