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測量(liàng)不同的介質選擇(zé)不同的流量計
發(fā)布日期:2025-12-01 浏覽次數(shù):1741
測量不同的介質(zhì)選擇不同的流量(liang)計
廣州迪川儀器(qì)儀表有限公司爲(wei)了保證流量儀表(biao)在生産現場過程(chéng)中發揮好、精确的(de)使用,流量計的選(xuan)擇,必須要根據生(shēng)産現場需要計量(liang)的介質而定。
一、氣(qi)體介質,應選擇的(de)流量計品種是:1、超(chāo)聲波氣體流量計(jì)🔅。2、渦街流量計。如氣(qì)體溫度超過300℃,可選(xuǎn)氣壓式流量🏃🏻♂️計。
二(èr)、石油、柴油等油品(pǐn)介質,應選擇的流(liú)量計品種是:超🔞聲(sheng)波流量計。
三、砂漿(jiāng)、電粉漿等大濃度(dù)、固體顆粒含量大(da)的介質,應選擇的(de)流量計品種是:電(dian)磁流量計。 四、自來(lai)水大🏃♂️流量🔴的介質(zhì),應🚶選擇的流量計(jì)品種是:适用選型(xíng)爲智能電磁流量(liàng)計、超聲波流量計(jì)。其他🐪諸如渦街流(liu)量計、孔闆流量計(jì)等也可以。
五、污水(shuǐ)、紙漿等渾濁液體(tǐ)介質,應選擇的流(liu)量計品種是:1、超聲(shēng)波流量計及智能(néng)電磁流量計。但在(zai)選用電磁流量計(ji)時要考慮液🤩體中(zhong)不含較多空氣或(huo)氣泡。 六、帶有較多(duō)氣泡的液體介質(zhi),應選♻️擇的流量計(jì)品種是:超聲波流(liú)量🆚計,使用該類型(xíng)的流量計測量帶(dai)有氣泡的流體,效(xiào)果十分好。 七、純淨(jìng)水、除鹽水等電導(dǎo)率低的介質,應選(xuǎn)擇的流量計品種(zhong)是:超聲波流量計(jì)非常适合測量這(zhe)類流體。 八、酸、堿液(ye)等強腐蝕🔱性介質(zhì),應選擇的流量計(jì)品種是:1、抗酸堿内(nèi)襯的🔆電磁流量計(ji)。2、外夾式超🍉聲波流(liu)🌍量計。
用以測量管(guǎn)路中流體流量(單(dān)位時間内通過的(de)流體體積⛷️)的儀表(biǎo)。有轉子流量計、節(jiē)流式流量計、細縫(feng)流量計、容積流量(liàng)計、電磁流量計、超(chao)聲波流量計和堰(yàn)等。
流量測量方法(fǎ)和儀表的種類繁(fán)多,分類方法也很(hen)⁉️多。至今爲止,可供(gong)工業用的流量儀(yi)表種類達60種之多(duō)。品種如此之多的(de)原因就在于至今(jin)還沒找到一種對(dui)任何流體❗、任何量(liang)程、任何流動狀态(tai)以及任何🐕使用條(tiao)件都适用的流量(liàng)儀表☀️。
這60多種流量(liàng)儀表,每種産品都(dou)有它特定的适用(yong)性,也都有它✉️的局(jú)限性。按測量對象(xiang)劃分就有封閉管(guǎn)道和明渠🚶兩大類(lèi);按測量目的又可(kě)分爲總量測量和(hé)流量測量,其儀表(biǎo)分别稱作總量表(biao)和流量計。
總量表(biǎo)測量一段時間内(nei)流過管道的流量(liang),是以短暫💃時間内(nei)流過的總量除以(yǐ)該時間的商來表(biǎo)示,實際上流量計(ji)通常亦📞備有累積(jī)流量裝置,做總量(liàng)表使用,而總量表(biǎo)亦備有流量發訊(xùn)裝置。因此,以嚴格(gé)✏️意義來分流量計(ji)和總量表已無實(shi)際意義。
按測量原(yuán)理分有力學原理(li)、熱學原理、聲學原(yuan)理、電學原🍓理、光學(xué)原理、原子物理學(xué)原理等。
按照目前(qián)流行、廣泛的分類(lei)法,即分爲:容積式(shì)流量計、差壓✊式流(liu)量計、浮子流量計(jì)、渦輪流量計、電磁(ci)流🌈量計、流體振蕩(dàng)流量計中🛀🏻的渦街(jie)流量計、質量流量(liàng)計和插🌂入式流量(liang)計、探針式流量計(ji),來分别闡述各種(zhong)流量計的原理、特(tè)點、應用概況及國(guó)内外的發展情況(kuang)。
差壓式流量計是(shi)根據安裝于管道(dào)中流量檢測件💋産(chǎn)生的差壓,已知的(de)流體條件和檢測(ce)件與管道的幾何(he)尺寸來計👅算流✏️量(liang)的⛷️儀表。
差壓式流(liu)量計由一次裝置(zhì)(檢測件)和二次裝(zhuāng)置(差壓轉換和流(liu)量顯示儀表)組成(chéng)。通常以檢測件形(xing)式對差壓式流量(liang)📱計分類,如🌂孔闆流(liú)量計、文丘裏流量(liang)計、均速🔞管流量計(jì)等。
二次裝置爲各(gè)種機械、電子、機電(diàn)一體式差壓計,差(cha)壓變送器☂️及流量(liàng)顯示儀表。它已發(fa)展爲三化(系列❤️化(hua)、通🏃♂️用化及标準化(hua))程度很高的、種類(lèi)規格龐雜的一大(da)類儀表,它既可測(ce)量流量參數,也✔️可(ke)測量其它參數(如(rú)壓力、物位、密💛度等(deng))。
差壓式流量計的(de)檢測件按其作用(yòng)原理可分爲:節流(liu)裝置、水😍力阻力式(shi)、離心式、動壓頭式(shì)、動壓頭增益式及(jí)🈚射流式幾大類。
檢(jian)測件又可按其标(biāo)準化程度分爲二(èr)大類:标準的❗和非(fei)标❌準的。
所謂标準(zhǔn)檢測件是隻要按(an)照标準文件設計(ji)、制造🔞、安裝和使用(yong)✔️,無須經實流标定(dìng)即可确定其流量(liang)值和估算測量誤(wu)🐉差。
非标準檢測件(jian)是成熟程度較差(cha)的,尚未列入标準(zhǔn)中的檢測件。
差壓(yā)式流量計是一類(lei)應用廣泛的流量(liang)計,在各類☁️流量儀(yi)表中🔅其使用量占(zhan)居*。近年來,由于各(gè)種新型流量計的(de)問世,它的使用量(liang)百分數逐漸下降(jiàng),但目前仍是重要(yao)的一類流量計。
優(you)點:
(1)應用多的孔闆(pan)式流量計結構牢(lao)固,性能穩定可靠(kao),使用壽命💜長;
(2)應用(yong)範圍廣泛,至今尚(shang)無任何一類流量(liàng)計可與之相比♻️拟(nǐ);
(3)檢測件與變送器(qi)、顯示儀表分别由(yóu)不同廠家生産,便(biàn)于規模經濟生産(chǎn)。
缺點:
(1)測量精度普(pǔ)遍偏低;
(2)範圍度窄(zhai),一般僅3:1~4:1;
(3)現場安裝(zhuāng)條件要求高;
(4)壓損(sun)大(指孔闆、噴嘴等(deng))。
注:一種新型産品(pin):引進美國航天*而(ér)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,永(yǒng)9壓力🔞損失1/3。壓力恢(huī)複📱快2倍,小直管段(duàn)可以小至🈲1.5D,安裝和(hé)🏃🏻使用方便,大大減(jian)少流體運行的能(néng)力消耗。
應用概況(kuàng):
差壓式流量計應(yīng)用範圍特别廣泛(fàn),在封閉管道的流(liu)量測量中各種對(dui)象都有應用,如流(liú)體方面:單相、混相(xiàng)、潔淨、髒污、粘性流(liu)等;工作狀态方面(miàn):常壓、高壓、真空、常(chang)溫、高溫、低溫等;管(guǎn)徑方🌍面:從幾🙇🏻mm到幾(ji)m;流動條件方面:亞(ya)音速、音速、脈動流(liu)等。它在各工業部(bu)門的用量約占流(liu)量計全部用量的(de)1/4~1/3。
3.2 浮子流量計
浮子(zi)流量計,又稱轉子(zi)流量計,是變面積(jī)式流量計的一種(zhong),在一根由下向上(shàng)擴大的垂直錐管(guan)中,圓形橫截🌈面的(de)浮子的重力是由(yóu)液體動力承受的(de),從而使浮子可以(yi)在錐管内☀️自由地(di)‼️上升和🧑🏽🤝🧑🏻下降。
浮子(zǐ)流量計是僅次于(yu)差壓式流量計應(yīng)用範圍寬廣的♌一(yī)類流量計,特别在(zai)小、微流量方面有(you)舉足輕重的作用(yòng)。
80年代中期,日本、西(xī)歐、美國的銷售金(jin)額占流量儀表的(de)15%~20%。中國産量1990年估計(jì)在12~14萬台,其中95%以上(shang)爲玻璃錐管浮子(zǐ)流量計。
特點:
(1)玻璃(li)錐管浮子流量計(jì)結構簡單,使用方(fāng)便,缺點是👨❤️👨耐壓力(lì)低,有玻璃管易碎(sui)的較大風險;
(2)适用(yong)于小管徑和低流(liú)速;
(3)壓力損失較低(dī)。
3.3容積式流量計
容(róng)積式流量計,又稱(cheng)定排量流量計,簡(jiǎn)稱PD流量計,在流量(liàng)💋儀表中🔱是精度高(gao)的一類。它利用機(jī)械測量元✉️件把流(liu)體連續不斷地分(fen)割成單個已知的(de)體積部🔴分,根據測(ce)量室逐次重複地(dì)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(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(liú)量計、濕式氣量㊙️計(ji)及膜式氣量👅計等(děng)。
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(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(kě)直接獲得累計,總(zong)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(cè)介質種類、口徑、介(jiè)質工作狀态局限(xian)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(yú)潔淨單相流體;
(5)産(chǎn)生噪聲及振動。
應(yīng)用概況:
容積式流(liu)量計與差壓式流(liu)量計、浮子流量計(jì)并列爲三類😍使🈲用(yòng)量大的流量計,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(biǎo))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(kuò)家用煤氣表)估計(ji)爲34萬台,其中橢圓(yuan)齒輪式和腰輪式(shi)分别約♉占70%和20%。
3.4 渦輪(lun)流量計
渦輪流量(liàng)計,是速度式流量(liàng)計中的主要種類(lèi),它采用多✌️葉片的(de)轉子(渦輪)感受流(liu)體平均流速,從而(ér)且推導出流量或(huò)總量的儀表。
一般(ban)它由傳感器和顯(xiǎn)示儀兩部分組成(chéng),也可做成整體式(shì)。
渦輪流量計和容(rong)積式流量計、科裏(li)奧利質量流量計(ji)稱爲流量計中三(san)類重複性、精度佳(jia)的産品,作爲類型(xing)流量計之一,其🔅産(chan)品已發展爲多品(pǐn)種、多系列👌批量生(shēng)産的規模。
優點:
(1)高(gao)精度,在所有流量(liàng)計中,屬于精确的(de)流量計;
(2)重複性好(hao);
(3)元零點漂移,抗幹(gàn)擾能力好;
(4)範圍度(dù)寬;
(5)結構緊湊。
缺點(diǎn):
(1)不能長期保持校(xiào)準特性;
(2)流體物性(xing)對流量特性有較(jiao)大影響。
應用概況(kuàng):
渦輪流量計在以(yi)下一些測量對象(xiàng)獲得廣泛應用:石(shi)油、有機液體、無機(ji)液、液化氣、天然氣(qì)和低溫流體統在(zai)歐洲和美國,渦輪(lún)流量計在用量上(shàng)是僅次于孔闆流(liu)💔量計的天然計量(liang)儀表,僅荷蘭在天(tiān)然氣管線上就采(cǎi)❤️用了2600多台各種尺(chǐ)寸,壓力從0.8~6.5MPa的氣體(ti)渦輪流量計,它們(men)已成爲優良的天(tiān)然氣計量儀表。
3.5電(diàn)磁流量計
電磁流(liu)量計是根據法拉(la)弟電磁感應定律(lü)制成的一種測⛱️量(liang)導電性液體的儀(yi)表。
電磁流量計有(yǒu)一系列優良特性(xìng),可以解決其它流(liu)☀️量計不易應用的(de)問題,如髒污流、腐(fǔ)蝕流的測量。
70、80年代(dai)電磁流量在技術(shu)上有重大突破,使(shi)它成爲應🌈用廣泛(fan)的一類流量計,在(zai)流量儀表中其使(shi)用量百分數🏃♂️不斷(duàn)上升。
優點:
(1)測量通(tong)道是段光滑直管(guǎn),不會阻塞,适用于(yu)測量含固體顆粒(lì)的液固二相流體(tǐ),如紙漿、泥漿、污水(shuǐ)等;
(2)不産生流量檢(jian)測所造成的壓力(li)損失,節能效果好(hao);
(3)所測得體積流量(liàng)實際上不受流體(tǐ)密度、粘度、溫度、壓(ya)力和電導率變化(huà)的明顯影響;
(4)流量(liàng)範圍大,口徑範圍(wei)寬;
(5)可應用腐蝕性(xìng)流體。
缺點:
(1)不能測(ce)量電導率很低的(de)液體,如石油制品(pin);
(2)不能測量氣體、蒸(zhēng)汽和含有較大氣(qi)泡的液體;
(3)不能用(yong)于較高溫度。
應用(yòng)概況:
電磁流量計(ji)應用領域廣泛,大(da)口徑儀表較多應(yīng)用于☀️給排水工程(chéng);中小口徑常用于(yú)高要求或難測場(chǎng)合,如鋼鐵工業高(gāo)爐風口冷卻水控(kòng)制,造紙工業測量(liang)紙漿♻️液和黑液,化(huà)學工業的強腐蝕(shi)液,有色冶金工業(yè)的礦漿;小口徑、微(wēi)小口徑常用于醫(yi)💘藥工業、食品工業(ye)、生物😍化學等有衛(wèi)生要求的場所。
3.6 渦(wō)街流量計
渦街流(liu)量計是在流體中(zhong)安放一根非流線(xian)型遊渦💃🏻發生體,流(liu)體在發生體兩側(cè)交替地分離釋放(fàng)出兩串規則地交(jiao)錯排列的遊渦的(de)儀表。
渦街流量計(ji)按頻率檢出方式(shi)可分爲:應力式、應(yīng)變式、電容式💁、熱⛷️敏(mǐn)式、振動體式、光電(dian)式及超聲式等。
渦(wo)街流量計是屬于(yu)年輕的一類流量(liàng)計,但其發展🐆迅速(sù),目前🔞已成爲通用(yòng)的一類流量計。
優(you)點:
(1)結構簡單牢固(gù);
(2)适用流體種類多(duo);
(3)精度較高;
(4)範圍度(du)寬;
(5)壓損小。
缺點:
(1)不(bu)适用于低雷諾數(shù)測量;
(2)需較長直管(guan)段;
(3)儀表系數較低(dī)(與渦輪流量計相(xiàng)比);
(4)儀表在脈動流(liú)、多相流中尚缺乏(fá)應用經驗。
3.7 超聲波(bo)流量計
超聲波流(liú)量計是通過檢測(cè)流體流動對超聲(sheng)束(或超👈聲脈👈沖)的(de)🤟作用以測量流量(liàng)的儀表。
根據對信(xìn)号檢測的原理超(chāo)聲流量計可分爲(wèi)傳播速度差法(直(zhí)接時差法、時差法(fa)、相位差法和頻差(cha)法)、波束👈偏移法、多(duo)普勒💚法、互✔️相關法(fǎ)、空間濾法及噪聲(sheng)⭐法等。
超聲流量計(jì)和電磁流量計一(yī)樣,因儀表流通通(tōng)道未設置🛀🏻任何阻(zǔ)礙件,均屬*流量計(jì),是适于解決流量(liang)測量困難問題的(de)一類流量計,特别(bié)在大口徑流量測(cè)量方面有較突出(chū)的優點,近年來它(tā)🈲是發展迅速的一(yi)類流量計之一。
優(yōu)點:
(1)可做非接觸式(shì)測量;
(2)爲無流動阻(zǔ)撓測量,無壓力損(sǔn)失;
(3)可測量非導電(diàn)性液體,對無阻撓(nao)測量的電磁流量(liang)🚩計是一種補充。
缺(quē)點:
(1)傳播時間法隻(zhi)能用于清潔液體(ti)和氣體;而多普勒(le)法隻能用💛于測量(liang)含有一定量懸浮(fu)顆粒和氣泡的液(yè)體;
(2)多普勒法測量(liang)精度不高。
應用概(gai)況:
(1)傳播時間法應(yīng)用于清潔、單相液(ye)體和氣體。典型應(yīng)用有工廠排放液(yè)、:怪液、液化天然氣(qi)等;
(2)氣體應用方面(miàn)在高壓天然氣領(lǐng)域已有使用良好(hao)的🆚經驗;
(3)多普勒法(fa)适用于異相含量(liàng)不太高的雙相流(liu)體,例如:未處💋理污(wū)水、工廠排放液、髒(zāng)流程液;通常不适(shì)用于非常清潔的(de)液體。
[編輯本段]3.8 科(kē)裏奧利質量流量(liang)計
科裏奧利質量(liàng)流量計(以下簡稱(chēng)CMF)是利用流體在振(zhen)動管中流動時,産(chǎn)生與質量流量成(cheng)正比的科裏奧🔆利(lì)力原理制成的一(yi)種直接式質量流(liu)量儀表。
我國CMF的應(ying)用起步較晚,近年(nian)已有幾家制造廠(chǎng)(如太行儀表廠)自(zì)行開發供應市場(chang);還有幾家制造廠(chǎng)組建合資企業或(huo)引用生産系列儀(yi)表。
熱式氣體質量(liàng)流量計
熱式流量(liang)計傳感器包含兩(liǎng)個傳感元件,一個(gè)速度傳感器和一(yi)⛷️個溫度傳感器。它(tā)們自動地補償和(hé)校正氣體溫🤟度變(biàn)🈲化。儀☁️表的🈲電加熱(rè)部分将速度傳感(gǎn)器加熱到高于🥵工(gōng)況溫度的某一個(gè)定值,使速度傳感(gǎn)器和測量工況溫(wen)度的傳感器之間(jian)形👅成恒定溫❗差。當(dāng)保持溫差不變時(shí),電加熱消耗的能(néng)量,也可以說熱消(xiao)散值,與☂️流過氣體(ti)的質量流量成正(zheng)比。
熱式氣體質量(liang)流量計即Mass Flow Meter(縮寫爲(wèi)MFM),它是氣體流量計(ji)量中新型儀表,區(qu)别于其它氣體流(liu)量計不需要進行(hang)壓力和溫度修正(zhèng)✏️,直接測量氣體的(de)質量流量,一支傳(chuán)感器可以做到量(liang)程從極低到高量(liàng)程。它适合單一氣(qi)體👨❤️👨和固定比例多(duo)組份氣體的測量(liang)。
熱式氣體質量流(liu)量計是用于測量(liàng)和控制氣體質量(liang)流量的新型儀表(biǎo)。可用于石油、化工(gong)、鋼鐵、冶金、電力、輕(qing)😄工、醫藥、環保等工(gong)業部門的空氣、烴(tīng)類氣體、可✨燃性氣(qì)體、煙道氣體的監(jiān)測。
特 點
可靠性高(gāo) 重複性好 測量精(jīng)度高 壓損小
無活(huo)動部件 量程比寬(kuan) 響應速度快 無須(xū)溫壓補償
應 用
•工(gong)業管道中氣體質(zhi)量流量測量 •煙囪(cong)排出的煙氣✨流🌍速(sù)測量🚶
•煅燒爐煙道(dao)氣流量測量 •燃氣(qì)過程中空氣流量(liàng)測量
•壓縮空氣流(liú)量測量 •半道體芯(xin)片制造過程中氣(qì)體流量🧡測量
•污水(shuǐ)處理中氣體流量(liàng)測量 •加熱通風和(he)空調系統中的氣(qì)體流❄️量測量
•熔劑(ji)回收系統氣體流(liu)量測量 •燃燒鍋爐(lú)中燃燒氣體流量(liàng)🔞測🏃量
•天然氣、火炬(ju)氣、氫氣等氣體流(liu)量測量
•啤酒生産(chan)過程中二氧化碳(tàn)氣體流量測量
•水(shuǐ)泥、卷煙、玻璃廠生(sheng)産過程中氣體質(zhì)量流量測量
如:美(mei)國SIERRA
中國DSN
3.9 明渠流量(liàng)計
與前述幾種不(bú)同,它是在非滿管(guǎn)狀敞開渠道測量(liàng)自由表面自然流(liu)的流量儀表。
非滿(mǎn)管态流動的水路(lù)稱作明渠,測量明(ming)渠中水流流⚽量的(de)🧑🏽🤝🧑🏻稱作明渠流量計(jì)(open channel flowmeter)。
明渠流量計除圓(yuan)形外,還有U字形、梯(tī)形、矩形等多種形(xing)狀。
明渠流量計應(yīng)用場所有城市供(gong)水引水渠;火電廠(chang)引💋水和排水渠、污(wu)水治理流入和排(pái)放渠;工礦企業水(shui)排放以及水利工(gong)程和農業灌溉用(yòng)渠道。有人估計1995台(tái),約占流量儀表整(zheng)體的1.6%,但是國内🌈應(yīng)用尚無估☁️計數據(ju)。
4, 新工作原理流量(liang)儀表的研究和開(kāi)發
4.1 靜電流量計
(electrostatic flowmeter)
日(rì)本東京技術學院(yuan)研制适用于石油(yóu)輸送管線低導電(dian)液體流量測量的(de)靜電流量計。
靜電(dian)流量計的金屬測(cè)量管絕緣地與管(guǎn)系連接,測量電容(róng)器上靜電荷便可(ke)知道測量管内的(de)電荷。他們分别作(zuo)了内徑4~8mm銅、不鏽鋼(gang)等金屬和塑料測(cè)量管儀表的🐆實流(liú)試⛹🏻♀️驗,試驗表明流(liu)量與電荷之間接(jiē)近于線性。
4.2 複合效(xiào)應流量儀表
(combined effects meter)
該儀(yí)表的工作原理是(shi)基于流體的動量(liàng)和壓力作用于儀(yi)表腔體産生的變(bian)形,測量複合效應(ying)的變形求取流量(liang)。本儀表由美國GMI工(gōng)程和管理學院開(kāi)發,已申請兩項專(zhuan)力✂️。
4.3 轉速表式流量(liàng)傳感器
(tachmetric flowrate sensor)
它是由俄(e)羅斯科學工程中(zhōng)心工業儀表公司(sī)開發💁,是基🧑🏽🤝🧑🏻于懸浮(fú)效應理論研制的(de)。該儀表已在若幹(gàn)現場成功的🤟應用(yong)🔞(例如在核電站安(ān)裝2000餘台測量熱水(shuǐ)🏃♀️流量,連續使用8年(nian)),且還在改進以擴(kuò)大應用領域。
5, 幾種(zhǒng)流量儀表應用和(hé)發展動向
5.1 科裏奧(ào)利質量流量計(CMF)
國(guó)外CMF已發展30餘系列(liè),各系列開發在技(jì)術上着眼點在于(yú):流量檢測測量管(guǎn)結構上設計創新(xīn);提高儀表零點穩(wěn)定✔️性和精确度等(deng)性能;增加測量管(guǎn)撓度,提高靈敏㊙️度(dù);改善測量管應力(lì)分布,降低疲勞損(sǔn)壞,加強抗振動🐪幹(gan)擾能力等。
5.2 電磁流(liu)量計(EMF)
EMF從50年代初進(jìn)入工業應用以來(lái),使用領域日益擴(kuo)展,80年代後期起在(zai)各國流量儀表銷(xiao)售金額中已占16%~20%。
我(wǒ)國近年發展迅速(sù),1994年銷售估計爲6500~7500台(tai)。國内已生産大口(kou)徑爲2~6m的ENF,并有實流(liu)校驗口徑3m的設備(bei)能力。
5.3 渦街流量計(jì)(USF)
USF在60年代後期進入(ru)工業應用,80年代後(hou)期起在各國流量(liang)儀表銷售金額中(zhong)已占4%~6%。1992年世界範圍(wei)估計銷售量爲3.54.8萬(wàn)台,同期國内産🏃品(pin)估計在8000~9000台。
5.4威力巴(bā)流量計
威立巴流(liu)量計計采用了*符(fú)合空氣動力學原(yuán)理的工程結構設(she)計,是一種在精度(du)、功效及可靠方面(miàn)達到了無比🌐卓yue程(chéng)度的傳感元件。
6, 結(jie)論
由上述可知,流(liu)量計發展到今天(tian)雖然已日趨成熟(shu),但⛹🏻♀️其種類仍然極(jí)其繁多,至今尚無(wú)一種對于任何場(chǎng)合都适用的流量(liang)計。
每種流量計都(dōu)有其适用範圍,也(ye)都有局限性。這就(jiù)要求😘我們:
(1)在選擇(ze)儀表時,一定要熟(shu)悉儀表和被測對(dui)象兩方面⭐的情💚況(kuàng),并要兼顧考慮其(qi)它因素,這樣測量(liàng)才會準确👉;
(2)努力研(yan)制新型儀表,使其(qí)在現有的基礎上(shang)更加完善。
差壓式(shi)流量計
差壓式流(liu)量計(以下簡稱DPF或(huò)流量計)是根據安(ān)裝于🚶♀️管道中流量(liang)檢測件産生的差(cha)壓、已知的流體條(tiao)件㊙️和檢測件與管(guan)道的幾何尺寸來(lái)測量流量的儀表(biao)。DPF由一次裝置(檢測(cè)件)和二次裝置(差(cha)壓轉換和流量顯(xiǎn)示儀表)組成。通常(cháng)以檢測件的型式(shì)對DPF分類,如孔扳流(liu)量計、文丘裏管流(liu)量計及均速管流(liú)量計等。二次裝置(zhì)爲各種機械、電子(zi)、機電🆚一體式差壓(yā)計,差壓變送器和(hé)流量顯示及計👅算(suàn)儀表,它已發展爲(wei)三化(系列化、通用(yòng)化及标準化)程度(dù)很高的種類規格(ge)龐雜的一大類儀(yi)表。差壓計既可用(yòng)于測量流量參數(shù),也可測量其他參(can)數(如壓力、物位、密(mi)度等)。
DPF按其檢測件(jiàn)的作用原理可分(fen)爲節流式、動壓頭(tou)式、水力阻力式、離(li)心式、動壓增益式(shi)和射流式等幾大(dà)類,其🔆中以節流📱式(shì)和動壓頭式應用(yong)爲廣泛。
節流式DPF的(de)檢測件按其标準(zhǔn)化程度分爲标準(zhun)型和非标準型兩(liang)❄️大類。所謂标準節(jiē)流裝置是指按照(zhao)标準文件設計、制(zhi)造、安裝和使用,無(wú)須經實流校準即(ji)🧡可确定其流量🐪值(zhí)并估算流量測量(liàng)誤差,非标準節流(liu)裝置是🎯成熟程度(du)較差,尚未💞列入标(biao)準🛀🏻文件中的檢測(cè)件。
标準型節流式(shi)DPF的發展經過漫長(zhang)的過程,早在20世紀(jì)20年🔞代,美國和歐洲(zhōu)即開始進行大規(guī)模的節流裝置⛷️試(shì)驗研究。用得普遍(biàn)的節流裝置--孔闆(pǎn)和噴嘴開始标準(zhǔn)化🔴。現在标準噴嘴(zuǐ)的一種🧡型式ISA l932噴🛀嘴(zui),其幾何形狀就是(shì)30年代标準化的,而(ér)标準孔闆亦曾稱(cheng)爲ISA l932孔闆。節流裝置(zhi)結構形式的标🤞準(zhǔn)化有很深遠的意(yì)義,因🤟爲隻有節流(liu)裝🛀🏻置結構形式标(biāo)準化了,才有可能(néng)把上衆多研究成(chéng)果彙集到一起,它(ta)促進檢測件的理(lǐ)論和實踐向深度(du)和廣度拓展,這是(shi)其他流量計所不(bú)及的。1980年🈚ISO(标準化組(zu)織)正式通🔅過标準(zhun)ISO 5167,至此流量測量節(jie)流裝置*個标✨準誕(dàn)生🆚了。ISO 5167總結了幾十(shi)年來上對爲數有(you)限的幾種節流裝(zhuāng)置(孔闆、噴嘴和文(wén)丘裏管)的理論與(yu)試驗的研究成果(guo),反映了此類檢測(cè)件的當代科學與(yǔ)生産的技術水平(píng)。但是從✍️ISO 5167正式頒布(bu)之🌈日起,它就暴露(lu)出許多亟待解決(jue)的問題,這些問題(ti)🌈主要有以下幾個(gè)方面。
1)ISO 5167試驗數據的(de)陳舊性 ISO 5167中采用的(de)數據大多是30年代(dài)的試驗結果😄,今天(tiān)無論節流裝置制(zhì)造技術,流量試驗(yan)設備及實驗技🌏術(shu)都🏃有巨大的進步(bù),重新進行系統🤩地(di)試驗以獲得更高(gāo)精确度及更可靠(kao)的數據是必要的(de)。進入80年代美國和(hé)歐洲都進行大規(guī)模的試驗🛀,爲修訂(ding)ISO 5167打下🌈基礎。
2) ISO 5167中關于(yú)直管段長度規定(ding)的問題 在ISO投票通(tong)過ISO 5167時,美國投了❗反(fan)對票,其主要原因(yin)是對直管段長度(dù)的規定有不同🌂意(yi)見,這個問題應是(shì)ISO 5167修訂的主要問題(tí)之一。
3) ISO 5167中各項規定(dìng)的科學性問題 影(yǐng)響節流裝置流出(chū)系數的因素特别(bié)多,主要有孔徑與(yu)管徑的比值β、取壓(ya)裝置、雷諾數、節流(liu)件安裝偏心度、前(qian)後阻流件類型及(ji)直管段長度、孔闆(pan)入☀️口邊緣尖銳度(du)、管壁粗糙度、流體(ti)流動湍流度等,衆(zhong)多因素影響錯綜(zong)複雜,有的參數難(nán)以直接測量,因此(ci)标準中有些🚶規定(dìng)并非科🧡學地确定(ding),而是爲了取得一(yi)緻♻️,不得不人爲地(dì)确定。*流量專家斯(sī)賓塞👈(E.A.Spencer)提出一系列(liè)應重新檢讨的問(wèn)題,如孔闆平直度(du)、同心⭕度、直角邊緣(yuán)尖銳度、管道粗糙(cao)度、上遊流🧡速分布(bu)及流動調整器的(de)作用等。
4)關于節流(liú)式DPF測量精确度提(ti)高的問題 鑒于節(jiē)流式🔞DPF在🌈流量計中(zhong)💚占有重要地位,提(ti)高其測量精确度(du)意義重💞大。曆次學(xue)術會議認爲必須(xu)使流量測量工作(zuo)者、流體🈚力學與計(jì)算機技術工作者(zhě)緊密合作共同攻(gong)關才能解決此問(wen)題。
20世紀80年代美國(guo)和歐洲開始進行(háng)大規模的孔闆流(liú)量🈲計試驗研究,歐(ou)洲爲歐共體實驗(yan)計劃(EEC Experimental Program),美國爲API實驗(yan)計劃(API Experimental Program)。試驗的目的(de)是用現代新測試(shi)設備及試驗數據(jù)的統計處🈚理技術(shù)♉進行新一輪的範(fan)圍廣泛的試驗研(yán)究,爲修訂ISO 5167打🌍下技(ji)術基礎。1999年ISO發出ISO 5167的(de)修訂稿(ISO/CD 5167-1-4),該文件爲(wèi)委員會草案,它在(zài)技術内容與編輯(ji)上都有很大改動(dong),是一份全新的标(biāo)準。本來預定于2025年(nian)12月☂️在美國丹☂️佛舉(ju)行的ISO/TC30/SC2會議上審查(chá)通過爲DIS(标準草案(an)),但😍是會議認爲尚(shàng)有👅細節問題應再(zài)商榷而未能通過(guo)。新的ISO 5167标準何時正(zheng)式頒布尚不得而(er)知。ISO 5167新标準在标準(zhun)的兩個核心内容(róng)皆有實質性變化(huà),一是孔闆的流出(chū)系數🌈公式,用Reader-Harris/Gallagher計算(suàn)式(R-G式)代替Stolz計算式(shi),另一爲節流裝置(zhi)上遊側直管段長(zhang)度🐪的💞規定以及流(liu)動調整器的使用(yong)等。
我們通常稱ISO 5167(GB/T2624)中(zhōng)所列節流裝置爲(wei)标準節流裝置,其(qi)他⛹🏻♀️的都稱爲非标(biao)準節流裝置,應該(gai)指出,非标準節流(liu)裝置不僅是🏃♀️指那(na)些節流裝置結構(gòu)與标難節流裝置(zhi)相🥵異的,如果标準(zhǔn)節流裝置在偏離(lí)标準條件下工作(zuò)亦應稱爲非标準(zhǔn)節流裝置,例如,标(biāo)準孔闆在混相流(liu)或标準文丘裏🔞噴(pēn)嘴在臨界流下工(gong)作的都是。
目前非(fei)标準節流裝置大(da)緻有以下一些種(zhong)類:
1)低雷諾數用 1/4圓(yuan)孔闆,錐形入口孔(kong)闆,雙重孔闆,雙斜(xie)孔闆,半圓孔闆等(deng);
2)髒污介質用 圓缺(que)孔闆,偏心孔闆,環(huán)狀孔闆,楔形孔闆(pan),彎管節流件等;
3)低(di)壓損用 羅洛斯管(guǎn),道爾管,道爾孔闆(pǎn),雙重文丘裏噴嘴(zuǐ)⛷️,通用文丘裏管,Vasy管(guǎn)等;
4)小管徑用 整體(ti)(内藏)孔闆;
5)端頭節(jiē)流裝置 端頭孔闆(pan),端頭噴嘴,Borda管等;
6)寬(kuān)範圍度節流裝置(zhì) 彈性加載可變面(mian)積可變壓頭流量(liang)🌈計(線性孔闆);
7)毛細(xì)管節流件 層流流(liu)量計;
8)脈動流節流(liú)裝置;
9)臨界流節流(liú)裝置 音速文丘裏(li)噴嘴;
10)混相流節流(liu)裝置。
節流式DPF現場(chang)應用的不斷拓展(zhan)必然提出發展非(fēi)标準☔節流裝置的(de)要求,十餘年來ISO亦(yì)在不斷制訂有關(guān)😘非标準節流裝置(zhì)的👣技術文件,在它(ta)們不能成爲正🚶♀️式(shi)标準之前作爲技(ji)術報告發表。可以(yi)預見,今後有可能(néng)若幹♈較爲成熟的(de)非标準節流裝置(zhì)♍會晉升爲标準型(xing)的。
20世紀90年代中後(hòu)期世界範圍内各(gè)式DPF銷售量在流量(liàng)儀表⭐總量中台數(shù)占50%-60%(每年約百萬台(tai)),金額占30%左右。我國(guó)銷售台數約占流(liu)量儀表總量(不包(bāo)括*表和家用水表(biǎo)及玻璃管🔞浮子流(liu)量計)的💘35%-42%(每年6萬-7萬(wan)台)。
2 工作原理
2.1 基本(ben)原理
充滿管道的(de)流體,當它流經管(guǎn)道内的節流件時(shí),如圖4.1所示,流㊙️速将(jiang)在節流件處形成(cheng)局部收縮,因而流(liú)速增加,靜⛷️壓力降(jiàng)低,于是在節流件(jian)前後便産生了壓(yā)差。流⭕體流量愈大(dà),産生的壓差愈大(dà)🔆,這樣可依據壓差(chà)來衡量流量的大(dà)小。這種測量方法(fa)是以流動🐕連續性(xing)方程(質量守恒定(dìng)🐉律)和伯努利方程(chéng)(能量守恒定律)爲(wei)基❗礎🈚的。壓差的大(da)小㊙️不僅與流量還(hai)與其他許多因素(su)有關,例如當節流(liú)裝置形式或管道(dào)内🐇流體的物理性(xing)質(密度、粘度)不同(tóng)時,在同樣大小的(de)流量下産🤟生的壓(yā)差也是不同的。
圖(tu)4.1 孔闆附近的流速(sù)和壓力分布
2.2 流量(liàng)方程
式中 qm--質量流(liu)量,kg/s;
qv--體積流量,m3/s;
C--流出(chu)系數;
ε--可膨脹性系(xi)數;
β--直徑比,β=d/D;
d--工作條(tiao)件下節流件的孔(kǒng)徑,m;
D--工作條件下上(shàng)遊管道内徑,m;
P--差壓(ya),Pa;
ρl--上遊流體密度,kg/m3。
由(yóu)上式可見,流量爲(wei)C、ε、d、ρ、P、β(D)6個參數的函數,此(ci)6個參數可分爲❌實(shi)♍測量[d,ρ,P,β(D)]和統計量(C、ε)兩(liǎng)類。
(1)實測量
1)d、D 式(4.1)中d與(yǔ)流量爲平方關系(xi),其精确度對流量(liàng)總精度影響較大(dà),誤⚽差值一般應控(kòng)制在±0.05%左右,還應計(jì)及工作溫😘度對材(cái)料熱膨脹的影響(xiǎng)。标準規定管道内(nei)徑D必須實測,需在(zai)✊上遊管段的幾個(gè)截面上進行多次(cì)❓測量求其🛀🏻平均值(zhí),誤差不應大于±0.3%。除(chú)對數🏃🏻值測量精度(du)要求較高外,還應(yīng)考慮内徑偏差會(huì)對節流件上遊通(tōng)道造成不正常節(jiē)流現象👉所帶來的(de)嚴重影響。因此,當(dāng)不是成套🌐供應節(jiē)流裝置時,在現場(chang)配管應充分注意(yi)這個問題⚽。
2)ρ ρ在流量(liang)方程中與P是處于(yu)同等位置,亦就是(shì)說,當追求差壓變(bian)送器高精度等級(jí)時,絕不要忘記ρ的(de)測量精度亦應與(yu)之相匹配。否則P的(de)提高将會被ρ的降(jiang)低♻️所抵消。
3)P 差壓P的(de)精确測量不應隻(zhī)限于選用一台高(gāo)精度差壓變送🙇🏻器(qì)🏃。實際上差壓變送(song)器能否接受到真(zhen)實的差壓值還決(jué)定于一系列🔞因素(su),其中正确的取壓(ya)孔⭐及引壓管線的(de)制造、安裝及使用(yong)是保證獲得真實(shí)差壓值的關鍵,這(zhe)些影響因素很多(duo)是難以定量或🈲定(dìng)性确定的,隻有加(jia)強制🌈造及安裝的(de)規範化工作才能(neng)達到目的。
(2)統計量(liang)
1)C 統計量C是無法實(shí)測的量(指按标準(zhun)設計制造安裝👄,不(bu)經✍️校準👉使用),在現(xian)場使用時複雜的(de)情況出現在實際(ji)的C值與标準确定(dìng)的⭐C值不相符合。它(tā)們的偏離是由設(shè)計、制造、安裝及使(shǐ)用一系列因素造(zào)成的。應🔞該明确,上(shang)述各環節全部嚴(yan)格遵循标準的規(guī)定,其實際值才會(huì)與标準确定的值(zhí)相符合,現場是難(nán)以*這種要求的。
應(yīng)該指出,與标準條(tiáo)件的偏離,有的可(ke)定量估算(可進行(háng)修正),有的隻能定(dìng)性估計(不确定度(dù)的幅值與方向)。但(dàn)是在現實中,有時(shi)不僅是一個條件(jiàn)偏離,這就帶來非(fei)常複雜的情況,因(yin)爲一般資料中隻(zhi)介紹某一條件偏(pian)離引起的誤差。如(rú)果許多條件同時(shi)偏離,則缺少相關(guan)的資料可查。
2)ε 可膨(péng)脹性系數ε是對流(liú)體通過節流件時(shí)密度發生變化而(er)引起的流出系數(shu)變化的修正,它的(de)誤差由兩部♊分組(zǔ)成:其一爲常用流(liú)量下ε的誤差,即标(biao)準确定值的誤差(chà);其二爲由于流量(liàng)變化ε值将随之波(bō)動帶來的誤差。一(yī)般在低靜壓高差(chà)壓情況,ε值有不可(kě)忽略的誤差。當P/P≤0.04時(shi),ε的誤差可忽略不(bú)計。
3 分 類
差壓式流(liú)量計分類如表4.1所(suǒ)示。
表4.1 差壓式流量(liang)計分類表
分類原(yuán)則 分 類 類 型
按産(chǎn)生差壓的作用原(yuán)理分類 1)節流式;2)動(dòng)壓頭式;3)水力阻力(li)式;4)離心式;5)動壓增(zēng)益式;6)射流式
按結(jie)構形式分類 1)标準(zhǔn)孔闆;2)标準噴嘴;3)經(jing)典文丘裏管⭐;4)文丘(qiu)裏噴嘴;5)錐形入口(kou)孔闆;6)1/4圓孔闆;7)圓缺(quē)孔闆;8)偏心孔闆;9)楔(xie)形孔闆;10)整體(内藏(cáng))孔闆;11)線性孔闆;12)環(huan)形孔闆;13)道爾管;14)羅(luó)洛斯管;15)彎管;16)可換(huan)🈲孔闆節流裝置;17)臨(lin)界流節流裝置
按(àn)用途分類 1)标準節(jiē)流裝置;2)低雷諾數(shu)節流裝置;3)髒污🌐流(liu)節流裝置;4)低壓損(sun)節流裝置;5)小管徑(jing)節流裝置;6)寬範圍(wei)度節流裝置☎️;7)臨界(jie)流節流裝置;
3.1 按産(chan)生差壓的作用原(yuan)理分類
1)節流式 依(yi)據流體通過節流(liú)件使部分壓力能(néng)轉變爲㊙️動能以産(chǎn)生差壓的原理工(gōng)作,其檢測件稱
之(zhi)爲節流裝置,是DPF的(de)主要品種。
2)動壓頭(tóu)式 依據動壓轉變(biàn)爲靜壓的原理工(gong)作,如均速管流量(liang)計‼️。
3)水力阻力式 依(yi)據流體阻力産生(sheng)的壓差原理工作(zuo),檢測件爲毛✂️細管(guan)束,又稱層流流量(liang)計,一
般用于微小(xiao)流量測量。
4)離心式(shì) 依據彎曲管或環(huan)狀管産生離心力(lì)原理形成的壓差(cha)工作,如彎管流量(liàng)計,環形管流量
計(ji)等。
5)動壓增益式 依(yi)據動壓放大原理(li)工作,如皮托-文丘(qiu)裏管。
6)射流式 依據(ju)流體射流撞擊産(chǎn)生原理工作,如射(she)流式差壓流量計(ji)。
3.2 按結構形式分類(lèi)
1) 标準孔闆 又稱同(tong)心直角邊緣孔闆(pan),其軸向截面如圖(tu)4.2所示。孔闆是一塊(kuài)加工成圓形同心(xin)的具有銳利直角(jiǎo)邊緣🔞的薄♻️闆。孔闆(pǎn)開孔的上遊側邊(biān)緣應是銳利的直(zhí)角。标準孔闆有📱三(sān)種取壓方式⛱️:角接(jiē)、法蘭及D-D/2取壓;如圖(tu)4.3所示。爲從兩個方(fang)向⛷️的任一個㊙️方向(xiàng)測量流量,可采用(yòng)對稱孔闆,節流孔(kong)的兩個邊緣均符(fu)合直角邊緣孔闆(pan)上遊邊緣的特性(xìng),且孔闆全部厚度(du)不超過節流孔的(de)📱厚度。
圖4.2 标準孔闆(pan)
圖4.3 孔闆的三種取(qu)壓方式
2) 标準噴嘴(zuǐ) 有兩種結構形式(shì):ISA 1932噴嘴和長徑噴嘴(zuǐ)。
a. ISA 1932噴嘴(圖4.4) 上遊面由(yóu)垂直于軸的平面(miàn)、廓形爲圓周的兩(liǎng)🌈段💚弧線所确定的(de)收縮段、圓筒形喉(hou)部和凹槽組成的(de)💚噴嘴。ISA 1932噴嘴的取壓(yā)方式僅角接取壓(ya)一種。
圖4.4 ISA 1932噴嘴
b. 長徑(jìng)噴嘴(圖4.5) 上遊面由(yóu)垂直于軸的平面(miàn)、廓形爲1/4橢圓的收(shōu)縮段、圓筒形喉部(bù)和可能有的凹槽(cao)或斜角組成的噴(pen)嘴。長徑噴🚩嘴的🈲取(qǔ)壓方式僅D-D/2取壓一(yī)種。
3) 經典文丘裏管(guǎn) 由入口圓筒段A、圓(yuán)錐收縮段B、圓筒形(xing)喉部C和圓錐擴散(san)段E組成,如圖4.6 所示(shi)。根據不同的加工(gōng)方法,有🧡以下結構(gòu)形式:①具有粗鑄收(shou)縮段的;②具有機械(xiè)加工收縮🌈段的;③具(ju)有鐵闆焊接收縮(suō)段的。不同結構形(xíng)式㊙️的L1、L2、R1、R2與D、d的關🙇♀️系如(rú)表4.2所示。
4)文丘裏噴(pēn)嘴 由進口噴嘴、圓(yuán)筒形喉部及擴散(sàn)段組成,如圖☎️4.7所🙇♀️示(shi)🔱。
5)錐形入口孔闆 錐(zhuī)形入口孔闆與标(biāo)準孔闆相似,相⛱️當(dāng)于一💞塊倒🤟裝的标(biāo)準孔闆,其結構如(ru)圖4 . 8所示,取壓方式(shi)爲角接取壓。表4.2 L1、L2、R1、R2與(yu)D、d關系
注 粗 鑄 入 口(kǒu) 機械加工的入口(kou) 粗焊的鐵闆入口(kǒu)
1 ±0.25D(100mm
L1=0.5D±0.05D L1=0.5D±0.05D
2 L2=1D或0.25D+250mm兩個量中的小(xiao)者 L2≥D(入口直徑) L2≥D(入口(kou)直徑)
3 R1=1.375D+20% R1<0.25D R1=0,焊縫除外
4 R2=3.625d至(zhi)3.8d R2<0.25D R2=0,焊縫除外
圖4.6 經典(diǎn)文丘裏管
圖4.7 文丘(qiū)裏噴嘴
圖4.8 錐形入(rù)口孔闆
1一環隙;2-夾(jiá)持環;3一上遊端面(miàn)A;4-下遊端面B;
5-軸線;6-流(liu)向;7-取壓口;8-孔闆;
X-帶(dài)環隙的夾持環;Y-單(dān)獨取壓口
超聲波(bō)流量計的基本原(yuán)理及類型
超聲波(bo)在流動的流體中(zhong)傳播時就載上流(liú)體流速的✍️信👉息。因(yin)此⭐通過接收到的(de)超聲波就可以檢(jian)測出🈚流體的流速(su),從而換算成流量(liàng)。根據檢測的方式(shi),可分爲傳播速度(du)差法、多普勒法、波(bo)束偏移法、噪聲法(fǎ)及相關法等不同(tóng)類💋型的超聲波流(liú)量計。起聲波流量(liang)計是近十幾年來(lai)随着集成電路技(ji)術迅速發展才開(kai)始應用的一種
非(fēi)接觸式儀表,适于(yú)測量不易接觸和(he)觀察的流體以及(ji)大管徑流量。它與(yǔ)水位計聯動可進(jìn)行敞開水流的流(liú)量測量。使用🈲超聲(shēng)波流量比不用在(zài)流體中安裝測量(liàng)元件故不會改變(bian)流體的流動狀态(tai),不産生附加阻力(lì),儀表的安裝及檢(jian)修均可不🥵影響生(shēng)産🧑🏾🤝🧑🏼管線運行因而(ér)是一種理想的節(jie)能型流量計。
*,目前(qian)的工業流量測量(liàng)普遍存在着大管(guǎn)徑、大流量測量困(kùn)難的問題,這是因(yin)爲一般流量計随(suí)着測量㊙️管徑的增(zeng)大會帶來制造和(hé)運輸上的困難,造(zao)價提高、能損加大(dà)、安裝不僅這些缺(quē)☎️點,超聲波流量計(ji)均可避免。因爲各(gè)類超聲波流量計(ji)均可管外安裝、非(fei)接觸測流,儀表造(zào)價基本上與被測(ce)管道口徑大小🐕無(wu)關,而其它類型的(de)流量計随着口徑(jìng)增加,造價大幅度(dù)增加,故口徑越大(da)超聲波流量計比(bǐ)相同功能其它類(lèi)型流量計的💰功能(neng)價格比越*。被認爲(wèi)是較好的大管徑(jìng)🌈流量測量儀表,多(duō)普✌️勒法超聲波流(liú)量計可測雙相介(jie)質的♊流量,故可用(yong)于下水道及排污(wu)水等髒污流的測(cè)量。在發電廠中,用(yòng)便攜式超聲波流(liú)量計測量水輪機(jī)進水量、汽輪機循(xún)環水量等大管徑(jìng)流量,比過去的皮(pí)脫管流速計🈲方便(biàn)得多。超聲被⚽流量(liàng)汁也可用于氣體(ti)測量。管徑的适用(yòng)範圍從2cm到5m,從幾米(mi)寬的明渠、暗☎️渠到(dào)500m寬的河流都可适(shi)用。
另外,超聲測量(liang)儀表的流量測量(liàng)準确度幾乎不受(shòu)被測流體溫度、壓(yā)力、粘度、密度等參(can)數的影響,又可🔅制(zhi)成非接觸及💛便攜(xié)式測🤞量儀表,故可(ke)解決其它類型儀(yi)表所難以測量的(de)強腐蝕性、非導電(diàn)性、放射性及易燃(ran)易爆介質的流量(liàng)測量問題。另外,鑒(jiàn)于非接觸測量特(te)點😄,再配以合理🐪的(de)電子線路,一台儀(yi)表可适應多種管(guǎn)徑測量和多種流(liu)量範圍測量。超聲(sheng)波流量計的适應(ying)能力也是其它儀(yí)表不可比拟的。超(chao)聲波流量計具有(yǒu)上述一些優點因(yin)此它越來越受到(dao)重視并且向産品(pin)系列化、通用化發(fā)展,現已制成不同(tóng)聲道的标準🧑🏽🤝🧑🏻型、高(gāo)溫💋型、防爆型、濕式(shì)型儀表以适應不(bu)同介質,不同場合(hé)和不同管道條件(jian)的流量🔴測量。
超聲(shēng)波流量計目前所(suo)存在的缺點主要(yào)是可測流體的溫(wēn)🌈度範圍受超聲波(bō)換能鋁及換能器(qì)與管道之間的耦(ǒu)合材料耐溫程度(dù)的限制,以及高溫(wen)下被測流體傳聲(sheng)速🎯度的原始數據(ju)不全。目🔞前我國隻(zhi)能用于測量200℃以下(xia)的流體。另外,超聲(shēng)波流量計的測量(liang)線路比一般流量(liàng)計複雜。這是因爲(wei),一般工業計量✊中(zhōng)液體的流速常常(cháng)是每秒幾米,而聲(shēng)波在液體中的傳(chuán)播速🙇🏻度約爲1500m/s左右(you),被測流體流🔱速(流(liú)量)變化帶給聲速(su)的變化量大也是(shi)10-3數量級.若要求測(cè)量流速🈲的準确度(du)爲1%,則對聲速的測(ce)量準确度需爲10-5~10-6數(shu)量級🌈,因此必須有(you)完善的測量線路(lu)才能實現,這也正(zheng)是超聲波流量✂️計(jì)隻有在集成☂️電路(lù)技術迅速發展的(de)⛹🏻♀️前題下才能得到(dao)實際應用的原因(yīn)。
超聲波流量計由(you)超聲波換能器、電(diàn)子線路及流量🌏顯(xiǎn)示㊙️和累積系統三(sān)部分組成。超聲波(bo)發射換能器👄将電(diàn)能轉👌換爲超聲波(bo)能量,并将其發射(shè)到被測流體中,接(jiē)收器接收到的超(chao)聲波信号,經電子(zi)線路放大并轉換(huàn)爲代表流♊量的電(dian)信号供給顯示和(hé)積算儀表進行顯(xiǎn)🔆示和積算。這樣就(jiù)實現了流量的檢(jiǎn)測♉和顯示。
超聲波(bo)流量計常用壓電(diàn)換能器。它利用壓(ya)電材料的壓電效(xiào)應,采用适出的發(fā)射電路把電能加(jia)到發射換能器的(de)壓電元件上💁,使其(qí)産生超聲波振勸(quan)。超聲波以某一角(jiǎo)度射入流體中傳(chuan)播,然後由接收換(huan)能器接收,并經壓(yā)電元件變爲電能(neng),以便檢測。發射換(huan)能器利用壓電元(yuan)件的逆壓電效應(ying)🈲,而接收換能💋器則(zé)是利用🐇壓🐪電效應(yīng)。
超聲波流量計換(huàn)能器的壓電元件(jiàn)常做成圓形薄片(piàn),沿厚度振☁️動。薄片(piàn)直徑超過厚度的(de)10倍,以保證振🏒動的(de)方向性。壓電元件(jiàn)材料多采用锆钛(tai)酸鉛。爲固定壓電(diàn)元件,使超聲波以(yi)合适🌈的角度射入(rù)到流體中,需把元(yuán)件故人聲楔中,構(gòu)成🔅換能器整體(又(yòu)稱探頭)。聲楔的材(cái)🈲料不僅要求強度(du)高、耐老化,而且要(yao)求🛀🏻超聲波經聲楔(xie)♌後能量損失小⭕即(ji)透射系數接🔞近1。常(chang)用的聲楔材料是(shi)有機玻璃,因爲它(tā)💯透明,可以觀察到(dào)🏃🏻聲楔中壓電元件(jiàn)的組裝情況。另外(wai),某💁些橡膠、塑料及(jí)膠木也可作聲楔(xie)💋材料。
超聲波流量(liàng)計的電子線路包(bao)括發射、接收、信号(hào)處🐕理和顯示🏃♂️電路(lu)。測得的瞬時流量(liàng)和累積流量值用(yong)🈲數字量或模拟㊙️量(liàng)顯示。
根據對信号(hào)檢測的原理,目前(qian)超聲波流量計大(dà)緻可分傳☀️播速度(dù)差法(包括:直接時(shí)差法、時差法、相位(wei)差法、頻差法)波束(shù)偏移法、多普勒法(fǎ)、相關法、空間濾波(bo)法及噪聲法等類(lèi)型,如圖所♉示。其中(zhong)以噪聲法原理及(jí)結構簡單,便于測(ce)量和攜帶,價格便(biàn)宜但準确度較低(di),适于💋在流量測量(liang)準确度要求不高(gāo)的場合✏️使用。由于(yú)直♋接時差法、時差(chà)法、頻差法和相位(wei)差法♉的基本原理(li)都是通過測📞量超(chāo)聲波🈲脈沖順流和(hé)逆流傳報時速度(du)之差♈來反映流體(tǐ)的流速的,故又統(tong)稱爲傳播速度差(chà)法。其中頻差法和(he)時差法克服了🐆聲(shēng)速随流體溫度👄變(biàn)化帶來的誤差,準(zhǔn)确🔞度較高,所以被(bèi)廣泛采用。按照換(huàn)能器的配置方法(fa)不同,傳播🌈速度差(cha)撥又分爲:Z法(透過(guo)法)、V法(反☔射法)、X法(交(jiāo)叉法)等。波束偏移(yi)🐇法是利用超聲波(bō)束在流體中的傳(chuan)播方向随流體流(liu)速變化而産生偏(piān)移來反映流體流(liu)速的,低流速時,靈(ling)敏度很低适用📧性(xing)不大.多普勒法是(shi)利用🐉聲學多普勒(lè)原理,通過測量不(bu)均勻❌流體中散射(she)體散射的超聲波(bo)多普
勒頻移來确(què)定流體流量的,适(shi)用于含懸浮顆粒(li)、氣泡等流體流量(liàng)測量。相關法是利(lì)用相關技術測量(liang)流量,原理✨上,此法(fǎ)的🆚測量準确度與(yǔ)流體中的聲速無(wu)關,因而與流體溫(wēn)度,濃度等無關,因(yin)而測量準确度高(gāo),适用範圍廣。但相(xiang)關器價格貴,線路(lù)比較複雜。在微處(chù)理機普及應用後(hòu),這個缺點可以克(kè)服。噪聲法(聽音法(fa))是利用管道内流(liu)體流動時産生的(de)噪聲與流體的流(liú)速有🚶♀️關的原理,通(tong)過檢測噪聲表示(shì)流速♌或流量值。其(qi)方法☁️簡單,設備價(jià)格便宜⚽,但準确度(du)🌐低。
以上幾種方法(fǎ)各有特點,應根據(ju)被測流體性質.流(liú)❗速㊙️分布情況、管路(lu)安裝地點以及對(duì)測量準确度的要(yao)求等因素進行選(xuǎn)擇。一般說來由于(yú)工業生産中👣工質(zhi)的溫度常🙇🏻不能保(bǎo)持恒定,故多采用(yong)頻差法及時差法(fǎ)。隻有在管徑很大(da)時才采用直接時(shi)差法。對💜換能器安(an)裝⛹🏻♀️方法的選擇原(yuan)則一般是:當流體(tǐ)沿管軸平行流動(dong)時,選用Z法;當流動(dòng)🧑🏾🤝🧑🏼方向與管鈾不平(ping)行或管路安🌍裝地(dì)點使換能器安裝(zhuāng)間隔受到限制時(shi),采用V法或X法。當流(liu)場分布不均勻而(ér)表🔴前直管段又較(jiao)短時,也‼️可采用多(duō)聲道(例如雙聲道(dao)或四聲🚶道)來克服(fu)流速擾動帶❗來的(de)流量測量誤差。多(duō)普勒法适于測量(liàng)兩相流,可避免常(cháng)規儀表由懸浮粒(lì)或氣泡造成的堵(du)塞、磨損、附着而不(bu)能運🚶♀️行的弊病,因(yīn)而得以迅速發展(zhǎn)。随着工業的發展(zhǎn)及節能🐇工🏃♀️作的開(kāi)展,煤油混合(COM)、煤水(shui)泥合(CWM)燃料的輸送(song)和應用以及燃料(liào)油加水助燃等節(jie)能方法的發👨❤️👨展,都(dōu)爲多普勒超聲波(bo)流量計應用開辟(pi)廣闊前景。
流量計(jì)的種類很多,一般(bān)市場上用得比較(jiào)廣泛的有:電磁流(liu)量計、渦街流量計(ji)、渦輪流量計、孔闆(pan)流量計、V錐流量計(ji)、金屬轉子流量計(jì)、玻璃轉子流量計(jì)、旋進旋渦⭕流量計(ji)、橢圓齒輪流量計(jì)、均速管流量計、超(chao)聲波流量計等。它(tā)們的安裝條件對(dui)直管段的要求🈲V錐(zhui)流量計是♊低,而電(dian)磁、渦街、孔闆等對(duì)直管段要求就較(jiao)高,一般是前5D後3D,對(dui)于流量計前端有(yǒu)彎頭、閥門電磁流(liu)量計等的直管段(duàn)要求就更高,高要(yao)求直管段是前50D後(hou)5D,因此在選購流量(liàng)計時一定要考慮(lü)流量計現場安裝(zhuang)的環境、位置等因(yin)素,從而選擇更加(jiā)适合現場工礦的(de)流量計。
現在流量(liang)計所需要的參數(shù):
1、被測量的介質
2、被(bèi)測量介質的溫度(dù)
3、被測量介質的壓(yā)力
4、被測量介質的(de)流量
5、要求的測量(liang)精度
6、現場工礦情(qíng)況