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> 測量不(bu)同的介質選擇不(bu)同的流量計
測量(liàng)不同的介質選擇(ze)不同的流量計
發(fā)布日期:2025-12-01 浏覽次數(shu):5344
工控摘要:
爲了保(bao)證流量儀表在生(shēng)産現場過程中發(fā)揮、zui的使用,流量計(jì)的選擇,必須要根(gēn)據生産現場需要(yào)計量的介質而定(ding)。一、氣體介質,應選(xuan)擇的流量計品種(zhǒng)是:1、超聲波💚氣體流(liú)量計。2、渦街流量計(ji)。如氣體溫度超過(guò)300℃,可選氣壓式流量(liang)計💋。二、石油、柴油等(děng)油品介質,應選🔆擇(zé)的流量計🛀🏻品種是(shì):超聲波流量計。三(san)、砂漿、電粉漿等大(dà)濃度、固體顆粒含(han)量大的介質,應選(xuan)擇的流量計品種(zhǒng)是:電磁流量計。四(si)👉、自來水大流量的(de)介質,應選擇的流(liu)量計品種🧑🏽🤝🧑🏻是:适用(yòng)選型爲智能電磁(ci)流量計、超聲波流(liú)量計。其他♌諸如渦(wo)🏒街流量計、孔闆流(liú)量計等也可以。五(wu)、污🏃♂️水、紙漿💁等渾濁(zhuo)液體介質,應選擇(zé)的流量計品✨種是(shì):1、超聲波🔞流💔量計及(jí)智能電磁流量計(jì)。但🙇🏻在選用電磁流(liu)量計時要考慮液(ye)體中不含較多空(kōng)氣或氣泡。六、帶有(you)較多氣泡的液體(tǐ)🆚介質,應選擇的流(liu)量計品種是:超聲(shēng)波流量計,使用該(gāi)類型的流量計測(cè)量帶有氣泡的流(liú)體,效果十分好。七(qī)、純淨✏️水、除鹽水等(děng)電導率低的介質(zhi),應選擇的流量計(ji)品種是:超聲波流(liú)量計非常适合測(ce)量這類流體。八、酸(suan)🚩、堿液等強腐蝕性(xing)介🍓質,應選擇的流(liu)量計品種是:1、抗酸(suan)堿内襯的電磁流(liu)量計。2、外夾式超聲(sheng)波流量計。
用以測(ce)量管路中流體流(liu)量(單位時間内通(tōng)過的流體體積)的(de)儀表。有轉子流量(liàng)計、節流式流量計(ji)、細縫✨流量計、容積(jī)流量計、電磁💰流量(liang)計、超聲波流量計(jì)和堰等。
流量測量(liàng)方法和儀表的種(zhǒng)類繁多,分類方法(fǎ)也很💃多。至今🚶爲止(zhǐ),可供工業用的流(liu)量儀表種類達60種(zhǒng)之🎯多。品種如此之(zhi)🏒多的原因就在于(yú)至今還沒找到一(yi)種對任何流體、任(rèn)何量📧程、任何💘流動(dong)狀🤩态以及任何使(shǐ)用條件都适用的(de)流量儀表。
這60多種(zhong)流量儀表,每種産(chǎn)品都有它特定的(de)适用性,也都有🏃它(tā)的局限性。按測量(liang)對象劃分就有封(fēng)閉管💁道和🏃明渠兩(liang)大類;按測量目的(de)又可分爲總量測(ce)量和流量測量,其(qi)儀表分别稱作總(zong)量表和流量計。
總(zǒng)量表測量一段時(shí)間内流過管道的(de)流量,是以短暫時(shi)間内流✌️過的總量(liàng)除以該時間的商(shang)來表示,實際上流(liú)量計通常亦備有(you)😄累積流量裝置,做(zuo)總量表使用,而總(zong)量表亦備有流量(liang)發訊裝置。因此,以(yi)嚴格意義來分流(liu)量計和總量表已(yǐ)無實際意🌈義。
按測(cè)量原理分有力學(xué)原理、熱學原理、聲(shēng)學原理、電學原🏃理(lǐ)、光學原理、原子物(wu)理學原理等。
按照(zhao)目前zui流行、zui廣泛的(de)分類法,即分爲:容(rong)積式流量計👉、差🐕壓(ya)式流量計、浮子流(liú)量計、渦輪流量計(jì)、電磁流量計、流體(tǐ)振蕩流量計中的(de)渦街流量計、質量(liang)流量🈲計和插入式(shi)流🌍量計、探針式流(liú)量計,來分别闡述(shu)各種流量計的原(yuán)理、特點、應用概👨❤️👨況(kuàng)及國内外的發展(zhǎn)🤞情況。
差壓式流量(liang)計是根據安裝于(yú)管道中流量檢測(cè)件産生的差壓,已(yi)知的流體條件和(hé)檢測件與管道的(de)幾何尺寸來計算(suàn)流💔量的儀表。
差壓(ya)式流量計由一次(cì)裝置(檢測件)和二(er)次裝置(差壓轉🚶換(huàn)🤟和流量顯示儀表(biǎo))組成。通常以檢測(ce)件形式對差壓式(shì)流量計分類,如孔(kong)闆流量計、文丘裏(li)流量計、均速管流(liú)量計等。
二次裝置(zhi)爲各種機械、電子(zǐ)、機電一體式差壓(ya)計,差壓變送💘器及(ji)流量顯示儀表。它(ta)已發展爲三化(系(xì)列化、通用化💋及标(biāo)準化)程度很高的(de)、種類規格龐雜的(de)一大類儀表,它既(jì)可測量流量🐉參數(shù),也可測量其它🈲參(cān)數(如壓力、物位、密(mi)度等)。
差壓式流量(liàng)計的檢測件按其(qi)作用原理可分爲(wèi):節🌈流🌈裝置、水力阻(zǔ)力式、離心式、動壓(ya)頭式、動壓頭增益(yi)式及射流式幾大(da)類🔴。
檢測件又可按(àn)其标準化程度分(fen)爲二大類:标準的(de)和非🚩标準的☀️。
所謂(wei)标準檢測件是隻(zhī)要按照标準文件(jiàn)設計、制造、安裝👨❤️👨和(he)🆚使用,無須經實流(liu)标定即可确定其(qí)流量值和估算測(cè)量誤差。
非标準檢(jiǎn)測件是成熟程度(du)較差的,尚未列入(ru)标準🐆中的檢測件(jian)⚽。
差壓式流量計是(shì)一類應用zui廣泛的(de)流量計,在各類流(liú)量儀📧表中其使用(yong)量占居*。近年來,由(you)于各種新型流量(liàng)計的🐉問世,它的👣使(shi)用量百分數逐漸(jiàn)下降,但目前仍是(shì)zui重要的一類流量(liang)計。
優點:
(1)應用zui多的(de)孔闆式流量計結(jie)構牢固,性能穩定(dìng)可靠❗,使用壽命長(zhǎng)✔️;
(2)應用範圍廣泛,至(zhi)今尚無任何一類(lèi)流量計可與之相(xiang)比👉拟;
(3)檢測件與變(biàn)送器、顯示儀表分(fèn)别由不同廠家生(sheng)産,便于規模經濟(jì)生産。
缺點:
(1)測量精(jing)度普遍偏低;
(2)範圍(wéi)度窄,一般僅3:1~4:1;
(3)現場(chǎng)安裝條件要求高(gao);
(4)壓損大(指孔闆、噴(pen)嘴等)。
注:一種新型(xing)産品:引進美國*而(er)開發的平衡流量(liang)計,這種流🔱量計的(de)測量精度是傳統(tong)節流裝置的5-10倍,*壓(ya)力損失1/3。壓力恢複(fu)快2倍,zui小直管段可(kě)以小至1.5D,安裝和使(shi)用方便,大大減少(shao)流體運行🔞的能力(li)消耗。
應用概況:
差(cha)壓式流量計應用(yong)範圍特别廣泛,在(zài)封閉管道的流量(liang)⭐測量中各種對象(xiang)都有應用,如流體(tǐ)方面:單相✂️、混相🔴、潔(jié)淨🧑🏾🤝🧑🏼、髒污✨、粘性流等(deng);工作狀态方面:常(cháng)壓、高壓、真空、常溫(wen)、高溫、低溫等;管徑(jìng)方♍面:從幾mm到幾m;流(liú)動條件方面:亞音(yīn)速、音速、脈動流等(děng)。它在各工業部門(men)的♍用量約占流量(liang)計全部用量的1/4~1/3。
[編(biān)輯本段]3.2浮子流量(liàng)計
浮子流量計,又(you)稱轉子流量計,是(shi)變面積式流量計(jì)的一🐉種,在一根由(you)下向上擴大的垂(chui)直錐管中,圓形橫(héng)截面的浮子的重(zhòng)力是由液體動力(li)承受的,從而使浮(fu)子可以在錐管内(nei)自由地上升和下(xià)降。
浮子流量計是(shi)僅次于差壓式流(liú)量計應用範圍zui寬(kuan)♊廣的一類流量計(ji),特别在小、微流量(liàng)方面有舉足輕重(zhòng)的⁉️作用。
80年代中期(qī),日本、西歐、美國的(de)銷售金額占流量(liàng)儀表的15%~20%。中國産量(liang)1990年估計在12~14萬台,其(qi)中95%以上爲玻璃錐(zhui)管🐉浮子⛹🏻♀️流量計。
特(tè)點:
(1)玻璃錐管浮子(zi)流量計結構簡單(dān),使用方便,缺點是(shì)耐壓🌐力低,有玻璃(lí)管易碎的較大風(fēng)險;
(2)适用于小管徑(jìng)和低流速;
(3)壓力損(sǔn)失較低。
[編輯本段(duàn)]3.3容積式流量計
容(rong)積式流量計,又稱(chēng)定排量流量計,簡(jian)稱PD流量計,在流量(liàng)儀表中是精度zui高(gao)的一類。它利用機(ji)械測量元件把😄流(liú)體連續不斷🏃🏻地分(fen)割成單個已知的(de)體積部分,根據測(cè)量室逐次重複地(di)充滿和排放該體(ti)積部分流體的次(ci)數來測量流體體(ti)㊙️積總量。
容積式流(liu)量計按其測量元(yuan)件分類,可分爲橢(tuo)圓齒輪流量計、刮(guā)闆流量計、雙轉子(zi)流量計、旋轉活塞(sāi)流量計、往複活塞(sai)流量♋計、圓盤流量(liàng)計、液封轉筒式流(liu)量計、濕式氣量計(jì)及膜式氣量計等(deng)。
優點:
(1)計量精度高(gāo);
(2)安裝管道條件對(dui)計量精度沒有影(yǐng)響;
(3)可用于高粘度(du)液體的測量;
(4)範圍(wéi)度寬;
(5)直讀式儀表(biǎo)無需外部能源可(ke)直接獲得累計,總(zǒng)量,清晰📱明了,操作(zuo)簡便。
缺點:
(1)結果複(fú)雜,體積龐大;
(2)被測(ce)介質種類、口徑、介(jiè)質工作狀态局限(xiàn)性較大;
(3)不适用于(yu)高、低溫場合;
(4)大部(bù)分儀表隻适用于(yu)潔淨單相流體;
(5)産(chan)生噪聲及振動。
應(ying)用概況:
容積式流(liu)量計與差壓式流(liú)量計、浮子流量計(jì)并列爲三類使用(yong)量zui大的流量計,常(chang)應用于昂貴介質(zhì)(油品、天然氣等)的(de)總量測量。
工業發(fā)達國家近年PD流量(liang)計(不包括家用煤(mei)氣表和家🍉用水表(biǎo))的銷售金額占流(liú)量儀表的13%~23%;我國約(yuē)占20%,1990年産量💯(不包括(kuò)家用煤氣表)估計(ji)爲34萬台,其中橢圓(yuán)齒輪式和腰輪式(shi)分别約占70%和20%。
[編輯(ji)本段]3.4渦輪流量計(ji)
渦輪流量計,是速(sù)度式流量計中的(de)主要種類,它采用(yong)多葉片的轉子(渦(wo)輪)感受流體平均(jun1)流速,從而且推導(dǎo)出流量或總量的(de)儀表。
一般它由傳(chuan)感器和顯示儀兩(liǎng)部分組成,也可做(zuo)成整體式。
渦輪流(liú)量計和容積式流(liú)量計、科裏奧利質(zhì)量流量計💜稱✔️爲流(liú)量計中三類重複(fú)性、精度*的産品,作(zuo)爲類型流量計之(zhi)一,其産品已發展(zhǎn)爲多品種、多系列(lie)批量生産☔的規模(mo)。
優點:
(1)高精度,在所(suǒ)有流量計中,屬于(yú)zui的流量計;
(2)重複性(xing)好;
(3)元零點漂移,抗(kang)幹擾能力好;
(4)範圍(wei)度寬;
(5)結構緊湊。
缺(que)點:
(1)不能長期保持(chi)校準特性;
(2)流體物(wu)性對流量特性有(you)較大影響。
應用概(gai)況:
渦輪流量計在(zài)以下一些測量對(duì)象獲得廣泛應用(yòng)✍️:石☁️油🎯、有💃機液體、無(wú)機液、液化氣、天然(rán)氣和低溫流體統(tǒng)在歐洲和美國,渦(wo)輪流量計在用量(liang)上是僅次于⭕孔闆(pan)流❗量計的天然計(ji)量儀表🤟,僅荷蘭在(zài)天然氣管線上就(jiu)采用了2600多台各種(zhǒng)尺寸,壓力從0.8~6.5MPa的氣(qì)體渦輪流量計,它(ta)們已成爲優良的(de)天然氣計量儀表(biao)。
[編輯本段]3.5電磁流(liu)量計
電磁流量計(jì)是根據法拉弟電(dian)磁感應定律制成(chéng)的一種測量🍉導電(dian)性液體的儀表。
電(dian)磁流量計有一系(xì)列優良特性,可以(yǐ)解決其它流📧量計(jì)不易應🙇♀️用的問題(tí),如髒污流、腐蝕流(liu)的測量。
70、80年代電磁(ci)流量在技術上有(you)重大突破,使它成(chéng)爲應用廣泛的一(yī)類流量計,在流量(liang)儀表中其使用量(liang)百分數不斷上升(shēng)。
優點:
(1)測量通道是(shì)段光滑直管,不會(huì)阻塞,适用于測量(liàng)含固體顆粒的液(ye)固二相流體,如紙(zhi)漿、泥漿、污水等;
(2)不(bú)産生流量檢測所(suǒ)造成的壓力損失(shī),節能效果好;
(3)所測(ce)得體積流量實際(jì)上不受流體密度(dù)、粘度、溫度、壓力👅和(he)電導率變化的明(míng)顯影響;
(4)流量範圍(wéi)大,口徑範圍寬;
(5)可(kě)應用腐蝕性流體(tǐ)。
缺點:
(1)不能測量電(dian)導率很低的液體(ti),如石油制品;
(2)不能(neng)測量氣體、蒸汽和(hé)含有較大氣泡的(de)液體;
(3)不能用于較(jiào)高溫度。
應用概況(kuàng):
電磁流量計應用(yòng)領域廣泛,大口徑(jìng)儀表較多應用于(yu)🔴給排水工程;中小(xiao)口徑常用于高要(yào)求或難測場合,如(ru)鋼鐵工業高爐風(fēng)口㊙️冷卻水控制,造(zao)紙工業測量紙漿(jiāng)❓液和黑液,化學💚工(gong)業的強腐蝕液,有(you)色冶金工業的礦(kuang)漿;小口徑、微小口(kou)徑常用于醫藥工(gōng)業、食😍品工業、生物(wu)化學等有衛生要(yào)求的場所。
[編輯本(běn)段]3.6渦街流量計
渦(wo)街流量計是在流(liu)體中安放一根非(fēi)流線型遊渦發生(sheng)體💔,流體在發生體(ti)兩側交替地分離(li)釋放出兩串規🔞則(zé)地交錯排列的遊(yóu)渦的儀表。
渦街流(liu)量計按頻率檢出(chū)方式可分爲:應力(lì)式、應變式、電容式(shi)、熱敏式、振動體式(shì)、光電式及超聲式(shi)等。
渦街流量計是(shì)屬于zui年輕的一類(lei)流量計,但其發展(zhǎn)迅速,目☎️前已📐成爲(wei)通用的一類流量(liàng)計。
優點:
(1)結構簡單(dan)牢固;
(2)适用流體種(zhǒng)類多;
(3)精度較高;
(4)範(fàn)圍度寬;
(5)壓損小。
缺(que)點:
(1)不适用于低雷(lei)諾數測量;
(2)需較長(zhǎng)直管段;
(3)儀表系數(shù)較低(與渦輪流量(liàng)計相比);
(4)儀表在脈(mo)動流、多相流中尚(shàng)缺乏應用經驗。
[編(bian)輯本段]3.7超聲波流(liu)量計
超聲波流量(liang)計是通過檢測流(liú)體流動對超聲束(shù)(或超聲脈沖)的🈲作(zuò)用以測量流量的(de)儀表。
根據對信号(hào)檢測的原理超聲(sheng)流量計可分爲傳(chuán)播速度差法(直接(jie)時差法、時差法、相(xiàng)位差法和頻差法(fǎ)🐪)、波束偏移法、多普(pǔ)勒法、互🆚相關法、空(kong)間濾法及噪聲法(fa)等。
超聲流量計和(hé)電磁流量計一樣(yang),因儀表流通通道(dào)🐆未設置任何阻礙(ai)件,均屬*流量計,是(shi)适于解決流量測(ce)量困難問題的一(yī)類流🌈量計,特别在(zài)大口徑流量測量(liàng)方面有較突出的(de)優點,近年來它是(shi)發展迅速的一類(lei)流量計之一。
優點(dian):
(1)可做非接觸式測(cè)量;
(2)爲無流動阻撓(náo)測量,無壓力損失(shi);
(3)可測量非導電性(xìng)液體,對無阻撓測(cè)量的電磁流量‼️計(jì)是一💃種補充。
缺點(dian):
(1)傳播時間法隻能(néng)用于清潔液體和(hé)氣體;而多普勒✉️法(fǎ)隻能用㊙️于🐇測量含(hán)有一定量懸浮顆(ke)粒和氣泡的液體(tǐ);
(2)多普勒法測量精(jīng)度不高。
應用概況(kuàng):
(1)傳播時間法應用(yong)于清潔、單相液體(ti)和氣體。典型應用(yong)有工廠排👌放液、:怪(guài)液、液化天然氣等(děng);
(2)氣體應用方面在(zài)高壓天然氣領域(yù)已有使用良好的(de)經驗🧑🏾🤝🧑🏼;
(3)多普勒法适(shì)用于異相含量不(bu)太高的雙相流體(ti),例如:未處理污水(shui)、工廠排放液、髒流(liú)程液;通常不适用(yòng)🌏于非常清潔的🔞液(yè)體。
[編輯本段]3.8科裏(li)奧利質量流量計(ji)
科裏奧利質量流(liu)量計(以下簡稱CMF)是(shì)利用流體在振動(dong)管中💘流動💁時,産生(sheng)與質量流量成正(zheng)比的科裏奧利力(li)原理制成的一種(zhong)直接式質量流量(liàng)儀表。
我國CMF的應用(yòng)起步較晚,近年已(yǐ)有幾家制造廠(如(rú)太行儀表廠💔)自行(háng)開發供應市場;還(hai)有幾家制造廠組(zu)建合資企業或引(yǐn)用生産系列儀表(biao)。
熱式氣體質量流(liu)量計
熱式流量計(jì)傳感器包含兩個(ge)傳感元件,一個速(su)度傳感器和一個(ge)溫度傳感器。它們(men)自動地補償和校(xiao)正氣體溫度變化(huà)。儀表的🈲電加熱部(bù)分将速度傳感✍️器(qi)加熱到高于🤞工況(kuàng)溫度的某㊙️一個定(ding)值,使速度傳🐉感器(qi)和測量工況溫度(dù)的傳感器之間形(xing)成恒定溫差。當保(bao)持溫差不變時,電(dian)加熱消耗的💘能量(liang),也可以說熱消散(sàn)值🌈,與流過氣體的(de)質量流量成正比(bi)。
熱式氣體質量流(liú)量計即MassFlowMeter(縮寫爲MFM),它(tā)是氣體流量計👨❤️👨量(liang)中新型儀✌️表,區别(bie)于其它氣體流量(liàng)計不需要進行壓(yā)力和溫度修正❓,直(zhi)接測量氣體的質(zhì)量流量,一支傳感(gan)器可以做到量🐅程(cheng)從極低到高🈲量程(cheng)。它适合單一氣體(ti)和固定比例多組(zǔ)份氣體的測量。
熱(re)式氣體質量流量(liang)計是用于測量和(he)控制氣體質量💯流(liú)量⛷️的新⛱️型儀表。可(ke)用于石油、化工、鋼(gang)鐵、冶金、電力、輕工(gong)、醫藥、環🧑🏾🤝🧑🏼保等工業(ye)部門的空氣、烴類(lèi)氣體、可燃性氣體(tǐ)、煙道氣體的監測(ce)。
特點
可靠性高重(zhong)複性好測量精度(dù)高壓損小
無活動(dong)部件量程比寬響(xiang)應速度快無須溫(wēn)壓補償
應用
•工業(yè)管道中氣體質量(liàng)流量測量•煙囪排(pai)出的煙氣流速測(ce)量
•煅燒爐煙道氣(qì)流量測量•燃氣過(guo)程中空氣流量測(ce)量
•壓縮空氣流量(liang)測量•半道體芯片(piàn)制造過程中氣體(tǐ)⭕流量㊙️測量
•污水處(chù)理中氣體流量測(ce)量•加熱通風和空(kōng)調系統中的氣體(ti)流量測量
•熔劑回(hui)收系統氣體流量(liang)測量•燃燒鍋爐中(zhong)燃燒氣體流量測(ce)✊量🏃🏻♂️
•天然氣、火炬氣(qì)、氫氣等氣體流量(liang)測量
•啤酒生産過(guo)程中二氧化碳氣(qi)體流量測量
•水泥(ni)、卷煙、玻璃廠生産(chan)過程中氣體質量(liàng)流量測量
如:美國(guo)SIERRA
中國DSN
3.9明渠流量計(ji)
與前述幾種不同(tóng),它是在非滿管狀(zhuàng)敞開渠道測量自(zì)由🛀表面自然流的(de)流量儀表。
非滿管(guan)态流動的水路稱(cheng)作明渠,測量明渠(qu)中水流流量的💃🏻稱(cheng)作明渠流量計(openchannelflowmeter)。
明(ming)渠流量計除圓形(xing)外,還有U字形、梯形(xíng)、矩形等多種㊙️形狀(zhuàng)。
明渠流量計應用(yòng)場所有城市供水(shui)引水渠;火電廠引(yin)水和排水渠、污水(shuǐ)治理流入和排放(fàng)渠;工礦企業水排(pái)放以⚽及水利工程(cheng)和✌️農業灌溉用渠(qú)道。有人估💰計1995台,約(yue)占流量儀表整體(ti)的1.6%,但是國内應用(yòng)尚無估計數據。
4,新(xin)工作原理流量儀(yi)表的研究和開發(fa)
4.1靜電流量計
(electrostaticflowmeter)
日本(běn)東京技術學院研(yán)制适用于石油輸(shū)送管線低導電液(yè)體流📧量測量的靜(jìng)電流量計。
靜電流(liu)量計的金屬測量(liang)管絕緣地與管系(xi)連接,測量電🐇容器(qì)上靜電荷便可知(zhi)道測量管内的電(dian)荷。他們分别作了(le)内徑4~8mm銅、不鏽鋼等(děng)金屬和塑料測量(liang)管儀表的實流試(shi)✏️驗,試驗表明流量(liàng)與電荷之間接近(jin)于線性。
4.2複合效應(ying)流量儀表
(combinedeffectsmeter)
該儀表(biǎo)的工作原理是基(jī)于流體的動量和(he)壓力作用🔴于🍓儀表(biao)腔㊙️體産生的變形(xing),測量複合效應的(de)變形求取流量🍓。本(běn)儀表由❓美國GMI工程(chéng)和管理學院開發(fa),已🔞申請兩項。
4.3轉速(sù)表式流量傳感器(qi)
(tachmetricflowratesensor)
它是由俄羅斯科(ke)學工程中心工業(yè)儀表公司開發,是(shì)基于懸浮效應理(lǐ)論研制的。該儀表(biao)已在若幹現場成(chéng)功的應用❄️(例如在(zài)核🌈電站安裝2000餘台(tái)測量熱水流量,連(lián)💞續使用💋8年),且還在(zai)改進以擴大應用(yong)領域。
5,幾種流量儀(yi)表應用和發展動(dòng)向
5.1科裏奧利質量(liang)流量計(CMF)
國外CMF已發(fa)展30餘系列,各系列(liè)開發在技術上着(zhe)眼點在💋于⭕:流💁量檢(jian)測測量管結構上(shàng)設計創新;提高儀(yí)表🔆零點穩定性和(hé)度等性能;增加測(ce)量管撓度,提高靈(ling)敏度;改善測量管(guan)應力👅分布,降低疲(pí)勞損壞,加強抗❤️振(zhen)動幹擾能力等。
5.2電(diàn)磁流量計(EMF)
EMF從50年代(dài)初進入工業應用(yong)以來,使用領域日(ri)益擴展,80年代🔴後期(qī)👈起在各國流量儀(yi)表銷售金額中已(yǐ)占16%~20%。
我國近年發展(zhan)迅速,1994年銷售估計(ji)爲6500~7500台。國内已生産(chǎn)☂️zui大口徑🧑🏽🤝🧑🏻爲2~6m的ENF,并有(you)實流校驗口徑3m的(de)設備能力。
5.3渦街流(liu)量計(USF)
USF在60年代後期(qī)進入工業應用,80年(nián)代後期起在各國(guo)流⁉️量儀表銷售🤟金(jin)額中已占4%~6%。1992年世界(jie)範圍估計銷售量(liàng)爲3.54.8萬台,同期國内(nèi)産品估計在8000~9000台。
5.4威(wei)力巴流量計
威立(li)巴流量計計采用(yòng)了*符合空氣動力(lì)學原理的工程結(jié)構設計,是一種在(zai)精度、功效及可靠(kao)方面達到了無比(bi)🥵程度的傳感元件(jiàn)。
6,結論
由上述可知(zhī),流量計發展到今(jīn)天雖然已日趨成(cheng)熟,但其種類仍然(ran)極其繁多,至今尚(shang)無一種對于任何(hé)場合都适用的❌流(liu)量計。
每種流量計(ji)都有其适用範圍(wei),也都有局限性。這(zhè)就要🔅求🈲我們:
(1)在選(xuǎn)擇儀表時,一定要(yao)熟悉儀表和被測(cè)對象兩方面🔴的情(qíng)⛷️況,并🔞要兼顧考慮(lü)其它因素,這樣測(ce)量才會準确;
(2)努力(lì)研制新型儀表,使(shi)其在現有的基礎(chu)上更加完善。
差壓(yā)式流量計
差壓式(shi)流量計(以下簡稱(chēng)DPF或流量計)是根據(ju)安裝于管♍道中流(liu)量檢測件産生的(de)差壓、已知的流體(ti)條件和檢測件與(yu)管道的幾何尺寸(cun)來測量流量的儀(yí)表。DPF由一次裝置(檢(jian)測件)和二次裝置(zhì)(差壓🛀🏻轉換和流量(liàng)顯示儀表🔆)組成。通(tōng)常以檢測件‼️的型(xing)式對DPF分類,如孔扳(ban)流量計、文丘裏管(guǎn)流量計及均速管(guan)流量計等。二次裝(zhuang)置爲各❄️種機械、電(dian)子、機電一體式差(chà)壓計,差壓🧑🏾🤝🧑🏼變送器(qì)和流量顯示及計(jì)算儀表,它🌂已發展(zhǎn)爲三化(系列化、通(tōng)用化及标🔱準化)程(chéng)度很高的種👣類規(guī)格龐♊雜的一大🤞類(lèi)儀表。差壓計既可(ke)用于測量流量參(cān)數㊙️,也可測量其他(ta)參數(如壓力、物位(wèi)、密度等)。
DPF按其檢測(cè)件的作用原理可(ke)分爲節流式、動壓(ya)頭式、水力阻力式(shì)♉、離心式、動壓增益(yì)式和射流式等幾(jǐ)大類,其中以👈節流(liú)🐆式和動壓頭式應(yīng)用。
節流式DPF的檢測(cè)件按其标準化程(chéng)度分爲标準型和(hé)非标準型兩大類(lei)。所謂标準節流裝(zhuāng)置是指按照标準(zhǔn)文件設計、制❓造、安(an)裝和使用,無須經(jing)實流校準即可确(que)定其流量🤩值并估(gu)算流量測量誤差(cha),非标準節流裝置(zhi)是成熟程度較差(cha),尚未列入标準文(wen)件中的✨檢測件。
标(biao)準型節流式DPF的發(fa)展經過漫長的過(guo)程,早在20世紀20年代(dai),美國和🐆歐洲即開(kāi)始進行大規模的(de)節流裝置試驗研(yán)究🏃♀️。用得zui普遍🈲的節(jie)流裝置--孔闆和噴(pēn)嘴開始标準化💛。現(xiàn)在标準噴嘴🌏的一(yi)種型式ISAl932噴嘴,其幾(ji)何形狀就是30年代(dài)标準化✔️的,而标準(zhun)✍️孔闆亦曾稱爲ISAl932孔(kong)闆㊙️。節流裝置結構(gou)形式的标準化有(you)很深遠的意義,因(yin)爲隻有節流裝置(zhì)結構形式标準化(hua)了,才有可🐇能把上(shàng)衆多研究成果彙(hui)集到一起,它促進(jìn)檢測件的理💰論🚶♀️和(he)實踐向深度和🍓廣(guang)度拓展,這是其他(tā)流量計所不及的(de)。1980年ISO(标準化組織)正(zhèng)式通過标準ISO5167,至此(cǐ)流量測❌量節流裝(zhuāng)置*個标準誕生了(le)。ISO5167總結了幾十☂️年來(lai)上對👉爲數有限的(de)幾種節流裝🌂置(孔(kǒng)闆、噴嘴和文丘裏(li)管)的理✂️論與試驗(yan)的研究成果,反映(yìng)了此類檢測件的(de)當代科學與生産(chǎn)的技術水平。但是(shi)從ISO5167正👉式頒布之日(ri)起,它就暴露出許(xǔ)多亟待解決的問(wen)題,這些問題主要(yao)有以下幾個方面(miàn)。
1)ISO5167試驗數據的陳舊(jiu)性ISO5167中采用的數據(jù)大多是30年代的試(shi)驗結果,今天無論(lùn)節流裝置制造技(ji)術,流量試驗設備(bei)及實驗技術都有(yǒu)巨大的進步,重新(xin)進行系統地試驗(yan)⁉️以獲得🔱更高度及(ji)更可靠的數據是(shi)必要的。進入80年代(dài)美國和歐洲都進(jin)行大規模的試驗(yan),爲修訂ISO5167打下基礎(chǔ)🔞。
2)ISO5167中關于直管段長(zhǎng)度規定的問題在(zài)ISO投票通過ISO5167時,美國(guó)投了反對票,其主(zhǔ)要原因是對直管(guǎn)段長度的規📐定有(you)不同意見,這個🐕問(wen)題應是ISO5167修訂的主(zhǔ)要問題之📐一。
3)ISO5167中各(ge)項規定的科學性(xìng)問題影響節流裝(zhuāng)置流出系數的因(yin)素特别多,主要有(yǒu)孔徑與管徑的比(bǐ)值β、取壓裝置、雷諾(nuo)數、節流件安裝偏(piān)心度、前後阻流件(jian)類型及直管段長(zhang)度、孔闆入口邊緣(yuán)🚶♀️尖銳度、管壁粗糙(cao)度🐅、流體流動湍流(liú)度等,衆多因素影(ying)響錯綜複雜,有的(de)參數難以直接測(ce)量,因此标準中有(you)些⁉️規定并非科學(xue)地确定,而❌是爲了(le)取得一緻✏️,不得不(bu)人爲地✨确定。流量(liang)專家斯賓塞(E.A.Spencer)提出(chū)一系列應重新檢(jiǎn)讨的問題,如孔闆(pǎn)平直度、同心度、直(zhí)角邊緣尖銳度、管(guan)道粗糙度、上遊流(liú)速分布及流動調(diào)整器的作用等。
4)關(guan)于節流式DPF測量度(dù)提高的問題鑒于(yu)節流式DPF在流☂️量計(jì)✍️中占有重要地位(wèi),提高其測量度意(yì)義重大。曆次學術(shu)會議認爲必須使(shǐ)流量測量工作者(zhě)、流體力學與計❄️算(suan)機技術工作者緊(jǐn)密合作共🐕同攻關(guan)才能解決此問題(tí)。
20世紀80年代美國和(hé)歐洲開始進行大(da)規模的孔闆流量(liang)計🔴試🌐驗研究,歐洲(zhōu)爲歐共體實驗計(ji)劃(EECExperimentalProgram),美國爲API實驗計(jì)劃(APIExperimentalProgram)。試驗的目的是(shì)用現代測試設備(bei)及試驗數據的統(tong)計處理技術進行(hang)新一輪的範🔞圍廣(guang)泛的試驗研究,爲(wei)🔱修訂ISO5167打下技術基(ji)礎。1999年ISO發出ISO5167的修訂(dìng)稿(ISO/CD5167-1-4),該文件爲委員(yuán)會草案,它在技術(shu)内容與編輯上都(dōu)有很大改動,是一(yi)份全新的标準🈲。本(ben)來預定于2025年12月在(zài)美國丹佛舉行的(de)🈲ISO/TC30/SC2會議上審查通過(guo)☔爲DIS(标準草案),但是(shi)會議認爲尚有細(xi)節問題應再商榷(què)♊而🈲未能通過。新的(de)ISO5167标準何時正式頒(ban)布尚不得而知。ISO5167新(xīn)标準在标🔴準的兩(liǎng)個核心内☂️容皆有(you)🆚實質性變化,一是(shi)孔闆的流出系數(shu)公🚩式,用Reader-Harris/Gallagher計算式(R-G式(shì))代替Stolz計算式,另一(yi)爲節流裝置上遊(yóu)側直管段長度的(de)規定以及流動調(diao)整器的使用等。
我(wo)們通常稱ISO5167(GB/T2624)中所列(lie)節流裝置爲标準(zhun)節流裝置,其他的(de)都👉稱爲非标準節(jie)流裝置,應該指出(chu),非标準節流裝置(zhi)不僅是♍指那些節(jie)流裝置結構與标(biao)難節流裝置相異(yì)的,如果标準節流(liu)裝置在偏💛離标準(zhǔn)條件下工作亦應(ying)稱爲非标準節流(liu)🏃裝置,例如,标準孔(kong)闆在混相流或标(biāo)準文丘裏噴嘴在(zài)臨界流下工作的(de)都是。
目前非标準(zhǔn)節流裝置大緻有(yǒu)以下一些種類:
1)低(dī)雷諾數用1/4圓孔闆(pan),錐形入口孔闆,雙(shuāng)重孔闆,雙斜孔闆(pan),半圓孔闆等;
2)髒污(wu)介質用圓缺孔闆(pǎn),偏心孔闆,環狀孔(kong)闆,楔形孔闆,彎管(guǎn)節流件等;
3)低壓損(sun)用羅洛斯管,道爾(ěr)管,道爾孔闆,雙重(zhòng)文丘裏噴嘴✉️,通用(yòng)文丘裏管,Vasy管等;
4)小(xiao)管徑用整體(内藏(cang))孔闆;
5)端頭節流裝(zhuāng)置端頭孔闆,端頭(tóu)噴嘴,Borda管等;
6)寬範圍(wei)度節流裝置彈性(xing)加載可變面積可(kě)變壓頭流量計(線(xian)性孔闆);
7)毛細管節(jiē)流件層流流量計(jì);
8)脈動流節流裝置(zhi);
9)臨界流節流裝置(zhì)音速文丘裏噴嘴(zuǐ);
10)混相流節流裝置(zhì)。
節流式DPF現場應用(yòng)的不斷拓展必然(rán)提出發展非标準(zhun)節♍流裝置的要求(qiu),十餘年來ISO亦在不(bú)斷制訂有關非标(biao)準節流裝置的技(jì)術☂️文件,在它們不(bú)能成爲正式标準(zhǔn)之前作爲技術報(bao)告發表。可以預見(jian),今後有🌍可能若幹(gan)較爲成熟的非标(biao)準節流裝置會晉(jìn)升爲🍓标準型的。
20世(shi)紀90年代中後期世(shì)界範圍内各式DPF銷(xiao)售量在流量儀🌈表(biao)總量中台數占50%-60%(每(měi)年約百萬台),金額(é)占30%左右。我國銷售(shòu)台數約占流量儀(yí)表總量(不包括*表(biǎo)和家用水表及玻(bō)璃管浮子流量計(jì))的35%-42%(每年6萬✂️-7萬台)。
2工(gōng)作原理
2.1基本原理(lǐ)
充滿管道的流體(ti),當它流經管道内(nei)的節流件時,如圖(tú)🐉4.1所示,流速将在節(jie)流件處形成局部(bù)收縮,因而流速增(zēng)加,靜☁️壓力降低,于(yu)是在節流件前後(hou)便産生了壓差。流(liu)體流量愈大,産生(shēng)的壓🙇♀️差愈大,這樣(yang)可依據壓差來衡(héng)量流量的大小。這(zhe)種💋測量方法是以(yǐ)流動連續性方程(cheng)(質量守恒定律)和(he)伯努利方程(能量(liang)守🔞恒定律)爲基礎(chǔ)的。壓差的大小不(bú)僅與流量還與其(qi)💚他許多因素有關(guān),例如當節流裝置(zhì)形式或管道内流(liu)體的物理性質(密(mi)度、粘度)不同時,在(zai)同💃🏻樣大小的流量(liàng)下産生的壓差也(yě)是不同的。
圖4.1孔闆(pǎn)附近的流速和壓(ya)力分布
2.2流量方程(cheng)
式中qm--質量流量,kg/s;
qv--體(ti)積流量,m3/s;
C--流出系數(shù);
ε--可膨脹性系數;
β--直(zhí)徑比,β=d/D;
d--工作條件下(xia)節流件的孔徑,m;
D--工(gōng)作條件下上遊管(guan)道内徑,m;
P--差壓,Pa;
ρl--上遊(you)流體密度,kg/m3。
由上式(shì)可見,流量爲C、ε、d、ρ、P、β(D)6個參(can)數的函數,此6個參(can)數可分爲實測量(liàng)[d,ρ,P,β(D)]和統計量(C、ε)兩類。
(1)實(shi)測量
1)d、D式(4.1)中d與流量(liàng)爲平方關系,其度(dù)對流量總精度影(yǐng)響較大,誤差🔞值一(yi)般應控制在±0.05%左右(yòu),還應計及工作溫(wen)度對材料熱膨脹(zhàng)的影響。标準規定(dìng)管道内徑D必須🚶♀️實(shi)測,需在上遊管段(duan)的幾個截面上進(jin)行多次測量📧求其(qí)平均❄️值,誤差不應(yīng)大于±0.3%。除對數值測(cè)量精度要🌈求較高(gāo)外,還💃應考慮内徑(jing)偏差會對節流件(jian)上遊通道造成不(bu)正常節流現象所(suo)帶🈲來的嚴重影響(xiang)。因此💰,當不是成套(tao)供應🚶節流裝置時(shi),在現🏃♀️場配管應充(chong)分🥵注意這個問題(tí)。
2)ρρ在流量方程中與(yu)P是處于同等位置(zhi),亦就是說,當追求(qiú)📧差壓變送器高精(jing)度等級時,絕不要(yao)忘記ρ的測量精度(dù)亦應與之相匹🈲配(pèi)。否♉則P的提高将會(hui)被ρ的降低💚所抵消(xiāo)。
3)P差壓P的測量不應(ying)隻限于選用一台(tai)高精度差壓變送(song)器。實際💰上差壓變(biàn)送器能否接受到(dào)真實的差壓值還(hái)決定于一系列🥵因(yīn)素🐪,其中正确的取(qu)壓孔及引壓管線(xiàn)的制造、安裝及使(shi)用是保證獲得真(zhēn)實差壓值的關鍵(jiàn),這些影響因素很(hěn)多是難以定量或(huò)定性确定的,隻有(yǒu)加強制造及安裝(zhuāng)的規範化工作才(cai)能達到目的。
(2)統計(ji)量
1)C統計量C是無法(fa)實測的量(指按标(biao)準設計制造安裝(zhuāng),不經校㊙️準💛使用),在(zai)現場使用時zui複雜(za)的情況出現在實(shí)際的C值❌與标準确(que)🌈定的C值不相符合(he)。它們的偏離是由(yóu)設計、制造、安裝及(jí)使用一系列因❗素(sù)造成的。應該明确(que),上述各環節全部(bù)嚴格遵循标準的(de)規定,其⭐實際值才(cai)會與标準确定的(de)值相符合,現場是(shì)難以*這種要求的(de)。
應該指出,與标準(zhǔn)條件的偏離,有的(de)可定量估算(可進(jin)行修正),有的隻能(néng)定性估計(不确定(ding)度的幅值與方向(xiang))。但是在現實中,有(yǒu)時💰不僅是一個條(tiáo)件偏離,這就帶來(lai)✨非常複雜的情況(kuang),因爲一般資料中(zhōng)隻介紹某一條件(jiàn)偏離引起🍉的誤差(chà)。如果許多條件同(tóng)時偏離,則缺少相(xiang)關的資料可查。
2)ε可(kě)膨脹性系數ε是對(duì)流體通過節流件(jian)時密度發生☎️變化(huà)而引起的流出系(xì)數變化的修正,它(ta)的誤差由兩部分(fen)組👈成:其一爲常用(yong)👄流量下ε的誤差,即(jí)标準确⛹🏻♀️定值的👈誤(wù)差;其二爲由于流(liú)量變化ε值将随之(zhī)波動帶來的誤🤟差(cha)。一般在低靜壓高(gāo)差壓情況,ε值有不(bu)可忽略的誤差。當(dāng)P/P≤0.04時,ε的誤差可忽略(lue)不計。
3分類
差壓式(shì)流量計分類如表(biǎo)4.1所示。
表4.1差壓式流(liú)量計分類表
分類(lei)原則分類類型
按(àn)産生差壓的作用(yòng)原理分類1)節流式(shi);2)動壓頭式;3)水力🤞阻(zǔ)力式;4)離心式;5)動壓(yā)增益式;6)射流式
按(an)結構形式分類1)标(biao)準孔闆;2)标準噴嘴(zuǐ);3)經典文丘裏管;4)文(wén)丘裏噴嘴;5)錐形入(ru)口孔闆;6)1/4圓孔闆;7)圓(yuan)缺孔闆;8)偏心孔闆(pǎn);9)楔㊙️形孔闆;10)整體(内(nei)藏)孔闆;11)線性孔闆(pǎn);12)環形孔闆;13)道爾管(guǎn);14)羅洛斯管;15)彎管;16)可(ke)換孔闆節⁉️流裝置(zhì);17)臨界㊙️流節流裝💔置(zhì)
按用途分類1)标準(zhǔn)節流裝置;2)低雷諾(nuò)數節流裝置;3)髒污(wū)🌐流節流裝置;4)低壓(ya)損節流裝置;5)小管(guan)徑節流裝置;6)寬範(fàn)圍度節流裝置🌐;7)臨(lin)界💘流節流裝置;
3.1按(àn)産生差壓的作用(yong)原理分類
1)節流式(shì)依據流體通過節(jie)流件使部分壓力(li)能轉變🏃♀️爲🌍動能以(yi)産✔️生差壓的原理(lǐ)工作,其檢測件稱(cheng)
之爲節流裝置,是(shì)DPF的主要品種。
2)動壓(yā)頭式依據動壓轉(zhuan)變爲靜壓的原理(li)工作,如均速管流(liu)量計📞。
3)水力阻力式(shì)依據流體阻力産(chan)生的壓差原理工(gōng)作,檢測件爲毛細(xì)管束,又稱層流流(liú)量計,一
般用于微(wēi)小流量測量。
4)離心(xīn)式依據彎曲管或(huo)環狀管産生離心(xin)力原理形✨成♉的壓(yā)📐差工作,如彎管流(liu)量計,環形管流量(liàng)
計等。
5)動壓增益式(shì)依據動壓放大原(yuan)理工作,如皮托-文(wen)丘裏管。
6)射流式依(yī)據流體射流撞擊(ji)産生原理工作,如(ru)射流式差壓流量(liang)🏒計。
3.2按結構形式分(fen)類
1)标準孔闆又稱(cheng)同心直角邊緣孔(kong)闆,其軸向截面如(rú)圖4.2所示。孔闆是一(yī)塊加工成圓形同(tóng)心的具有銳利直(zhí)角邊緣☀️的薄闆。孔(kǒng)闆開孔的上遊側(cè)邊緣應是銳利的(de)直📧角。标準孔闆有(yǒu)三種取壓方式:角(jiǎo)接、法蘭及🏃D-D/2取壓;如(rú)圖4.3所示。爲從🈲兩個(gè)方向的任一個方(fang)向測量💃🏻流量,可采(cai)用對稱孔闆,節流(liú)孔的兩個邊緣均(jun)符合直角邊緣孔(kong)闆上遊邊緣的特(te)🤞性,且孔闆全部厚(hou)度不超過節流孔(kong)的厚度。
圖4.2标準孔(kǒng)闆
圖4.3孔闆的三種(zhǒng)取壓方式
2)标準噴(pēn)嘴有兩種結構形(xing)式:ISA1932噴嘴和長徑噴(pen)嘴。
a.ISA1932噴嘴(圖4.4)上遊面(miàn)由垂直于軸的平(píng)面、廓形爲圓周的(de)兩段弧線所🚶确定(ding)的收縮段、圓筒形(xíng)喉部和凹槽組🈚成(chéng)的噴嘴。ISA1932噴嘴的取(qu)壓方式僅角接取(qu)壓一種。
圖4.4ISA1932噴嘴
b.長(zhǎng)徑噴嘴(圖4.5)上遊面(miàn)由垂直于軸的平(píng)面、廓形爲1/4橢圓的(de)🏃收🈲縮段、圓筒形喉(hóu)部和可能有的凹(ao)槽或斜角組成的(de)噴⛷️嘴。長徑噴嘴的(de)🔴取壓方式僅D-D/2取壓(yā)一種。
3)經典文丘裏(lǐ)管由入口圓筒段(duan)A、圓錐收縮段B、圓筒(tong)形喉部C和圓💘錐擴(kuò)散段E組成,如圖4.6所(suǒ)示。根據不同的加(jia)工方法,有以下結(jié)構形式:①具有粗鑄(zhù)收縮段的;②具有🛀機(jī)械加工收縮段的(de);③具💜有鐵闆焊接收(shou)縮段的。不同結構(gòu)形式的L1、L2、R1、R2與D、d的關系(xi)如表4.2所⁉️示。
4)文丘裏(li)噴嘴由進口噴嘴(zuǐ)、圓筒形喉部及擴(kuò)散段組成,如✊圖4.7所(suo)示。
5)錐形入口孔闆(pǎn)錐形入口孔闆與(yu)标準孔闆相似,相(xiàng)當于一塊倒裝的(de)标準孔闆,其結構(gòu)如圖4.8所示,取壓方(fang)式爲角接取壓。表(biao)4.2L1、L2、R1、R2與D、d關系
注粗鑄入(rù)口機械加工的入(rù)口粗焊的鐵闆入(rù)口
1±0.25D(100mm<D<150mm)
L1=0.5D±0.05DL1=0.5D±0.05D
2L2=1D或0.25D+250mm兩個量中的(de)小者L2≥D(入口直徑)L2≥D(入(ru)口直徑)
3R1=1.375D+20%R1<0.25DR1=0,焊縫除外(wài)
4R2=3.625d至3.8dR2<0.25DR2=0,焊縫除外
圖4.6經(jing)典文丘裏管
圖4.7文(wen)丘裏噴嘴
圖4.8錐形(xíng)入口孔闆
1一環隙(xi);2-夾持環;3一上遊端(duān)面A;4-下遊端面B;
5-軸線(xian);6-流向;7-取壓口;8-孔闆(pan);
X-帶環隙的夾持環(huan);Y-單獨取壓口
超聲(sheng)波流量計的基本(ben)原理及類型
超聲(sheng)波在流動的流體(ti)中傳播時就載上(shang)流體流速的信息(xī)。因此💔通過接收到(dao)的超聲波就可以(yǐ)檢測出🈲流體的流(liú)速,從而換算成✊流(liu)量。根據檢測的方(fang)式,可分爲傳播速(sù)度差法、多普勒法(fa)、波束偏移法、噪聲(sheng)法及相關法等不(bu)同類型的超聲📞波(bo)流量計。起聲波流(liú)量計是近十幾年(nian)來随着集成電路(lu)技術迅速發展才(cai)開始應用⁉️的一種(zhong)
非接觸式儀表,适(shi)于測量不易接觸(chù)和觀察的流體以(yǐ)及大管徑🙇♀️流量。它(ta)與水位計聯動可(ke)進行敞開水流的(de)流量🐆測量🈲。使用超(chao)聲🔴波流量比不用(yòng)在流體中🐉安裝測(ce)♊量元件故不會改(gǎi)變流體的流動狀(zhuang)态,不産生附加阻(zu)力,儀表的安裝及(jí)檢修均可不影響(xiang)生産管線運行因(yin)而是一種理想的(de)節能型流量計。
*,目(mu)前的工業流量測(ce)量普遍存在着大(dà)管徑、大流量測🈲量(liàng)困🔴難的問題,這是(shi)因爲一般流量計(jì)随着測量管徑的(de)增大會帶來制造(zào)和運輸上的困難(nán),造價提高、能損加(jiā)大、安♉裝不僅這些(xiē)缺點,超聲波流量(liàng)計均可避免。因爲(wèi)各類超聲波流量(liàng)計均可管外安裝(zhuang)、非接觸測流,儀表(biao)造價基本上與被(bèi)測管道口徑大小(xiao)無關,而其它類型(xing)的流量計随着口(kou)徑增加,造價大幅(fu)度增加,故口徑越(yuè)大超聲波流量計(ji)比相同功能其它(tā)類型流量計的功(gōng)能價格比越*。被認(rèn)✂️爲是較好的大管(guǎn)徑流量測量儀表(biǎo),多普勒法超聲波(bo)流🈲量計可測雙相(xiang)介質的流量,故可(ke)用于下水道🈲及排(pai)污水等髒污流的(de)測量。在發電廠中(zhong),用便攜式超聲波(bō)流量計測量水輪(lún)機進水量、汽輪👉機(jī)循環水量等大管(guǎn)徑流量,比🌂過去的(de)皮脫管流速計方(fāng)便㊙️得多。超聲被流(liu)量汁也可用于氣(qi)體測量。管徑的适(shi)用範圍從🚶2cm到5m,從幾(jǐ)米寬的明渠、暗☀️渠(qú)到500m寬的河流都可(ke)适用。
另外,超聲測(cè)量儀表的流量測(cè)量準确度幾乎不(bú)受🤩被🔴測流體溫度(dù)、壓力、粘度、密度等(děng)參數的影響,又可(kě)制成非接觸及便(bian)攜式測量儀表,故(gù)可解決其它類型(xíng)儀表所難以💚測量(liàng)的強腐蝕性、非導(dǎo)電性、放射性及易(yi)燃易爆介質的流(liú)量測量問題。另外(wai),鑒于非接觸測量(liang)特點,再配以合理(li)的電子線路,一台(tai)儀表可适應多種(zhǒng)管徑測量和多種(zhong)流量範圍測量。超(chao)聲波流量計的适(shi)應能力也是其它(ta)儀表不可比拟的(de)。超聲⭐波流量計具(ju)有上述一些優點(diǎn)因此它越來越受(shòu)到重視并🥰且向産(chǎn)品系列化、通用化(hua)發展,現已🔴制成♍不(bú)同聲道的标準❌型(xing)、高溫型、防爆型、濕(shī)式型儀表以适應(ying)不同介質,不同場(chang)合和不同管道條(tiáo)件的流量👣測量。
超(chāo)聲波流量計目前(qián)所存在的缺點主(zhu)要是可測流體的(de)♻️溫度🧑🏽🤝🧑🏻範圍受超聲(sheng)波換能鋁及換能(néng)器與管道之間的(de)耦合材料耐溫程(cheng)度的限制,以及高(gāo)溫下被測流體傳(chuán)聲速♊度的原🐆始數(shu)據不全。目前我國(guo)隻能用于測量200℃以(yi)下的流體。另外,超(chao)聲波流量計的測(ce)量🥰線路比一般流(liu)量計複雜🤞。這是因(yīn)爲,一般工業計量(liang)🌍中液體的流😍速常(chang)常是每秒幾米,而(ér)聲波在液體中的(de)傳播速度約爲1500m/s左(zuo)右,被⛱️測流體流🈲速(sù)(流量)變化帶🔞給🐇聲(sheng)速的變化量zui大也(yě)是10-3數量級.若要⭐求(qiu)測量流速的準确(què)度爲1%,則對聲速的(de)測量準确度需爲(wèi)10-5~10-6數量級,因此必須(xu)有完善的測量線(xiàn)路才能實現,這也(ye)正是超聲波流量(liàng)⭐計隻有在集成🎯電(dian)路技術迅速發展(zhǎn)的✂️前題💋下才能得(de)到實際應用的原(yuan)因。
超聲波流量計(jì)由超聲波換能器(qi)、電子線路及流量(liàng)顯🌏示💃🏻和累積系統(tǒng)三部分組成。超聲(shēng)波發射換能器将(jiāng)電🆚能轉換爲超聲(shēng)㊙️波能量,并将其發(fā)射到被測流體中(zhong),接收器接收到的(de)超聲波信号,經電(dian)子線路放大并轉(zhuǎn)換爲代表流量的(de)電信号供給顯示(shì)和積算儀表進行(hang)顯示和積算。這樣(yàng)就實現了流量的(de)檢測和顯示。
超聲(shēng)波流量計常用壓(yā)電換能器。它利用(yòng)壓電材料🐉的壓電(dian)✍️效應,采用适出的(de)發射電路把電能(néng)加到發射換能器(qi)的壓電元件上,使(shǐ)其産生超聲波振(zhèn)勸。超聲波以某一(yi)角度射入流體中(zhong)傳播,然後由接收(shou)換能器接收,并經(jing)壓電元件變爲電(dian)能,以便檢測。發射(she)㊙️換能器利用🈚壓電(dian)元件的逆壓電效(xiao)應,而接收換能🏒器(qì)則是利用壓💚電效(xiào)應。
超聲波流量計(jì)換能器的壓電元(yuán)件常做成圓形薄(báo)片,沿厚度💯振動。薄(báo)片直徑超過厚度(du)的10倍,以保證振動(dong)的方向性。壓🐕電元(yuan)件材料多采用锆(gào)钛酸鉛。爲固💔定壓(yā)電元件,使🐆超聲波(bō)⛹🏻♀️以合适的角度射(she)入到流體中,需把(bǎ)元🍉件故人聲楔中(zhong),構成換能器整📱體(tǐ)(又稱探🔆頭)。聲楔的(de)材料不僅要求強(qiáng)度高、耐老化,而且(qie)要求超聲波經聲(sheng)楔後能量損失小(xiǎo)即透射系數接近(jìn)1。常用的聲楔🔴材料(liào)是有機玻璃,因爲(wei)它透明,可以觀察(cha)到聲楔中壓電元(yuán)件的組裝情況。另(ling)外✉️,某些橡膠、塑㊙️料(liao)及膠木也可作聲(sheng)楔材料。
超聲波流(liú)量計的電子線路(lu)包括發射、接收、信(xìn)号處理🏃🏻♂️和👨❤️👨顯示電(diàn)路。測得的瞬時流(liú)量和累積流量值(zhi)用數字量或模拟(nǐ)量顯示。
根據對信(xìn)号檢測的原理,目(mù)前超聲波流量計(ji)大緻可分傳播🧑🏾🤝🧑🏼速(sù)度差法(包括:直接(jie)時差法、時差法、相(xiàng)位差法、頻差法)波(bō)束偏移法、多普勒(lè)法、相關法、空間濾(lü)波法及噪聲法等(děng)類型,如圖所示。其(qi)中以噪聲法原理(lǐ)及結構zui簡單,便于(yú)測量和攜帶,價格(ge)便宜但準确度較(jiao)低,适于在流量測(cè)量準确度要求不(bú)高的場合⛱️使用。由(yóu)于直接時差法、時(shí)差法、頻差法和相(xiàng)位⭐差法的基本原(yuan)理都是通過測量(liang)超聲波脈沖順流(liu)和逆流傳報時速(su)度之差♈來反映流(liu)體的流速的,故又(yòu)統💋稱爲傳播速度(dù)差法。其中頻差法(fǎ)和時差法克服了(le)聲速随流體溫度(dù)變化帶來的誤差(cha),準确度較高,所以(yǐ)被廣泛采用。按照(zhao)換能器的配置方(fāng)法不同,傳播速度(dù)🏃♂️差撥又分爲:Z法(透(tòu)過法)、V法(反射法)、X法(fǎ)(交叉法)等。波束偏(piān)移💁法是利用超聲(shēng)波束在流體⛱️中♊的(de)傳播方向随流體(ti)流速變化而産生(sheng)偏移來🏃♀️反映流體(ti)流速的,低流速時(shi),靈敏度☂️很低适用(yòng)性不大.多普勒法(fǎ)是🥵利用聲學多普(pu)勒原理,通過測量(liang)不均勻⛹🏻♀️流體中散(sàn)射體散射的超聲(sheng)波多普
勒頻移來(lai)确定流體流量的(de),适用于含懸浮顆(kē)粒、氣泡💰等流體流(liú)量測量。相關法是(shì)利用相關技術測(ce)量流量✉️,原理上,此(ci)😄法的測量準确度(dù)與流體中的聲速(su)無關,因💘而與流體(tǐ)溫度,濃度等無關(guan),因而測量準确度(dù)高,适用範圍廣。但(dan)🔞相關器價格貴,線(xian)路比較複雜🔞。在微(wēi)處理機普及應用(yòng)後🌈,這個缺點可以(yi)克服。噪聲法(聽音(yin)法)是利用管道内(nèi)流體流動時産生(sheng)的噪聲與流體的(de)流速有關的原理(lǐ),通過檢測噪聲表(biao)示流速或流量值(zhi)。其方法簡單,設備(bei)價格便宜,但準确(que)度低。
以上幾種方(fāng)法各有特點,應根(gēn)據被測流體性質(zhi).流速分布情況、管(guan)路安裝地點以及(ji)對測量準确度的(de)要求等因素進行(hang)選擇。一🤟般說來由(you)于工業生産中工(gong)質的溫度常不能(neng)保💁持恒定💔,故多采(cai)💋用頻差法及時差(chà)法。隻有在管徑很(hen)大時才采用直接(jie)時差法。對✌️換能器(qì)安裝方法的選擇(zé)原則一般是💁:當流(liu)體沿管軸平行流(liu)動時,選用Z法;當流(liú)動方向與管鈾不(bú)平行或管路安裝(zhuāng)地點使換能器安(ān)裝間隔受到限制(zhì)時,采用V法或X法。當(dāng)流場分布不均勻(yun)而表前直管段又(yòu)較短時,也可采用(yong)多聲道(例如雙聲(sheng)道或四聲🛀道)來👨❤️👨克(kè)服流速擾動帶來(lái)的流量測量誤差(chà)。多📞普勒法适于測(ce)量兩相流,可避免(mian)常規儀表由懸浮(fú)粒或氣泡🐆造成的(de)堵塞、磨損、附着而(er)不能運👉行的弊病(bing),因而得以迅速發(fa)🌍展。随着工業的發(fa)展及節能工作的(de)開展,煤油混合(COM)、煤(mei)水泥合(CWM)燃料的輸(shu)送和🚶♀️應用以及燃(ran)料油加水助燃等(děng)節能方法的發展(zhǎn),都爲多普勒超聲(sheng)波流量計應🧡用開(kai)辟廣闊前景。
流量(liang)計的種類很多,一(yi)般市場上用得比(bi)較廣泛的有:電💞磁(ci)流🔞量💁計、渦街流量(liang)計、渦輪流量計、孔(kǒng)闆流量計、V錐流量(liàng)計、金屬轉子流量(liang)計、玻璃轉子流量(liàng)計、旋進旋渦流量(liang)計、橢圓齒輪流量(liàng)計、均速管流量計(ji)、超聲波流量計等(deng)。它們的安裝條件(jian)對直管段的要求(qiú)⚽V錐流量計是zui低,而(ér)電磁、渦🔴街、孔闆等(deng)對直管段要求就(jiu)較高,一般是前5D後(hòu)3D,對于流量計前端(duān)有彎頭、閥門電磁(cí)流量計等的直管(guan)段🧑🏾🤝🧑🏼要求就更🙇🏻高,zui高(gāo)要求直管段是前(qian)50D後5D,因此在選🤩購流(liu)量計時一定要考(kǎo)慮流量計現場安(ān)裝的環境、位置等(děng)因素,從而選擇更(gèng)🛀🏻加适✌️合現場工礦(kuang)的流量計。
現在流(liu)量計所需要的參(can)數:
1、被測量的介質(zhi)
2、被測量介質的溫(wen)度
3、被測量介質的(de)壓力
4、被測量介質(zhì)的流量
5、要求的測(cè)量精度
6、現場工礦(kuàng)情況
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