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各種流量計大比拼,放在一塊才能看出來

 流量計指示被測流量和(或)在選定的時間間隔內流體總量的儀表。簡單來說就是用于測量管道或明渠中流體流量的一種儀表。流量計又分為有差壓式流量計、轉子流量計、節流式流量計、細縫流量計、容積流量計、電磁流量計、超聲波流量計等。按介質分類:液體流量計和氣體流量計。

流量計的歷史
流量測量的發展可追溯到古代的水利工程和城市供水系統。古羅馬凱撒時代已采用孔板測量居民的飲用水水量。公元前1000年左右古埃及用堰法測量尼羅河的流量。我國的都江堰水利工程應用寶瓶口的水位觀測水量大小等等。17世紀托里拆利奠定差壓式流量計的理論基礎,這是流量測量的里程碑。自那以后,18、19世紀流量測量的許多類型儀表的雛形開始形成,如堰、示蹤法、皮托管、文丘里管、容積、渦輪及靶式流量計等。20世紀由于過程工業、能量計量、城市公用事業對流量測量的需求急劇增長,才促使儀表迅速發展,微電子技術和計算機技術的飛躍發展J大地推動儀表更新換代,新型流量計如雨后春筍般涌現出來。至今,據稱已有上百種流量計投向市場,現場使用中許多棘手的難題可望獲得解決。我國開展近代流量測量技術的工作比較晚,早期所需的流量儀表均從國外。

各種流量計大比拼
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渦輪流量計

 

渦輪流量計,是速度式流量計中的主要種類,它采用多葉片的轉子(渦輪)感受流體均勻流速,從而且推導出流量或總量的儀表。一般它由傳感器和顯示儀兩部分組成,也可做成整體式。

渦輪流量計和容積式流量計、科里奧利質量流量計稱為流量計中三類重復性、精度較佳的產品,作為十大類型流量計之一,其產品已發展為多品種、多系列批量生產的規模。

優點:(1)高精度,在所有流量計中,屬于準確的流量計;(2)重復性好;(3)無零點擾能力好;(4)范圍度寬;(5)結構緊湊。

缺點:(1)不能長期保持校準特性;(2)流體物性對流量特性有較大影響。

應用概況:渦輪流量計在以下一些丈量對象獲得廣泛應用:石油、有機液體、無機液、液化氣、自然氣和低溫流體統在歐洲和美國,渦輪流量計在用量上是僅次于孔板流量計的自然計量儀表,僅荷蘭在自然氣管線上就采用了2600多臺各種尺寸,壓力從0.8~6.5MPa的氣體渦輪流量計,它們已成為優良的自然氣計量儀表。

2
渦街流量計

 

渦街流量計是在流體中安放一根非流線型游渦發生體,流體在發生體兩側交替地分離開釋出兩串規則地交錯排列的游渦的儀表。

渦街流量計按頻率檢出方式可分為:應力式、應變式、電容式、熱敏式、振動體式、光電式及超聲式等。

渦街流量計是屬于年輕的一類流量計,但其發展迅速,目前已成為通用的一類流量計。

優點:(1)結構簡單牢固;(2)適用流體種類多;(3)精度較高;(4)范圍度寬;(5)壓損小。

缺點:(1)不適用于低雷諾數丈量;(2)需較長直管段;(3)儀表系數較低(與渦輪流量計相比);(4)儀表在脈動流、多相流中尚缺乏應用經驗。

3
電磁流量計


電磁流量計是根據法拉弟電磁感應定律制成的一種丈量導電性液體的儀表。

電磁流量計有一系列優良特性,可以解決其它流量計不易應用的題目,如臟污流、腐蝕流的丈量。

70、80年代電磁流量在技術上有重大突破,使它成為應用廣泛的一類流量計,在流量儀表中其使用量百分數不斷上升。

優點:

(1)丈量通道是段光滑直管,不會阻塞,適用于丈量含固體顆粒的液固二相流體,如紙漿、泥漿、污水等;

(2)不產生流量檢測所造成的壓力損失,節能效果好;

(3)所測得體積流量實際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的明顯影響;(4)流量范圍大,口徑范圍寬;(5)可應用腐蝕性流體。

缺點:(1)不能丈量電導率很低的液體,如石油制品;(2)不能丈量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體;(3)不能用于較高溫度。

應用概況:電磁流量計應用L域廣泛,大口徑儀表較多應用于給排水工程;中*********常用于高要求或難測場合,如鋼鐵產業高爐風口冷卻水控制,造紙產業丈量紙漿液和黑液,化學產業的強腐蝕液,有色冶金產業的礦漿;*********、微*********常用于醫藥產業、食品產業、生物化學等有衛生要求的場所。

4
差壓式流量計


差壓式流量計是根據安裝于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。

差壓式流量計由一次裝置(檢測件)和二次裝置(差壓轉換和流量顯示儀表)組成。通常以檢測件形式對差壓式流量計分類,如孔板流量計、文丘里流量計、均速管流量計等。

二次裝置為各種機械、電子、機電一體式差壓計,差壓變送器及流量顯示儀表。它已發展為三化(系列化、通用化及標準化)程度很高的、種類規格龐雜的一大類儀表,它既可丈量流量參數,也可丈量其它參數(如壓力、物位、密度等)。

差壓式流量計的檢測件按其作用原理可分為:節流裝置、水力阻力式、離心式、動壓頭式、動壓頭增益式及射流式幾大類。

檢測件又可按其標準化程度分為二大類:標準的和非標準的。

所謂標準檢測件是只要按照標準文件設計、制造、安裝和使用,無須經實流標定即可確定其流量值和估算丈量誤差。

非標準檢測件是成熟程度較差的,尚未列進國際標準中的檢測件。

差壓式流量計是一類應用廣泛的流量計,在各類流量儀表中其使用量占居位。近年來,由于各種新型流量計的問世,它的使用量百分數逐漸下降,但目前還是重要的一類流量計。

優點:

(1)應用較多的孔板式流量, 計結構牢固,性能穩定可靠,使用壽命長;

(2)應用范圍廣泛,至今尚無任何一類流量計可與之相相比;

(3)檢測件與變送器、顯示儀表分別由不同廠家生產,便于規模經濟生產。

缺點:(1)丈量精度普遍偏低;(2)范圍度窄,一般僅3:1~4:1;(3)現場安裝條件要求高;(4)壓損大(指孔板、噴嘴等)。

應用概況:

差壓式流量計應用范圍特別廣泛,在封閉管道的流量丈量中各種對象都有應用,如流體方面:單相、混相、潔凈、臟污、粘性流等;工作狀態方面:常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫等;管徑方面:從幾mm到幾m;活動條件方面:亞音速、音速、脈動流等。它在各產業部分的用量約占流量計全部用量的1/4~1/3。

5
浮子流量計

浮子流量計,又稱轉子流量計,在美國、日本常稱作變面積流量計(Variable Area Flowmeter)或面積流量計。浮子流量計是變面積式流量計的一種,在一根由下向上擴大的垂直錐管中,圓形橫截面的浮子的重力是由液體動力承受的,從而使浮子可以在錐管內自由地上升和下降。
浮子流量計原理設想發軔于19世紀60年代,20實際初出現商品。從應用臺樹所占比例來看,1985年英國抽樣調查72家企業17000臺流量儀表中浮子流量計占19.2%。我國浮子流量計產量1996年估計在15W-17W臺之間,其中95%左右為玻璃管浮子流量計。

浮子流量計是僅次于差壓式流量計應用范圍寬廣的一類流量計,特別在小、微流量方面有舉足輕重的作用。

特點:

浮子流量計使用于小管徑和低流速。常用儀表口徑40-50mm以下,*********做到1.5-4mm。適用于測量低流速小流量,以液體為例,口徑10mm以下玻璃管浮子流量計滿度流量的M義管徑,流速只在0.2-0.6m/s之間,甚至低于0.1m/s;金屬管浮子流量計和口徑大于15mm的玻璃管浮子流量計稍高些,流速在0.5-1.5m/s之間。

浮子流量計可用于較低雷諾數,選用粘度不敏感形狀的浮子,流通環隙處雷諾數只要大于40或500,雷諾數變化流量系數即保持常數,亦即流體粘度變化不影響流量系數。這數值遠低于標準孔板等節流差壓式儀表較低雷諾數104-105的要求。

大部分浮子流量計沒有上游直管段要求,或者說對上游直管段要求不高。

浮子流量計有較寬的流量范圍度,一般為10:1,較低為5:1,較高為25:1。流量檢測元件的輸出接近于線性。壓力損失較低。

玻璃管浮子流量計結構簡單,價格低廉。只要在現場指示流量者使用方便,缺點是有玻璃管易碎的風險,尤其是無導向結構浮子用于氣體。

金屬管浮子流量計無錐管破裂的風險。與玻璃管浮子流量計相比,使用溫度和壓力范圍寬。

大部分結構浮子流量計只能用于自下向上垂直流的管道安裝。

浮子流量計應用局限于中小管徑,普通全流型浮子流量計不能用于大管徑,玻璃管浮子流量計較大口徑100mm,金屬管浮子流量計為150mm,更大管徑只能用分流型儀表。

使用流體和出廠標定流體不同時,要作流量示值修正。液體用浮子流量計通常以水標定,氣體用空氣標定,如實際使用流體密度、粘度與之不同,流量要偏離原分度值,要作換算修正。
6
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較高的一類。它利用機械丈量元件把流體連續不斷地分割成單個已知的體積部分,根據丈量室逐次重復地布滿和排放該體積部分流體的次數來丈量流體體積總量。

容積式流量計按其丈量元件分類,可分為橢圓齒輪流量計、刮板流量計、雙轉子流量計、旋轉活塞流量計、往復活塞流量計、圓盤流量計、液封轉筒式流量計、濕式氣量計及膜式氣量計等。

優點:(1)計量精度高;(2)安裝管道條件對計量精度沒有影響;(3)可用于高粘度液體的丈量;(4)范圍度寬;(5)直讀式儀表無需外部能源可直接獲得累計,總量,清楚明了,操縱簡便。

缺點:(1)結果復雜,體積龐大;(2)被測介質種類、口徑、介質工作狀態局限性較大;(3)不適用于高、低溫場合;(4)大部分儀表只適用于潔凈單相流體;(5)產生噪聲及振動。

應用概況:

容積式流量計與差壓式流量計、浮子流量計并列為三類使用量較大的流量計,常應用于昂貴介質(油品、自然氣等)的總量丈量。

產業發達近年PD流量計(不包括家用煤氣表和家用水表)的銷售金額占流量儀表的13%~23%;我國約占20%,1990年產量(不包括家用煤氣表)估計為34W臺,其中橢圓齒輪式和腰輪式分別約占70%和20%。

7
超聲流量計

超聲流量計是通過檢測流體活動對超聲束(或超聲脈沖)的作用以丈量流量的儀表。

根據對信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、多普勒法、互相關法、空間濾法及噪聲法等。

超聲流量計和電磁流量計一樣,因儀表流通通道未設置任何阻礙件,均屬無阻礙流量計,是適于解決流量丈量困難題目的一類流量計,特別在大口徑流量丈量方面有較突出的優點,近年來它是發展迅速的一類流量計之一。

優點:

(1)可做非接觸式丈量;(2)為無活動阻撓丈量,無壓力損失;(3)可丈量非導電性液體,對無阻撓丈量的電磁流量計是一種補充。

缺點:

1)傳播時間法只能用于清潔液體和氣體;而多普勒法只能用于丈量含有一定量懸浮顆粒和氣泡的液體;(2)多普勒法丈量精度不高。

應用概況:

(1)傳播時間法應用于清潔、單相液體和氣體。典型應用有工廠排放液、:怪液、液化自然氣等;

(2)氣體應用方面在高壓自然氣L域已有使用良好的經驗;

(3)多普勒法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;通常不適用于非常清潔的液體。

8
科里奧利質量流量計

科里奧利質量流量計(以下簡稱CMF)是一種直接而準確地測量流體質量流量的新穎儀表,以結構主體采用兩根并排的U形管,讓兩根管的回彎部分相向微微振動起來,則兩側的直管會跟著振動,即它們會同時靠攏或同時張開,即兩根管的振動是同步的,對稱的。利用流體在振動管中活動時,產生與質量流量成正比的科里奧利力原理制成的一種直接式質量流量儀表。

我國CMF的應用起步較晚,近年已有幾家制造廠自行開發供給市場;還有幾家制造廠組建合資企業或引用國外技術生產系列儀表。

優點

科里奧利質量流量計直接測量質量流量,有很高的測量準確度。

可測量流體范圍廣泛,包括高粘度液的各種液體、含有固形物的漿液、含有微量氣體的液體、有足夠密度的中高壓氣體。

測量管的振動幅小,可視作非活動件,測量管路內無阻礙件和活動件。

對應對迎流流速分布不敏感,因而無上下游直管段要求。

測量值對流體粘度不敏感,流體密度變化對測量值得值的影響微小。

可做多參數測量,如同期測量密度,并由此派生出測量溶液中溶質所含的濃度。

缺點

科里奧利質量流量計零點不穩定形成零點漂移,影響其準確度的進一步提高,使得許多型號儀表只得采用將總誤差分為基本誤差和零點不穩定度量兩部分。

科里奧利質量流量計不能用于測量低密介質和低壓氣體;液體中含氣量超過某一限制(按型號而異)會顯著著影響測量值。

科里奧利質量流量計對外界振動干擾較為敏感,為防止管道振動影響,大部分型號科里奧利質量流量計的流量傳感器安裝固定要求較高。

不能用于較大管徑,目前尚局限于150(200)mm以下。

測量管內壁磨損腐蝕或沉積結垢會影響測量準確度,尤其對薄壁管測量管的科里奧利質量流量計更為顯著。

壓力損失較大,與容積式儀表相當,有些型號科里奧利質量流量計甚至比容積式儀表大100%。

大部分型號科里奧利質量流量計重量和體積較大。

價格昂貴。國外價格5000 ~10000美元一套,約為同口徑電磁流量計的2 ~5倍;國內價格約為電磁流量計的2~ 8倍。

9
明渠流量計


非滿管態活動的水路稱作明渠,丈量明渠中水流流量的稱作明渠流量計(open channel flowmeter)。明渠流量計測量系統的組成方法一般由一臺流量顯示儀、一臺流速計、一臺液位計組成;也可由一臺流量顯示儀、不超過四臺流速計、一臺液位計組成的多點流速測量的明渠流量系統。明渠流量計系統,適用于水庫、河流、水利工程、城市供水、污水處理、農田灌溉、水政水資源等矩形、梯形明渠及涵洞的流量測量。明渠流量計品種很多,常見的有堰式明渠流量計和槽式明渠流量計兩大類。

與前述幾種不同,它是在非滿管狀敞開渠道丈量自由表面自然流的流量儀表。

明渠流量計除圓形外,還有U字形、梯形、矩形等多種外形。

明渠流量計應用場所有城市供水引水渠;火電廠引水和排水渠、污水治理流進和排放渠;工礦企業水排放以及水利工程和農業澆灌用渠道。有人估計1995臺,約占流量儀表整體的1.6%,但是國內應用尚無估計數據。

明渠流量計與其他封閉滿管流量儀表不同,式在非滿管狀態下或敞開渠道具有自由便面自然流的流量儀表。明渠原理的明渠流量計價格低廉、使用簡單,因而在明渠流量測量中被廣泛采用。

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