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> 測量不(bú)同的介質選擇不(bú)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:2026-01-09 浏覽次數(shù):5344
工控摘要:
爲了保(bǎo)證流量儀表在生(shēng)産現場過程中發(fā)揮、zui的使用,流量計(ji)的選擇,必須要根(gen)據生産現場需要(yao)計量的介質而定(dìng)。一、氣體介質,應選(xuǎn)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(guo)300℃,可選氣壓🚶♀️式流量(liang)計。二、石油、柴油等(děng)油品介質,應選擇(ze)的流量計品種是(shì):超聲波流量計。三(sān)、砂漿、電粉漿等大(dà)濃度、固體顆粒含(hán)量大的介質,應選(xuǎn)擇的流量💯計品種(zhong)是🌈:電磁流量計。四(si)、自來水大流量的(de)介質,應選擇的流(liú)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(wō)🏃🏻街流量計、孔闆🔱流(liú)量計等也可以。五(wǔ)、污水、紙漿等渾濁(zhuo)液體介☎️質,應選擇(ze)的流量計品種是(shì):1、超聲波🤟流量計及(jí)智能電磁流量計(ji)。但在選用電磁流(liu)量計時要🈚考慮液(yè)體中不含較多空(kong)氣或氣泡。六、帶有(yǒu)較多氣泡🌈的液體(tǐ)介質,應選📧擇的流(liu)量計品種是:超聲(sheng)波流量計,使用該(gai)類型的流量計測(ce)量帶有氣泡的流(liú)體♊,效果十分好。七(qi)、純淨水、除鹽水等(deng)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(suān)堿内襯的電磁流(liú)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(liang)計、節流式流量計(ji)、細縫流量計、容積(jī)流量計👌、電磁流量(liàng)計、超聲波流量計(jì)和㊙️堰等。
流量測量(liàng)方法和儀表的種(zhong)類繁多,分類方法(fa)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(yu)至今還沒找到一(yi)種對任何流體✉️、任(rèn)何量程、任何流動(dòng)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(ta)的局限性。按測量(liàng)對象劃分就有封(fēng)閉管道和明渠兩(liǎng)大類;按🍓測量目的(de)又可分爲總量測(cè)量和流量測量,其(qí)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(shí)⚽間内流過的總量(liàng)除以該時間的商(shāng)來表示,實際上流(liu)量計通常亦備有(yǒu)累積流量裝置,做(zuò)總量表使用,而總(zǒng)量表亦備有流量(liàng)發🌍訊裝置。因此,以(yǐ)嚴格☎️意義來分流(liú)量計和⚽總量表已(yǐ)無實際意義。
按測(ce)量原理分有力學(xué)原理、熱學原理、聲(shēng)學原理、電學💃🏻原理(li)📧、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(róng)積式流量計、差壓(ya)式流量計、浮子流(liu)量計、渦輪流量計(jì)、電磁流量計、流體(ti)🏃🏻振蕩流量計中的(de)渦街流量計、質量(liàng)流量計和插入式(shì)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(liàng)計是根據安裝于(yu)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(èr)次裝置(差壓轉換(huan)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(kǒng)闆流量計、文丘裏(lǐ)流量計、均速✔️管流(liu)量計等。
二次裝置(zhì)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(tā)已發展爲三化(系(xi)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(ji)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(zu)力式、離心式、動壓(yā)頭式、動壓頭增益(yi)式及射流式幾📱大(dà)類。
檢測件又可按(an)其标準化程度分(fen)爲二大類:标準的(de)和😍非标準的。
所謂(wèi)标準檢測件是隻(zhī)要按照标準文件(jiàn)設計、制造、安裝和(hé)使用🤩,無須經實流(liu)标定即可确定其(qi)流量值和估算測(ce)量誤🥵差。
非标準檢(jian)測件是成熟程度(dù)較差的,尚未列入(ru)标準中的檢測件(jiàn)。
差壓式流量計是(shi)一類應用zui廣泛的(de)流量計,在各類流(liú)量儀表中其使用(yòng)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(jian)下降,但目前仍是(shì)zui重要的一類流量(liàng)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(zhì)今尚無任何一類(lèi)流量計可與之相(xiàng)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(ji)生産。
缺點:
(1)測量精(jing)度普遍偏低;
(2)範圍(wei)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(pēn)嘴等)。
注:一種新型(xíng)産品:引進美國*而(ér)開發的平衡流量(liàng)計,這種流量計的(de)測量精度是傳統(tǒng)節流裝置的5-10倍,*壓(yā)力損失1/3。壓力恢複(fú)快2倍,zui小直管段可(ke)以小至1.5D,安裝和使(shǐ)用方便,大大減少(shao)流體運行⛷️的能力(lì)⭐消耗。
應用概況:
差(chà)壓式流量計應用(yòng)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(ti)方面:單相、混相、潔(jié)淨、髒污、粘性流等(deng);工作狀态方面:常(chang)壓、高壓、真空、常✔️溫(wen)、高溫🌈、低溫等;管徑(jing)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(deng)。它在各工業部門(mén)的用量約占流🔱量(liàng)計全部用量的1/4~1/3。
[編(bian)輯本段]3.2浮子流量(liang)計
浮子流量計,又(you)稱轉子流量計,是(shi)變面積式流量計(ji)的一種,在一根由(you)下向上擴大的垂(chuí)直錐管中,圓形橫(heng)截面的🔞浮子的重(zhong)力是由液體動力(lì)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(shì)僅次于差壓式流(liu)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(liang)儀表的15%~20%。中國産量(liàng)1990年估計在12~14萬台,其(qí)中95%以上爲玻璃錐(zhui)管🏃♀️浮子📐流量計。
特(te)點:
(1)玻璃錐管浮子(zi)流量計結構簡單(dan),使用方便,缺點是(shi)耐壓力低,有玻璃(li)管易碎的較大風(fēng)險;
(2)适用于小管徑(jing)和低流速;
(3)壓力損(sun)失較低。
[編輯本段(duan)]3.3容積式流量計
容(róng)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(cì)數來測量流體體(tǐ)積總量。
容積式流(liú)量計按其測量元(yuán)件分類,可分爲橢(tuǒ)圓齒輪流量計、刮(gua)闆流量計、雙轉子(zi)流量計、旋轉活塞(sai)流量計、往複活塞(sāi)流量📧計、圓盤流量(liang)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(gao);
(2)安裝管道條件對(duì)計量精度沒有影(ying)響;
(3)可用于高粘度(dù)液體的測量;
(4)範圍(wei)度寬;
(5)直讀式儀表(biao)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(fu)雜,體積龐大;
(2)被測(ce)介質種類、口徑、介(jiè)質工作狀态局限(xian)性較大;
(3)不适用于(yú)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(chǎn)生噪聲及振動。
應(ying)用概況:
容積式流(liú)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(cháng)應用于昂貴介質(zhì)(油☁️品、天然氣等)的(de)總量測量。
工業發(fa)達國家近年PD流量(liàng)計(不包括家用煤(méi)氣表和💜家用水⛹🏻♀️表(biao))的銷售金額占流(liu)量儀表的13%~23%;我國約(yue)占20%,1990年産量🥵(不包括(kuo)家用煤氣表)估計(jì)爲34萬台,其中橢圓(yuan)齒輪式和腰輪式(shi)分别約占70%和20%。
[編輯(jí)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(dao)出流量或總量的(de)儀表。
一般它由傳(chuan)感器和顯示儀兩(liang)部分組成,也可做(zuò)成整🥵體式。
渦輪流(liu)量計和容積式流(liu)量計、科裏奧利質(zhi)量流量計㊙️稱爲流(liú)♋量💃計中三類重複(fu)性、精度*的産品,作(zuo)爲類型流📞量計之(zhī)一,其産品已發展(zhan)爲多品種、多系列(liè)批量生産的規模(mó)✉️。
優點:
(1)高精度,在所(suo)有流量計中,屬于(yú)zui的流量計;
(2)重複性(xìng)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(quē)點:
(1)不能長期保持(chi)校準特性;
(2)流體物(wù)性對流量特性有(yǒu)較大影響。
應用概(gài)況:
渦輪流量計在(zai)以下一些測量對(duì)象獲得廣泛應用(yong):石油、有機液體、無(wu)機液、液化氣、天然(rán)氣和低溫流體統(tong)在歐洲和美國,渦(wō)輪流量計在用量(liang)上是僅次于孔闆(pǎn)流量計的天然計(ji)💛量儀表,僅荷蘭在(zài)天然氣管線上就(jiù)采用了2600多台🏒各種(zhǒng)尺寸,壓力從0.8~6.5MPa的氣(qi)體渦輪流量計,它(tā)們已成爲優良🙇♀️的(de)天然氣計量儀表(biǎo)。
[編輯本段]3.5電磁流(liu)量計
電磁流量計(ji)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(yi)解決其它流量計(ji)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(yǒu)重大突破,使它成(cheng)爲應用📐廣泛💔的一(yī)類流量計,在流量(liàng)儀表中其使用量(liang)百分數不斷上升(sheng)。
優點:
(1)測量通道是(shi)段光滑直管,不會(huì)阻塞,适用于測量(liang)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(shi),節能效果好;
(3)所測(ce)得體積流量實際(ji)上不受流體密度(du)、粘度、溫度、壓😄力和(he)電導💋率變化的明(míng)顯影響;
(4)流量範圍(wei)大,口徑範圍寬;
(5)可(ke)應用腐蝕性流體(ti)。
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(jiao)高溫度。
應用概況(kuang):
電磁流量計應用(yong)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(jiang)液和黑液,化學工(gong)業的強腐蝕🏒液,有(yǒu)色冶金工業的礦(kuàng)漿;小口徑、微小口(kǒu)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(fei)流線型遊渦🈲發😄生(sheng)體,流體在發生體(tǐ)兩側交替地分離(li)釋放出兩✉️串規💛則(zé)地交錯排列的遊(you)渦的儀表。
渦街流(liu)量計按頻率檢出(chū)方式可分爲:應力(li)式、應變式、電⛹🏻♀️容式(shi)、熱敏式、振動體式(shi)、光電式及超聲式(shì)等。
渦街流量計是(shì)屬于zui年輕的一類(lei)流量計,但其發展(zhan)迅速,目前😘已成爲(wei)通用的一類流量(liang)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(fan)圍度寬;
(5)壓損小。
缺(quē)點:
(1)不适用于低雷(léi)諾數測量;
(2)需較長(zhang)直管段;
(3)儀表系數(shu)較低(與渦輪流量(liàng)計相比);
(4)儀表在脈(mo)動流、多相流中尚(shang)缺乏應用經驗。
[編(bian)輯本段]3.7超聲波流(liú)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(zuo)用以測量流量的(de)儀表。
根據對信号(hao)檢測的原理超聲(shēng)流量計可分爲傳(chuan)播速🔞度🏃♂️差法(直接(jie)時差法、時差法、相(xiang)位差法和頻差法(fa))、波束偏移🌈法、多普(pu)勒法、互相關法、空(kōng)間濾法及噪聲法(fǎ)等。
超聲流量計和(he)電磁流量計一樣(yang),因儀表流通通道(dao)未🐪設💋置任何🌈阻礙(ai)件,均屬*流量計,是(shì)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(shì)發展迅速💃的一類(lèi)流量計之一。
優點(dian):
(1)可做非接觸式測(ce)量;
(2)爲無流動阻撓(nao)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(neng)用于清潔液體和(hé)氣體;而多普勒🈚法(fa)隻🌍能用于測量含(hán)有一定量懸浮顆(kē)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(tǐ)和氣體。典型應用(yong)有工廠💰排放液、:怪(guài)液、液化天然氣等(deng);
(2)氣體應用方面在(zai)高壓天然氣領域(yu)已有使用良好💛的(de)㊙️經驗;
(3)多普勒法适(shì)用于異相含量不(bú)太高的雙相流體(ti),例🈲如:未🐉處⛹🏻♀️理污水(shuǐ)、工廠排放液、髒流(liu)程液;通常不适用(yong)于非常清潔的液(ye)體。
[編輯本段]3.8科裏(li)奧利質量流量計(jì)
科裏奧利質量流(liú)量計(以下簡稱CMF)是(shi)利用流體在振動(dong)♊管🌈中流動時,産生(shēng)與質量流量成正(zhèng)比的科裏奧💃🏻利力(li)原理制成✏️的一種(zhong)直接式質量流量(liang)儀表。
我國CMF的應用(yòng)起步較晚,近年已(yǐ)有幾家制造廠(如(ru)太行儀🙇🏻表廠)自行(hang)開發供應市場;還(hái)有幾家制造廠組(zu)建合資企業或引(yin)用生産🐪系列儀表(biǎo)。
熱式氣體質量流(liú)量計
熱式流量計(jì)傳感器包含兩個(ge)傳感元件,一個速(sù)度傳感器和㊙️一個(gè)溫度傳感器。它們(men)自動地補償和校(xiào)正氣體溫度變化(huà)。儀表的👈電加熱部(bù)分将速度傳感器(qì)加熱到高于工況(kuang)溫💜度的某一個定(ding)值,使速度傳感器(qì)和測量工況溫度(dù)的傳感器之間形(xíng)成恒定溫🎯差。當保(bǎo)持溫差不變時,電(dian)加熱消耗的能量(liàng),也可以說熱消散(san)值,與流過氣體的(de)質量流量成正比(bi)。
熱式氣體質量流(liu)量計即MassFlowMeter(縮寫爲MFM),它(ta)是氣體流量計量(liang)🔴中新型儀表,區别(bié)于其它氣體流量(liàng)計不需要進🈲行壓(yā)力和溫度修正,直(zhí)接測量氣體的質(zhì)量流量,一🚶♀️支傳感(gǎn)器可以做到量程(chéng)從極低到高量程(chéng)。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(liàng)計是用于測量和(he)控制氣體質量流(liú)量👣的新型儀表。可(kě)用于石油、化工、鋼(gang)鐵、冶金、電力、輕工(gōng)、醫🥵藥、環保等工業(yè)部門的空氣、烴類(lei)氣體、可燃性氣🐅體(ti)、煙道氣體的監測(cè)。
特點
可靠性高重(zhòng)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(pái)出的煙氣流速測(cè)🐇量💛
•煅燒爐煙道氣(qi)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(cè)量•加熱通風和空(kōng)調系統中的氣體(tǐ)✍️流量測量
•熔劑回(hui)收系統氣體流量(liàng)測量•燃燒鍋爐中(zhong)燃燒氣體流量💃測(cè)量
•天然氣、火炬氣(qi)、氫氣等氣體流量(liang)測量
•啤酒生産過(guò)程中二氧化碳氣(qi)體流量測量
•水泥(ní)、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(zhuang)敞開渠道測量自(zi)📞由🏃🏻♂️表面自然流的(de)流量儀表。
非滿管(guǎn)态流動的水路稱(chēng)作明渠,測量明渠(qú)中水流💯流量的稱(chēng)作明渠流量計(openchannelflowmeter)。
明(míng)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(shuǐ)引水渠;火電廠㊙️引(yin)水和排🤩水渠、污水(shuǐ)治理流入和排放(fang)渠;工礦企業水排(pai)🔴放以及水利工程(chéng)和🤞農業灌溉用渠(qú)道。有人估🆚計1995台,約(yuē)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(yan)制适用于石油輸(shū)送管線低導🌈電液(ye)體流量測量的靜(jing)電流量計。
靜電流(liu)量計的金屬測量(liang)管絕緣地與管系(xì)連接,測量電容器(qi)上靜電荷便可知(zhī)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(liàng)管🔞儀表的實流試(shì)驗,試驗表明流量(liang)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(ji)于流體的動量和(he)壓力作用于儀❗表(biao)腔體産生的變形(xíng),測量複合效應的(de)變形求取流量。本(běn)儀表由👅美國GMI工程(cheng)和管理學院開發(fa),已申請兩項。
4.3轉速(su)表式流量傳感器(qi)
(tachmetricflowratesensor)
它是由俄羅斯科(ke)學工程中心工業(ye)儀表公司開發‼️,是(shì)基于懸浮效應理(lǐ)論研制的。該儀表(biǎo)已在若幹現場成(cheng)功的💘應用(例如在(zài)核電站安裝2000餘台(tai)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(yí)表應用和發展動(dong)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(lie)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(he)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(pi)勞損壞,加強抗振(zhen)動幹擾能力等。
5.2電(dian)磁流量計(EMF)
EMF從50年代(dài)初進入工業應用(yòng)以來,使用領域日(rì)益擴展,80年代後期(qī)♈起在各國流量儀(yi)表銷售金額中已(yi)占16%~20%。
我國近年發展(zhan)迅速,1994年銷售估計(jì)爲6500~7500台。國内已生産(chan)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(nian)代後期起在各國(guó)流量🤟儀表🏃銷售🤟金(jīn)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(wēi)力巴流量計
威立(lì)巴流量計計采用(yong)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(zhi),流量計發展到今(jin)天雖然已日趨成(chéng)熟,但其種類💛仍然(ran)極其繁多,至今尚(shàng)無一種對于任何(he)場合都适用的流(liú)量❓計。
每種流量計(ji)都有其适用範圍(wei),也都有局限性。這(zhe)就要求我♊們👅:
(1)在選(xuan)擇儀表時,一定要(yao)熟悉儀表和被測(cè)對象兩方面的情(qing)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(ya)式流量計
差壓式(shi)流量計(以下簡稱(chēng)DPF或流量計)是根據(jù)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(yǔ)管道的幾何尺寸(cùn)來測量流量的儀(yí)表。DPF由一次✂️裝置(檢(jiǎn)測件)和二次裝✏️置(zhi)(差壓轉換和流量(liang)🐆顯示儀表)組成。通(tōng)常🐪以檢測件的型(xíng)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(diàn)子、機電一體式差(cha)壓計,差壓變送器(qi)和流量顯示及計(ji)算儀表,它已發展(zhǎn)爲三化(系列化、通(tōng)用化及标準化)程(cheng)度很高的種類規(guī)格龐雜的一大♌類(lèi)儀表。差壓計既可(kě)用于測量流量參(can)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(kě)分爲節流式、動壓(yā)頭式、水力阻力式(shi)、離心式、動壓增益(yi)式和射流式等幾(jǐ)大類,其中以節流(liu)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(he)非标準型⚽兩大類(lei)。所謂标準節流裝(zhuang)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(què)定其流量值并估(gu)算流量測量誤差(chà),非标準節流裝置(zhì)是成熟程度⛹🏻♀️較差(cha),尚未🎯列入标準文(wén)件中的檢測件。
标(biāo)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(dài),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(jiē)流裝置--孔闆和噴(pen)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(zhǔn)孔闆亦曾🔞稱爲ISAl932孔(kǒng)闆。節流裝置結構(gou)形式的标準化有(you)很深遠的意義,因(yīn)爲隻有節流裝置(zhi)結構形式标準化(huà)了,才有可能把上(shàng)衆多研究成果🧑🏾🤝🧑🏼彙(hui)集到🐕一起,它促進(jin)檢測件的理論🛀和(hé)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(zheng)式通過标準ISO5167,至此(ci)流量測💘量節流裝(zhuāng)置*個标準誕生了(le)。ISO5167總結了幾十年來(lái)上對🍉爲數有限的(de)幾種節流裝置(孔(kong)闆、噴嘴和文丘裏(lǐ)管🐆)的理論與試驗(yan)的研究成🐕果,反映(ying)了此類檢測件的(de)當代科學與生産(chǎn)的技術水平。但是(shì)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(yào)有以下幾個方面(mian)。
1)ISO5167試驗數據的陳舊(jiu)性ISO5167中采用的數據(ju)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(xīn)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(dai)美國和歐☎️洲都進(jìn)行🛀🏻大規模的試驗(yàn),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(zhu)要原因是對直管(guan)段長度的規定有(you)不同✂️意見,這個問(wèn)題應是ISO5167修訂的主(zhǔ)要問題之一。
3)ISO5167中各(gè)項規定的科學性(xing)問題影響節流裝(zhuang)置流出系數的因(yin)素特⁉️别多,主要有(yǒu)孔徑與管徑的比(bi)值β、取壓裝置、雷諾(nuo)🔴數、節流件💃安裝🐆偏(pian)心度、前後阻流件(jian)類型及直管段長(zhang)度、孔闆入口邊緣(yuan)尖銳度、管壁粗糙(cāo)度🧡、流體流動湍流(liu)度等㊙️,衆多因素影(yǐng)響錯綜複雜,有的(de)參數難以直🏃♀️接測(ce)量,因此标準中有(yǒu)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(liàng)專家斯賓塞(E.A.Spencer)提出(chū)一系列應重新檢(jian)讨的問題,如孔闆(pan)平直度、同心度、直(zhi)角邊緣尖銳度、管(guǎn)道粗糙度、上遊流(liú)速分布及流😍動調(diao)整器的作用等。
4)關(guan)于節流式DPF測量度(du)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(yi)義重大。曆次學術(shù)會議認爲必須使(shi)🐕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(he)歐洲開始進行大(da)規模的孔闆流量(liàng)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(tǒng)計處理技術進行(hang)新一輪的範圍廣(guǎng)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(yuan)會草案,它在‼️技術(shu)内容與編輯上都(dou)有很大改動,是一(yi)📞份全新的标準。本(běn)來預定于2026年1月在(zai)㊙️美國丹佛💜舉行的(de)ISO/TC30/SC2會議上審查通過(guò)爲DIS(标準草案),但是(shì)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(bān)布尚不得而知。ISO5167新(xin)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(shi)✍️)代替Stolz計算式,另一(yī)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(wǒ)們通常稱ISO5167(GB/T2624)中所列(lie)節流裝置爲标準(zhǔn)節流裝置,其🈲他的(de)都稱爲非标準節(jie)流裝置,應該指出(chū),非标準節流裝置(zhì)不僅是指那些節(jiē)流裝置結構與标(biāo)難節流裝置相異(yì)的,如果标準節流(liú)裝🚶置在偏😘離标準(zhun)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(zai)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(pǎn),錐形入口孔闆,雙(shuang)重孔闆,雙斜孔闆(pan),半👉圓❄️孔🌈闆等;
2)髒污(wū)介質用圓缺孔闆(pǎn),偏心孔闆,環狀孔(kǒng)闆,楔形孔闆,彎✔️管(guǎn)節流件等;
3)低壓損(sun)用羅洛斯管,道爾(er)管,道爾孔闆,雙重(zhong)文丘裏噴嘴👨❤️👨,通用(yong)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(xiàn)性孔闆);
7)毛細管節(jiē)流件層流流量計(ji);
8)脈動流節流裝置(zhi);
9)臨界流節流裝置(zhi)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(ran)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(bào)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(xiāo)售量在流量儀表(biǎo)‼️總🏒量中台數占50%-60%(每(mei)年約百萬台),金額(é)占30%左右。我國銷售(shou)台數約占流量儀(yi)表總量(不包括*表(biao)和家用♌水表及玻(bo)璃管浮子流量計(ji))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(nèi)的節流件時,如圖(tu)4.1所示,流速将在節(jiē)流件處形成局部(bu)收縮,因而流速增(zēng)🥵加,靜壓力💔降低,于(yú)是在節流件前後(hou)便産生了壓差。流(liú)體流量💚愈大,産生(sheng)的壓差愈大,這樣(yàng)可依據壓差來衡(heng)量流量的大小。這(zhè)種測量方法⛱️是以(yi)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(bu)僅與流量還與其(qi)他許多因素有關(guan),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(liang)下産生的壓差也(ye)🌈是不同的。
圖4.1孔闆(pǎn)附近的流速和壓(yā)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(shu);
ε--可膨脹性系數;
β--直(zhi)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(cān)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(liang)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(zhang)的影響。标準規定(dìng)管道内徑D必須實(shí)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(jìng)偏差會對節流件(jiàn)上遊通道造成不(bu)正常節流現象所(suǒ)帶♻️來的嚴重影響(xiǎng)。因此,當不是成套(tao)供應節流裝置時(shí),在現場配管應充(chong)分注意這個問題(ti)。
2)ρρ在流量方程中與(yǔ)P是處于同等位置(zhi),亦就是說,當追求(qiu)差壓變送✌️器高精(jīng)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(tái)高精度差壓變送(song)器。實際上差壓變(biàn)送器能否接受到(dao)真實的差壓值還(hai)決定♊于一系列♊因(yin)素,其中正确的取(qǔ)壓孔及引壓管線(xiàn)🏃♀️的制造🍓、安裝及使(shi)用是⛹🏻♀️保證獲♊得真(zhen)實差壓值的關鍵(jiàn)🌈,這些影響✍️因素很(hěn)多是難以定量或(huo)定性确定的,隻有(you)加強制造及安裝(zhuang)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(zhuang),不❄️經校🔆準🐪使🌈用),在(zài)現場使用時zui複雜(za)的情況出現在實(shi)際的C值與标準确(què)定的⛹🏻♀️C值不相符合(he)。它們的偏離是由(yóu)設計、制造、安裝及(ji)♻️使用一✨系列因素(su)造成的。應該明确(què),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(shi)難以*這種要求的(de)。
應該指出,與标準(zhun)條件的偏離,有的(de)可定量估算(可進(jin)行修正),有的隻能(neng)定性估計(不确定(ding)度的幅值與💯方向(xiàng))。但是✍️在現實中,有(yǒu)時♍不僅是一個條(tiao)件偏離,這就帶來(lái)🔱非常複雜的情況(kuàng),因爲🌐一般資料中(zhong)隻介紹某一條件(jiàn)‼️偏離引起的誤差(cha)。如㊙️果許多條🌈件同(tong)時偏離,則缺少相(xiàng)關的資料可查。
2)ε可(kě)膨脹性系數ε是對(dui)流體通過節流件(jian)時密度發生變化(hua)而引起的流出系(xi)數變化的修正,它(tā)的誤差由兩部分(fèn)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(chà)。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(shi)流量計分類如表(biao)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(an)産生差壓的作用(yong)原理分類1)節流式(shì);2)動壓頭式;3)水力阻(zu)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(biāo)準孔闆;2)标準噴嘴(zui);3)經典文丘裏管🔞;4)文(wén)🧑🏾🤝🧑🏼丘裏噴嘴;5)錐形入(rù)口孔闆;6)1/4圓孔闆;7)圓(yuán)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(zhi);17)臨界流節流裝置(zhi)
按用途分類1)标準(zhǔn)節流裝置;2)低雷諾(nuo)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(guǎn)徑節流裝置;6)寬範(fan)圍度節流裝置;7)臨(lín)界☔流節流裝置;
3.1按(an)産生差壓的作用(yong)原理分類
1)節流式(shì)依據流體通過節(jiē)流件使部分壓力(li)能轉變爲動☎️能以(yǐ)産生差壓的原理(lǐ)工作,其檢測件稱(chēng)
之爲節流裝置,是(shi)DPF的主要品種。
2)動壓(yā)頭式依據動壓轉(zhuǎn)變爲靜壓的原理(lǐ)工作,如均速管流(liú)量計🔞。
3)水力阻力式(shi)依據流體阻力産(chǎn)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(xin)式依據彎曲管或(huò)環狀管産生離心(xin)力原理形成的壓(yā)差工作,如彎管流(liú)量計,環形管流量(liang)
計等。
5)動壓增益式(shì)依據動壓放大原(yuan)理工作,如皮托-文(wén)丘裏管。
6)射流式依(yi)據流體射流撞擊(ji)産生原理工作,如(rú)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(zhi)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(ru)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(liu)孔的兩個邊緣均(jun)符合🧑🏽🤝🧑🏻直角邊緣孔(kong)🔞闆上遊邊緣的特(tè)性,且孔闆全部厚(hòu)度不超過節❓流孔(kong)的厚度。
圖4.2标準孔(kong)闆
圖4.3孔闆的三種(zhong)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(mian)由垂直于軸的平(ping)面、廓形爲圓周的(de)兩段弧線所确定(dìng)的收縮段、圓筒形(xíng)喉部和凹槽組㊙️成(cheng)的噴嘴。ISA1932噴嘴的取(qu)壓方式僅角接取(qǔ)壓一種。
圖4.4ISA1932噴嘴
b.長(zhang)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(hou)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(li)管由入口圓筒段(duan)A、圓錐收縮段B、圓筒(tǒng)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(jie)構形式:①具有粗鑄(zhù)收縮段的;②具有機(ji)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(lǐ)噴嘴由進口噴嘴(zui)、圓筒形喉部及擴(kuo)散段組成,如圖🔴4.7所(suǒ)示。
5)錐形入口孔闆(pǎn)錐形入口孔闆與(yǔ)标準孔闆相似,相(xiang)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(fāng)式爲角接取壓。表(biǎo)✂️4.2L1、L2、R1、R2與D、d關系
注粗鑄入(ru)口機械加工的入(rù)口粗焊的鐵闆入(ru)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(rù)口直徑)
3R1=1.375D+20%R1<0.25DR1=0,焊縫除外(wai)
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(wén)丘裏噴嘴
圖4.8錐形(xing)入口孔闆
1一環隙(xi);2-夾持環;3一上遊端(duan)面A;4-下遊端面B;
5-軸線(xiàn);6-流向;7-取壓口;8-孔闆(pǎn);
X-帶環隙的夾持環(huán);Y-單獨取壓口
超聲(sheng)波流量計的基本(ben)原理及類型
超聲(shēng)波在流動的流體(ti)中傳播時就載上(shang)流體流速的信息(xi)。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(su)度差法、多普勒法(fa)、波束偏💋移法、噪聲(sheng)法及相關法等不(bú)同類👉型的超聲波(bō)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(chu)和觀察的流體以(yi)及大管徑流量。它(tā)與水位計聯動可(kě)進行敞開水❗流的(de)流量測量。使用超(chao)聲♍波流量比不用(yong)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(zǔ)🌏力,儀表的安裝及(ji)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(ji)随着測量管徑的(de)增大會帶來制造(zào)和運輸上的困難(nan),造價提高、能損加(jiā)大、安裝不僅這些(xiē)缺點,超聲波流量(liang)計均可避免。因🔞爲(wei)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(bei)測管道口徑大小(xiao)🌈無關,而其它類型(xíng)的流量計随着口(kǒu)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(ta)類型流量計的功(gong)能價格比越*。被㊙️認(rèn)✍️爲是較好的大管(guan)徑流量測量儀表(biǎo),多普勒法超聲波(bo)流量計♉可測雙相(xiàng)介質的流量,故👌可(kě)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(qì)體測量。管徑的适(shì)用範圍從2cm到5m,從幾(ji)米寬的明渠、暗☁️渠(qú)到500m寬的🌐河流都可(ke)适用。
另外,超聲測(ce)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(ke)制成非接觸及便(biàn)攜式測量儀表,故(gu)可解決其它類型(xíng)儀表所難以♍測量(liang)的強腐蝕♊性、非導(dao)電性、放射性及易(yì)燃易爆介質的流(liú)量測量問題。另外(wai),鑒于非接觸測量(liàng)特點,再配以合理(li)的電子線路,一台(tái)儀表可⛷️适應多種(zhong)管♉徑測量和多種(zhǒng)流量範圍測量。超(chāo)👅聲波流量計的适(shì)應能力也是其它(tā)儀表不可比拟的(de)。超聲波流量計具(jù)有上述一些優點(dian)因此它越來越受(shou)到重視并且向産(chǎn)品系列化、通用化(huà)發展,現已制成💯不(bu)同聲道的标準💛型(xing)、高溫型、防爆型、濕(shī)式型儀表以适應(yīng)不同介質,不同場(chang)合和不同管道條(tiáo)件的流量測量。
超(chao)聲波流量計目前(qian)所存在的缺點主(zhu)要是可測流體的(de)溫度範圍受超聲(shēng)波換能鋁及換能(néng)器與管道之間的(de)耦🏒合材料耐溫程(chéng)度的限制,以及高(gāo)溫下被測流體傳(chuan)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(chāo)聲波流量計的測(ce)量線路比一般💰流(liú)量計複雜。這是因(yin)爲,一般工業計量(liang)中液體的流速常(cháng)常是每秒幾😍米,而(er)聲波在液體中的(de)傳播速🌈度約爲✏️1500m/s左(zuǒ)右,被測流體流速(su)(流量)變化帶給聲(shēng)速的變化量zui大也(yě)是10-3數量級.若要求(qiú)測量流速🚩的準确(que)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(xian)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(zhan)的前題下才能得(de)到實際應用的🈚原(yuán)因。
超聲波流量計(jì)由超聲波換能器(qì)、電子線路及流量(liang)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(diàn)子線路放大并轉(zhuǎn)換爲代表流量的(de)電信号供給顯示(shi)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(sheng)波流量計常用壓(yā)電換能器。它利用(yong)壓電材料♋的壓電(diàn)💞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(zhen)勸。超聲波以某一(yī)角度射入流體中(zhōng)傳播,然後由接收(shou)換能器接收👅,并經(jing)壓電元件變爲電(diàn)能,以便檢測。發射(shè)換能器利用壓電(diàn)元件的逆壓電效(xiao)應,而接收換能🌈器(qi)則是利用壓電效(xiao)應。
超聲波流量計(ji)換能器的壓電元(yuán)件常做成圓形薄(bao)片,沿厚度振動。薄(bao)片直徑超過厚度(dù)的10倍,以保證振動(dong)的方向性。壓電元(yuan)件材料多采用锆(gao)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(ba)元件故人聲楔中(zhōng),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(qiě)要求超聲波經聲(shēng)楔後能量損失小(xiao)即透射系數接✌️近(jìn)1。常🙇🏻用的聲楔材料(liào)是有機玻璃,因爲(wèi)它透明,可以觀察(cha)到聲楔中壓電元(yuán)件的組裝情況。另(lìng)外,某些橡膠、塑料(liao)及膠木也可作聲(sheng)楔材料。
超聲波流(liu)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(liu)量和累積流量值(zhi)用數字量或模拟(nǐ)量顯示。
根據對信(xin)号檢測的原理,目(mu)前超聲波流量計(jì)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(lǜ)波法及噪聲法⭐等(děng)類型,如圖所示。其(qí)中以噪聲法原💁理(lǐ)及結構zui簡單,便于(yú)測量和攜帶,價格(gé)便宜但準确度較(jiao)低,适于在流量測(cè)量準确度要求不(bu)高的場合🙇♀️使用。由(you)于直接時差法、時(shí)差法、頻差法和相(xiàng)位✊差法❓的基本原(yuán)理都是通過測🌏量(liang)超聲波🐅脈沖順流(liú)和逆流傳報時速(su)度之差來反映流(liú)體的流速🔞的,故又(you)統稱爲傳播速度(du)差法。其中頻差法(fǎ)和時差法克服了(le)聲速随流體溫度(du)變化帶來的誤差(chà),準确度較高,所🏃♀️以(yǐ)被廣泛采用。按照(zhao)換能器🏒的配置方(fang)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(fa)(交叉法)等💞。波束偏(pian)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(shēng)偏移來🌈反映流體(tǐ)流速的,低流速時(shi),靈敏度很低适用(yong)性不大.多普勒法(fa)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(shēng)波多普🏃🏻♂️
勒頻移來(lái)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(shi)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(sù)無關,因而與流體(ti)溫度,濃度等🧑🏽🤝🧑🏻無關(guan),因而測量準确度(du)高,适用範圍廣。但(dàn)相關器價格貴,線(xiàn)路比較複雜。在微(wei)處理機👨❤️👨普及應用(yòng)後,這個缺點可以(yi)克服。噪聲🤩法(聽音(yīn)法)是💯利用管道内(nei)流體🌐流動時産生(shēng)的噪聲與流體的(de)流速有關的原理(lǐ),通過檢測噪聲表(biǎo)示流速或流量值(zhi)。其方法簡單,設備(bèi)價格便宜,但準确(que)度低。
以上幾種方(fāng)法各有特點,應根(gen)據被測流體性質(zhì).流💃🏻速🏃♂️分💜布情🐕況、管(guǎn)路安裝地點以及(jí)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(gōng)質的溫度常不能(néng)保持恒定,故多采(cǎi)用頻差法及時差(cha)法。隻有在管徑很(hěn)大時才采用直接(jiē)🌈時差法。對💁換能器(qi)安裝方法的選擇(ze)原則一般是:當流(liú)體沿管軸平行流(liú)動時,選用Z法;當流(liu)動方向與管鈾不(bu)平行❤️或管路安裝(zhuāng)地點使換能器安(an)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(yún)而表前直管段又(you)🔴較短時,也可采用(yong)多聲道(例如雙聲(shēng)道或四聲道)來💘克(kè)服流速擾動帶來(lái)的流量測量誤差(cha)。多☎️普勒法适于測(ce)量兩相流,可避免(miǎn)常規儀表由懸浮(fú)粒或氣泡造成的(de)堵塞、磨損、附着而(ér)不能運行的弊病(bìng),因而得以迅速發(fa)🔴展。随着工業的發(fā)展及節能工作的(de)開展,煤油混合(COM)、煤(méi)水泥合(CWM)燃料的輸(shū)送和應用以及燃(rán)料油加水助燃等(děng)節能方法的發展(zhan),都爲多普勒超聲(shēng)波流量計應用開(kai)辟廣闊前景。
流量(liang)計的種類很多,一(yī)般市場上用得比(bǐ)較廣泛的🌏有:電磁(cí)流量♌計、渦街流量(liang)計、渦輪流量計、孔(kong)闆流量計、V錐流量(liàng)㊙️計、金💁屬轉💰子流量(liang)計、玻璃轉子流量(liang)計、旋進旋渦⛹🏻♀️流量(liàng)計、橢圓齒輪流量(liàng)計、均速管流量計(jì)、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(hou)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(liú)量計時一定要💋考(kao)慮流量🔴計現場安(an)裝的環境、位置等(děng)因🔴素,從而選擇更(geng)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(wēn)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(ce)量精度
6、現場工礦(kuàng)情況
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