上儀集團-上海儀表(集團)公司
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一文搞定各種流量計工作原理及優缺點

 測量流體流量的儀表統稱為流量計或流量表.流量計是工業測量中重要的儀表之一.隨著工業生 產的發展,對流量測量的準確度和范圍的要求越來越高,流量測量技術日新月異.為了適應各種用途, 各種類型的流量計相繼問世。目前已投入使用的流量計已超過 100 種。

  每種產品都有它特定的適用性,也都有它的局限性。按測量原理分有力學原理、熱學原理、聲學原 理、電學原理、光學原理、原子物理學原理等。

  按流量計的結構原理進行分類。有容積式流量計、差壓式流量計、浮子流量計、渦輪流量計、電磁流量計、流體振蕩流量計中的渦街流量計、質量流量計和插入式流量計。

  按測量對象劃分就有封閉管道和明渠兩大類;按測量目的又可分為總量測量和流量測量,其儀表分別 稱作總量表和流量計。總量表測量一段時間內流過管道的流量,是以短暫時間內流過的總量除以該時間的 商來表示,實際上流量計通常亦備有累積流量裝置,做總量表使用,而總量表亦備有流量發訊裝置。因此, 以嚴格意義來分流量計和總量表已無實際意義。
一、按測量原理分類

  1.力學原理:屬于此類原理的儀表有利用伯努利定理的差壓式、轉子式;利用動量定理的沖量式、 可動管式;利用牛頓D二定律的直接質量式;利用流體動量原理的靶式;利用角動量定理的渦輪式;利 用流體振蕩原理的旋渦式、渦街式;利用總靜壓力差的皮托管式以及容積式和堰、槽式等等。

  2.電學原理:用于此類原理的儀表有電磁式、差動電容式、電感式、應變電阻式等。

  3.聲學原理:利用聲學原理進行流量測量的有超聲波式.聲學式(沖擊波式)等。

  4.熱學原理:利用熱學原理測量流量的有熱量式、直接量熱式、間接量熱式等。

  5.光學原理:激光式、光電式等是屬于此類原理的儀表。

  6.原于物理原理:核磁共振式、核幅射式等是屬于此類原理的儀表.

  7.其它原理:有標記原理(示蹤原理、核磁共振原理)、相關原理等。

二、按流量計結構原理分類

  按當前流量計產品的實際情況,根據流量計的結構原理,大致上可歸納為以下幾種類型:


1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,它既可測量流量參數,也可測量其它參數(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 估算測量誤差。

  非標準檢測件是成熟程度較差的,尚未列入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,但目前仍是重要的一類流量計。

  優點:

  (1)應用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比擬;

  (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)測量精度普遍偏低;

  (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,在封閉管道的流量測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;流動條件方面:亞音速、音速、脈動流等。它在各工業部門的用量約占流量計全部用量的 1/4~1/3。

2孔板流量計

 

  優點:

  標準節流件是全sj通用的,并得到了國際標準組織的認可,無需實流校準,即可投用,在流量 計中亦是的。結構易于復制,簡單、牢固、性能穩定可靠、價格低廉;

  應用范圍廣,包括全部單相流體(液、氣、蒸汽)、部分混相流,一般生產過程的管徑、工作狀態(溫度、壓力)皆有產品。

  檢測件和差壓顯示儀表可分開不同廠家生產,便與專業化規模生產;

  缺點:

  測量的重復性、準確度在流量計中屬于中等水平,由于眾多因素的影響錯綜復雜,準確度難于提 高。范圍度窄,由于流量系數與雷諾數有關,一般范圍度僅 3∶1 ~ 4∶1。有較長的直管段長度要求,一般難于滿足。尤其對較大管徑,問題更加突出;壓力損失大; 通常為維持一臺孔板流量計正常運行,水泵需要附加動力克服孔板的壓力損失。該附加耗電量可直接由

  壓力損失和流量計算確定。一年約需多耗電數W度,折合人民幣數W元。下表中列出了孔板在正常壓力

  損失情況下的能耗計算結果。其中運行天數按三百五十天計算,電價按 0.35 元/度計算。由表中計算電耗數據可見,孔板的附加運行費用是J高的,而采用彎管流量計該運行費用為零!

  孔板以內孔銳角線來保證精度,因此對腐蝕、磨損、結垢、臟污敏感,長期使用精度難以保證, 需每年拆下強檢一次。采用法蘭連接,易產生跑、冒、滴、漏問題,大大增加了維護工作量。

3浮子流量計

  浮子流量計,又稱轉子流量計,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。

  80 年代中期,日本、西歐、美國的銷售金額占流量儀表的 15%~20%。我國產量 1990 年估計在 12~14 W臺,其中 95%以上為玻璃錐管浮子流量計。

  特點:

  (1)玻璃錐管浮子流量計結構簡單,使用方便,缺點是耐壓力低,有玻璃管易碎的較大風險;   (2)適用于小管徑和低流速;

  (3)壓力損失較低。

4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,根據測量室逐次重復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。

  容積式流量計按其測量元件分類,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測量;

  (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,清晰明了,操作簡便。

  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大的流量計,常應用于昂貴介質(油 品、天然氣等)的總量測量。

  工業發達近年 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 34 W臺,其中橢圓齒輪式和腰輪式分別約占 70%和 20%。

5污水流量計種類


污水流量計按計量原理分類:

  1、流量計有節流式流量計、畢托管流量計、均速管流量計、轉子流量計、靶式流量計,這些流量計是利用伯努利方程原理,通過測量流體差壓信號反映流量;

  2、流量計有渦輪流量計、渦街流量計、電磁流量計、多普勒超聲波流量計、熱線測速流量計,這些是通過測量流體流速來反映流量;

  3、流量計有齒輪式流量計、刮板式流量計、旋轉活塞式流量計,這些是通過測量一個個標準體積的小容積來反映流量;

  4、流量計有熱式質量流量計、差壓式質量流量計、葉輪式質量流量計、哥力式質量流量計、間接式質量流量計,這些是通過測量流體質量來反映流量;

  5、流量計有堰槽式流量計,它是通過測量液位來反映流量。

  污水流量計特點:

  1、污水流量計結構簡單、牢固可靠、使用壽命長。

  2、測量管內無活動部件和阻力部件,無壓損,不會產生阻塞 測量可靠,抗干擾能力強 體積小、重量輕、安裝方便、維護量小、測量范圍寬,測量不受流體溫度、密度、壓力、粘度、電導率等變化的影響,可在老管道上開孔改造安裝,施工安裝簡單,工程量小。

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