目前流量的測量方法

2022-05-07 12:51:04 字數 4621 閱讀 3311

目前工業上常用的流量計儀表種類繁多,按其工作原理大致可分為:容積式,壓差式,流體阻力式,速度式流量計等幾大類。

一,容積式流量計

容積式流量計又稱定排量流量計,簡稱pd流量計,在流量儀表中是精度最高的一類。它利用機械測量元件把流體連續不斷地分割成單個已知的體積部分,根據測量室逐次重複地充滿和排放該體積部分流體的次數來測量流體體積總量。

容積式流量測量是採用固定的小容積來反覆計量通過流量計的流體體積.所以,在容積式流量計內部必須具有構成乙個標準體積的空間,通常稱其為容積式流量計的 「計量空間」或「計量室」.這個空間由儀表殼的內壁和流量計轉動部件一起構成.容積式流量計的工作原理為:流體通過流量計,就會在流量計進出口之間產生一定的壓力差.流量計的轉動部件(簡稱轉子)在這個壓力差作用下特產生旋轉,並將流體由入口排向出口.在這個過程中,流體一次次地充滿流量計的「計量空間」,然後又不斷地被送往出口.在給定流量計條件下,該計量空間的體積是確定的,只要測得轉子的轉動次數.就可以得到通過流量計的流體體積的累積值。常用的有橢圓齒輪流量計,腰輪轉子流量計和比較新型流量計。

優點:計量精度高; 安裝管道條件對計量精度沒有影響; 可用於高粘度液體的測量; 範圍度寬; 直讀式儀表無需外部能源可直接獲得累計,總量,清晰明了,操作簡便。

缺點:結果複雜,體積龐大;被測介質種類、口徑、介質工作狀態侷限性較大;不適用於高、低溫場合;大部分儀表只適用於潔淨單相流體; 產生雜訊及振動。

壓差式式流量計是利用伯努利方程原理來測量流量的流量儀器。在氣體的流動管道上裝有乙個節流裝置,其內裝有乙個孔板,中心開有乙個圓孔,其孔徑比管道內徑小,在孔板前燃氣穩定的向前流動,氣體流過孔板時由於孔徑變小,截面積收縮,使穩定流動狀態被打亂,因而流速將發生變化,速度加快,氣體的靜壓隨之降低,於是在孔板前後產生壓力降落,即差壓(孔板前截面大的地方壓力大,通過孔板截面小的地方壓力小)。差壓的大小和氣體流量有確定的數值關係,即流量大時,差壓就大,流量小時,差壓就小。

流量與差壓的平方根成正比。 差壓式流量計是根據安裝於管道中流量檢測件產生的差壓,已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來計算流量的儀表

壓差式流量計根據不同應用選用不同節流件:

標準孔板

標準孔板是目前唯一不用實流標定的節流裝置,具有低成本,可複製,精度可溯源等優勢。這種測量方法是以流動連續性方程(質量守恆定律)和伯努利方程(能量守恆定律)為基礎的,sailsors採用的節流件符合iso 5167-2.03和gb/t 2624-93。

應用的壓強範圍:2.5mpa ~10mpa,取決於密封壓力等級。

應用的溫度範圍:-40℃~450℃

管道直徑(mm):φ50~φ500

系統精度:±0.5~2.5%(與現場工況有關)

管段式v型錐

節流件為乙個懸掛在管道**的錐形體。流體在節流元件的作用下,經過"非穩定流→整流→穩定流"的過程,因此v形錐在擾動流體中也能取得穩定和精確的差壓值;另乙個優點是,由於流體在經過v型節流件時產生的邊界效應使骯髒流體不能

磨損節流件,使v形錐具有長期的穩定性,無需重複標定。

應用的壓強範圍:0.25mpa ~42mpa,取決於密封壓力等級。

應用的溫度範圍:-196℃~850℃

管道直徑(mm):φ15~φ3000

系統精度:±0.3~0.5%(與現場工況有關)

插入式v型巴

子彈頭截面形狀的v型探頭能產生精確的壓力分布, 固定的流體分離點;位於探頭側後兩邊、流體分離點之前的低壓取壓孔,可以生成穩定的差壓訊號,並且有效防堵。內部一體化結構能避免訊號滲漏提高探頭結構強度,保持長期高精度。

應用的壓強範圍:0.65mpa ~42mpa,取決於密封壓力等級。

應用的溫度範圍:-196℃~850℃

管道直徑(mm):φ50~φ12000(圓管),邊長200~4000(方管)

系統精度:±0.5~2.0%(與現場工況有關)

流體阻力式流量計是利用阻力體對流體產生的阻力來測量流量的感測器, 阻力體有圓盤狀(稱為靶)和轉子等不同形式,相應的流量計分別稱為靶式流量計和轉子流量計。

靶式流量計

它將圓形靶懸在管道**,通過槓桿將所受阻力傳遞到力平衡轉換器。作用於靶上主要有兩種力。一種是衝擊到靶上的流體動量所造成的動壓力;另一種是流體通過靶與管壁之間的環形空隙時,節流作用所產生的靜壓差。

薄圓形靶的周邊上所受的粘滯力與前兩種力相比可以忽略。靶所受到的合力與流速的平方成正比。力平衡式轉換器利用差動變壓器,把槓桿的位移轉換成電訊號,再通過乙個反饋線圈產生電磁力作用於槓桿並與流體阻力平衡。

此時轉換器的電流即與流速的平方成正比。靶式流量計利用了力平衡式感測器的優點和靶的特性,它能檢測非導電性流體和差壓式流量計不能測量的流體,如高粘度流體,高溫熔融的漿液流體,也可檢測氣體和蒸汽的流量。

應用的壓強範圍:0.6~42mpa

應用的溫度範圍:-180~+500℃

管道直徑(mm):dn15~dn3000mm

系統精度:±0.2~±1.5%fs

轉子流量計

它有乙個垂直的錐形玻璃管或金屬管,在錐形管內漂浮著乙個轉子或稱浮子。所以轉子流量計又稱浮子流量計。轉子的重量靠自下而上的流體壓力平衡。

隨著流體流速的變化,轉子自由地在錐形管內上、下移動。隨轉子上公升錐形管的截面積逐漸增大,起到減緩公升力增加的作用。轉子上、下移動的距離可以作為流量的度量。

簡單的讀出方法是通過標定,在錐形管壁上刻線來表示流量大小。也可以將轉子通過導桿與差動變壓器的鐵心相連,把轉子的位移轉換成電訊號輸出。轉子流量計靈敏度較高,讀數直觀方便,常用於測量氣體和液體流量,尤其適合於小流量測量,如實驗室和儀器裝置中的流量監視。

應用的壓強範圍:≤6.4mpa

應用的溫度範圍::-20 ~ 80℃

系統精度:1.5/2.5

速度式流量計主要有:渦輪流量計,超聲波流量計,電磁流量計。

渦輪流量計

原理:流體流經感測器殼體,由於葉輪的葉片與流向有一定的角度,流體的衝力使葉片具有轉動力矩,克服摩擦力矩和流體阻力之後葉片旋轉,在力矩平衡後轉速穩定,在一定的條件下,轉速與流速成正比,由於葉片有導磁性,它處於訊號檢測器(由永久磁鋼和線圈組成)的磁場中,旋轉的葉片切割磁力線,週期性的改變著線圈的磁通量,從而使線圈兩端感應出電

脈衝訊號,此訊號經過放大器的放大整形,形成有一定幅度的連續的矩形脈衝波,可遠傳至顯示儀表,顯示出流體的瞬時流量和累計量。在一定的流量範圍內,脈衝頻率f與流經感測器的流體的瞬時流量q成正比,流量方程為:q=3600×f/k 式中:

f——脈衝頻率[hz]; k——感測器的儀表係數[1/m],由校驗單給出。若以[1/l]為單位q=3.6×f/k ,q——流體的瞬時流量(工作狀態下)[m/h]; 3600——換算係數。

渦輪流量計總體原理框圖如下圖所示:

公稱口徑:管道式:dn4~dn200

插入式:dn100~dn2000

環境溫度:-20℃~50℃

大氣壓力:86kpa~106kpa

公稱壓力:1.6 mpa 、2.5mpa 、6.4mpa 、25mpa

超聲波流量計

超聲波流量計是通過檢測流體流動對超聲束(或超聲脈衝)的作用以測量流量的儀表。根據對訊號檢測的原理超聲流量計可分為傳播速度差法(直接時差法、時差法、相位差法和頻差法)、波束偏移法、都卜勒法、互相關法、空間濾法及雜訊法。管段式超聲波流量儀表引是以「速度差法」為原理,測量圓管內液體流量的儀表。

它採用了先進的多脈衝技術、訊號數位化處理技術及糾錯技術,使流量儀表更能適應工業現場的環境,計量更方便、經濟、準確。

流速範圍:±0.01m/s~±12.0m/s

管徑範圍:dn300mm~dn2000mm

工作溫度:-20~150℃

準確度:±1.0%

優點:可做非接觸式測量; 為無流動阻撓測量,無壓力損失; 可測量非導電性液體,對無阻撓測量的電磁流量計是一種補充。

缺點:傳播時間法只能用於清潔液體和氣體;而都卜勒法只能用於測量含有一定量懸浮顆粒和氣泡的液體; 都卜勒法測量精度不高。

產品特點

電磁流量計

電磁流量計的工作原理是基於法拉第電磁感應定律。在電磁流量計中,測量管內的導電介質相當於法拉第試驗中的導電金屬桿,上下兩端的兩個電磁線圈產生恆定磁場。當有導電介質流過時,則會產生感應電壓。

管道內部的兩個電極測量產生的感應電壓。測量管道通過不導電的內襯(橡膠,特氟隆等)實現與流體和測量電極的電磁隔離。

按激磁方式分類:

要產生乙個均勻恆定的磁場,就需要選擇一種合適的勵磁方式。如按勵磁電流方式劃分,有直流勵磁、交流(工頻或其他頻率)勵磁、低頻矩形波勵磁和雙頻矩形波勵磁。

1.直流勵磁直流勵磁方式用直流電或採用永久磁鐵產生乙個恆定的均勻磁場。這種直流勵磁變送器的最大優點是受交流電磁場干擾影響很小,因而可以忽略液體中的自感現象的影響。

但是使用直流磁場易使通過測量管道的電解質液體被極化,即電解質在電場中被電解,產生正負離子,在電場力的作用下,負離子跑向正極,正離子跑向負極,這將導致正負電極分別被相反極性的離子所包圍,嚴重影響儀表的正常工作。所以,直流勵磁一般只用於測量非電解質液體,如液態金屬流量(常溫下的汞和高溫下的液態鋼、鋰、鉀)等。

2.交流勵磁

工業上使用的電磁流量計,大都採用工頻(50hz)電源交流勵磁方式產生交變磁場,避免了直流勵磁電極表面的極化干擾。但是用交流勵磁會帶來一系列的電磁干擾問題(例如正交干擾、同相干擾、零點漂移等)。現在交流勵磁正在被低頻方波勵磁所代替。

3. 低頻方波勵磁

低頻方波勵磁波形有二值(正-負)和三值(正-零-負-零)兩種,其頻率通常為工頻的1/2~1/32。低頻方波勵磁能避免交流磁場的正交電磁干擾,消除由分布電容引起的工頻干擾,抑制交流磁場在管壁和流體內部引起的電渦流,排除直流勵磁的極化現象。

流量測量方法及流量計

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