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> 測量不(bu)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:2025-12-01 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(gēn)據生産現場需要(yào)計量的介質而定(dìng)。一、氣體介質,應選(xuǎn)擇的流量計品種(zhong)是:1、超聲波🧡氣體流(liú)量計。2、渦街流量計(jì)。如氣體溫度超過(guò)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(zhǒng)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(yong)選型爲智能電磁(ci)流量🥵計、超聲波流(liú)量計。其他諸如渦(wo)街流量計、孔闆流(liu)量計等也可以。五(wǔ)、污水、紙漿等渾濁(zhuó)液體介質,應選擇(zé)的流量計品種是(shi):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(ye)體中不含較多空(kong)氣或氣泡。六、帶有(yǒu)較多氣泡📐的液體(ti)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(liu)量計非常适合測(cè)量這類流體。八、酸(suān)、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(liu)量計。2、外夾式超聲(shēng)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(jì)、細縫流量計、容積(jī)流量計🥵、電磁流量(liang)計、超聲波流量計(ji)和堰等。
流量測量(liàng)方法和儀表的種(zhǒng)類繁多,分類方法(fa)也很❌多。至今🈲爲止(zhi),可供工業用的流(liu)量儀表種類達60種(zhǒng)之多。品種如此之(zhī)多的原因🔞就在于(yu)至今還沒找到一(yī)種對任何流體♉、任(ren)何量程、任何流動(dong)狀态以及任何🔞使(shi)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(tā)的局限性。按測量(liang)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(shi)間内流過管道的(de)流量,是以短暫時(shi)間内流過的總量(liàng)除以該時間的商(shāng)來表示,實⭐際上流(liú)量計通☀️常亦備有(you)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(yi)嚴格意義來分流(liú)量計和總量表已(yi)無實際意義。
按測(cè)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(zhào)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(yā)🐪式流量計、浮子流(liu)量計、渦輪流量計(ji)、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(liu)量計,來分别闡述(shù)各種流量計的原(yuán)理、特點、應用概👈況(kuàng)及國内外的發展(zhan)情況。
差壓式流量(liàng)計是根據安裝于(yu)管道中流量檢測(ce)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(suan)流量的儀表。
差壓(ya)式流量計由一次(ci)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(shi)流量計分類,如孔(kong)闆流量計、文丘裏(lǐ)流量計、均速🌈管流(liú)量計等。
二次裝置(zhì)爲各種機械、電子(zǐ)、機電一體式差壓(yā)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(biao)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(can)數(如壓力、物位、密(mi)度等)。
差壓式流量(liang)計的檢測件按其(qi)作用原理可分爲(wei):節流裝置、水力阻(zǔ)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(àn)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(zhi)要按照标準文件(jiàn)設計、制造、安裝和(hé)使用,無須經實流(liú)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(du)較差的,尚未列入(rù)标準中的🌈檢測件(jian)。
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(yong)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(shi)zui重要的一類流量(liang)計。
優點:
(1)應用zui多的(de)孔闆式流量計結(jié)構牢固,性能穩定(ding)可靠,使用壽命長(zhang);
(2)應用範圍廣泛,至(zhì)今尚無任何一類(lei)流量計可與之相(xiang)比拟;
(3)檢測件與變(biàn)送器、顯示儀表分(fèn)别由不同廠家生(shēng)産,便于規模🌈經濟(ji)生産。
缺點:
(1)測量精(jīng)度普遍偏低;
(2)範圍(wéi)度窄,一般僅3:1~4:1;
(3)現場(chǎng)安裝條件要求高(gāo);
(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(liang)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(ya)力損🌈失1/3。壓力恢🤩複(fú)快2倍,zui小直管段可(kě)以小至1.5D,安裝和使(shǐ)用方🈲便,大大減少(shǎo)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(tǐ)方面:單相🔴、混相、潔(jie)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(liu)動條件方面:亞音(yīn)速、音速❓、脈動流等(děng)⭕。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(jì)的一種,在一根由(you)下向上擴大的垂(chuí)直錐管中,圓形橫(héng)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(nèi)自由地上升和下(xia)降。
浮子流量計是(shì)僅次于差壓式流(liú)量計應用範圍zui寬(kuān)廣的🐪一類流量計(ji),特别在小、微流量(liang)方面有舉足輕重(zhong)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(tè)點:
(1)玻璃錐管浮子(zi)流量計結構簡單(dān),使用方便,缺點是(shi)耐壓力低,有玻璃(li)管易碎的較大風(feng)險;
(2)适用于小管徑(jìng)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(rong)積式流量計,又稱(cheng)定排量流量計,簡(jiǎn)稱PD流量計,在流🏃♀️量(liang)✨儀表🧑🏾🤝🧑🏼中是精度zui高(gāo)的一類。它利用機(ji)械測量元件把流(liú)體連續不斷🏃♀️地分(fèn)🌈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(cì)數來測量流體體(ti)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(zǐ)流量計、旋轉活塞(sai)流量計、往複🚶♀️活塞(sai)流量計、圓盤流量(liàng)計、液封轉筒式流(liú)量計、濕式氣量計(ji)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(yǐng)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(ce)介質種類、口徑、介(jiè)質工作狀态局限(xiàn)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(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(liu)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(chang)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(liú)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(ji)本段]3.4渦輪流量計(jì)
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(wō)輪)感受流體平均(jun)流速,從而且推導(dao)☎️出流量或總量的(de)儀👌表。
一般它由傳(chuán)感器和顯示儀兩(liǎng)部分組成,也可做(zuo)成❄️整體式。
渦輪流(liú)量計和容積式流(liú)量計、科裏奧利質(zhì)量流量🥵計♉稱🈲爲流(liu)量計中三類重複(fu)性、精度*的産品,作(zuo)爲類型流量計之(zhi)一,其産品已發展(zhǎn)爲多品種、多系列(lie)批🚩量生産⭐的規模(mó)。
優點:
(1)高精度,在所(suǒ)有流量計中,屬于(yú)zui的流量計;
(2)重複性(xing)好;
(3)元零點漂移,抗(kàng)幹擾能力好;
(4)範圍(wéi)度寬;
(5)結構緊湊。
缺(que)點:
(1)不能長期保持(chi)校準特性;
(2)流體物(wu)性對流量特性有(you)較大影響。
應用概(gai)況:
渦輪流量計在(zài)以下一些測量對(duì)象獲得廣泛應用(yòng):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(liàng)上是僅次于孔闆(pǎn)流量計的天然計(jì)量儀表,僅荷蘭在(zài)天然氣管線上就(jiù)采📱用了2600多台各種(zhong)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(biao)。
[編輯本段]3.5電磁流(liú)量計
電磁流量計(jì)是根據法拉弟電(dian)磁感應定律制成(chéng)的一種♋測量導📐電(diàn)性液體的儀表。
電(diàn)磁流量計有一系(xì)列優良特性,可以(yǐ)解決其它流量計(jì)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(cí)流量在技術上有(yǒu)重大突破,使它成(cheng)爲應用廣泛的👄一(yi)類流量計,在流量(liang)儀表中其使用量(liang)百分數♊不斷上升(shēng)。
優點:
(1)測量通道是(shi)段光滑直管,不會(hui)阻塞,适用于測量(liang)含固🏃🏻體顆粒📧的液(yè)固二相流體,如紙(zhi)漿、泥漿、污水等;
(2)不(bú)産生流量檢測所(suo)造成的壓力損失(shī),節能效果好;
(3)所測(cè)得體積流量實際(ji)上不受流體密度(du)、粘度、溫度、壓力和(hé)電導率變化的明(míng)顯影響;
(4)流量範圍(wéi)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(néng)測量氣體、蒸汽和(hé)含有較大氣泡的(de)液體;
(3)不能用于較(jiào)高溫度。
應用概況(kuàng):
電磁流量計應用(yong)領域廣泛,大口徑(jing)儀表較多應用于(yú)給排水工程;中小(xiao)口徑常用于高要(yao)求或難測場合,如(rú)鋼鐵🔅工業高爐風(fēng)口冷卻水控制,造(zao)紙工業測☔量紙漿(jiāng)液和黑液,化學工(gōng)業的強腐蝕液,有(you)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(wù)化學等有衛生要(yào)求的場所。
[編輯本(ben)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(ti)兩側交替地分離(lí)釋放出兩串規則(zé)地🆚交錯排列的遊(yóu)渦的儀表。
渦街流(liú)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(shi)等。
渦街流量計是(shi)屬于zui年輕的一類(lei)流量計,但其發展(zhǎn)迅速,目前已成爲(wèi)通用的一類流量(liàng)計。
優點:
(1)結構簡單(dān)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(que)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(liang)計相比);
(4)儀表在脈(mo)動流、多相流中尚(shàng)缺乏應用經驗。
[編(bian)輯本段]3.7超聲波流(liu)量計
超聲波流量(liang)計是通過檢測流(liú)體流動對超聲束(shu)(或超聲脈📐沖)的作(zuò)用以測量流量的(de)儀表。
根據對信号(hào)檢測的原理超聲(sheng)流量計可分爲傳(chuán)播速度🌏差法(直接(jiē)時差法、時差法、相(xiàng)位差法和頻差法(fǎ))、波束偏移㊙️法、多♌普(pu)勒法、互相關法、空(kong)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(dào)未設置任何‼️阻礙(ai)件,均屬*流量計,是(shì)适于解決流量測(cè)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(lei)流😄量計之一🧑🏽🤝🧑🏻。
優點(dian):
(1)可做非接觸式測(cè)量;
(2)爲無流動阻撓(náo)測量,無壓力損失(shī);
(3)可測量非導電性(xing)液體,對無阻撓測(ce)量的電磁流量計(jì)是一種補充。
缺點(diǎn):
(1)傳播時間法隻能(néng)用于清潔液體和(he)氣體;而多普勒法(fǎ)隻能用于📱測量含(hán)有一定量懸浮顆(kē)粒和氣泡的液體(ti);
(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(yòng)于清潔、單相液體(tǐ)和氣體。典型應用(yong)有工廠排放液、:怪(guai)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(shi)用于異相含量不(bu)太高的雙相流體(tǐ),例如:未處💁理污水(shuǐ)、工廠排放液、髒流(liú)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(lǐ)奧利質量流量計(jì)
科裏奧利質量流(liú)量計(以下簡稱CMF)是(shì)利用流體在振🌐動(dong)管中流動時,産生(sheng)與質量流量成正(zhèng)比的科裏奧利力(li)原理制成的一種(zhǒng)直接式質量流量(liang)儀表。
我國CMF的應用(yong)起步較晚,近年已(yi)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(gè)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(qi)加熱到高于工況(kuàng)溫✔️度的某一個定(ding)值,使速度傳感器(qi)和測量工況溫👅度(dù)的傳感器之間形(xíng)㊙️成恒定溫差。當保(bao)持溫差不變時,電(diàn)加熱消耗的能量(liang),也可以🔆說熱消散(san)值,與流過氣體的(de)質量流量成正比(bǐ)。
熱式氣體質量流(liu)量計即MassFlowMeter(縮寫爲MFM),它(tā)是氣體流量計量(liang)中新型🐆儀表,區别(bie)于其它氣體流量(liàng)計不需要進行壓(ya)力和溫度修正,直(zhi)接測量氣體的質(zhì)量流量,一支傳感(gan)器可以做到量程(cheng)從極🔆低到高📐量程(chéng)。它适合✂️單一氣體(ti)和固定比♉例多組(zu)份❤️氣體的測量。
熱(rè)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(ke)用于石油、化工、鋼(gāng)鐵、冶金、電力、輕工(gong)、醫藥、環保等工業(ye)部門的空氣、烴類(lèi)氣體、可燃性氣🌐體(tǐ)、煙道氣體的監測(cè)。
特點
可靠性高重(zhòng)複性好測量精度(du)高壓損小
無活動(dong)部件量程比寬響(xiang)應速度快無須溫(wen)壓補償☂️
應用
•工業(yè)管道中氣體質量(liang)流量測量•煙囪排(pái)出的煙氣流速測(ce)量
•煅燒爐煙道氣(qì)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(kong)調系統中的氣體(ti)流📞量測量
•熔劑回(hui)收系統氣體流量(liang)測量•燃燒鍋爐中(zhong)燃燒氣體🔱流量測(cè)🛀🏻量✉️
•天然氣、火炬氣(qì)、氫氣等氣體流量(liàng)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(liang)流量測量😄
如:美國(guó)SIERRA
中國DSN
3.9明渠流量計(jì)
與前述幾種不同(tóng),它是在非滿管狀(zhuang)敞開渠道測量自(zì)由🐇表🍓面自然流的(de)流量儀表。
非滿管(guǎn)态流動的水路稱(cheng)作明渠,測量明渠(qu)中水流流量的⭐稱(chēng)作明渠流量計(openchannelflowmeter)。
明(míng)渠流量計除圓形(xíng)外,還有U字形、梯形(xíng)、矩形等多種❤️形狀(zhuang)🏃。
明渠流量計應用(yòng)場所有城市供水(shuǐ)引水渠;火電廠引(yǐn)水和排水渠、污水(shui)治理流入和排放(fang)渠;工礦企業水排(pai)放以及水利工程(cheng)和農業灌溉用渠(qú)道。有人估計1995台,約(yuē)占流量儀表整體(tǐ)的1.6%,但💁是國内應用(yong)尚無估計數據。
4,新(xin)工作原理流量儀(yí)表的研究和開發(fā)
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(shu)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(liàng)管絕緣地與管系(xi)連接,測量🧡電🧡容器(qi)上✨靜電荷便可知(zhī)道測量管内的電(diàn)荷。他們分别作了(le)内徑4~8mm銅、不鏽鋼等(deng)金屬和塑料測量(liang)管儀表的實流試(shì)驗,試驗🌈表明流量(liàng)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(biao)的工作原理是基(jī)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(ben)儀表由🙇🏻美國GMI工程(chéng)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(qì)
(tachmetricflowratesensor)
它是由俄羅斯科(kē)學工程中心工業(ye)儀表公司開發,是(shì)基于🙇🏻懸浮效應理(li)論研制的。該儀表(biǎo)已在若幹現😄場成(chéng)功的🈲應用(例如在(zai)核電站安裝2000餘台(tái)測量熱水🈲流量,連(lián)續使用8年),且還🔴在(zài)改進以擴大應用(yong)領域。
5,幾種流量儀(yi)表應用和發展動(dong)向
5.1科裏奧利質量(liàng)流量計(CMF)
國外CMF已發(fa)展30餘系列,各系列(liè)開發在技術上着(zhe)眼點在于🙇🏻:流量檢(jiǎn)🆚測測量管結構上(shàng)設計創新;提高儀(yí)表零點穩定性和(hé)度等性能💔;增加測(ce)量管撓度,提高靈(ling)敏度;改善測量管(guǎn)應力分布,降低疲(pí)勞損壞,加強抗振(zhèn)動幹擾能力等。
5.2電(dian)磁流量計(EMF)
EMF從50年代(dai)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(yí)表銷售金額中已(yǐ)占16%~20%。
我國近年發展(zhǎn)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(liú)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(guo)流量儀表銷☁️售金(jin)額中已占4%~6%。1992年世界(jiè)範圍估計銷售量(liang)爲3.54.8萬台,同期國内(nèi)産品估計在8000~9000台。
5.4威(wei)力巴流量計
威立(li)巴流量計計采用(yòng)了*符合空氣動力(lì)學原理的工👄程👌結(jie)構設計,是一種在(zai)精度、功效及可靠(kao)方面達💃到了無比(bǐ)程度的傳🐅感元件(jian)。
6,結論
由上述可知(zhi),流量計發展到今(jīn)天雖然已日趨成(cheng)熟,但其種😍類仍然(rán)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(jì)都有其适用範圍(wéi),也都有局限性。這(zhè)就要求我們🏃:
(1)在選(xuǎn)擇儀表時,一定要(yao)熟悉儀表和被測(ce)對象兩方🧡面的情(qing)況,并要兼顧考慮(lǜ)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(yā)式流量計
差壓式(shì)流量計(以下簡稱(cheng)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(tǐ)條件♌和檢✨測件與(yǔ)管✉️道的幾何尺寸(cun)來測量流量的儀(yi)表。DPF由一次裝置(檢(jian)測件)和二次裝置(zhi)(差壓轉換和流量(liang)顯示儀表)組成。通(tong)常以檢測件的型(xing)式對DPF分類,如孔🌈扳(bān)流量計、文丘裏管(guǎn)流量計及均速管(guan)流量計等。二🔴次裝(zhuāng)置爲各種機械、電(diàn)子、機電一體式差(chà)壓計,差壓變送器(qì)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(gui)格龐雜的一大類(lei)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(ya)頭式、水🏃♂️力阻力✌️式(shì)、離心式、動壓增益(yi)式和射流式等幾(ji)大類,其中以♈節流(liú)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(lèi)。所謂标準節流裝(zhuāng)置是指按照标準(zhǔn)文件設✌️計、制造、安(ān)♻️裝和使用,無須經(jing)實流校準即可确(que)定其流量🏃♀️值并估(gu)算流量測量誤差(chà),非标準節流裝置(zhi)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(fā)展經過漫長的過(guo)程,早在20世紀20年代(dai)✌️,美國和歐洲即開(kāi)始進行大規模的(de)節流裝置試驗🔴研(yan)究。用得zui普遍的節(jie)流裝置--孔闆和噴(pēn)嘴開始标準化。現(xian)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(dai)标準化的,而标準(zhun)🧡孔闆亦曾稱爲ISAl932孔(kong)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(shang)衆多研究成果彙(huì)集到一起,它促進(jìn)檢測件的理論和(hé)實踐向深度和廣(guang)度拓展,這是其他(ta)流量計所不及的(de)。1980年ISO(标準化組織)正(zhèng)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(lai)上對‼️爲數有限的(de)幾種節流裝置(孔(kǒng)闆、噴嘴和文丘裏(lǐ)管)的理論與試驗(yàn)的研究成果,反映(yìng)了此類檢測件的(de)當代科學與生産(chan)的技術水平。但是(shi)從ISO5167正式頒布之日(ri)起,它就暴露出許(xǔ)多亟待解決的👅問(wèn)題,這些問🏃♂️題主要(yao)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(jù)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(you)巨大的進步,重新(xin)進行系統⭐地試驗(yàn)以獲得更高度🎯及(jí)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(yan),爲修訂ISO5167打下基礎(chu)。
2)ISO5167中關于直管段長(zhǎng)度規定的問題在(zai)ISO投票通過ISO5167時,美國(guo)投了反對💚票,其主(zhu)要原因是對直管(guan)段長度的規定有(yǒu)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(ge)項規定的科學性(xing)問題影響節流裝(zhuāng)置流出系數的因(yīn)素特别多,主要有(yǒu)孔徑與管徑的比(bǐ)值β、取壓裝置、雷諾(nuò)數、節💜流件♌安裝偏(pian)心度、前後阻流件(jiàn)類型及直管段長(zhǎng)度🧑🏾🤝🧑🏼、孔闆入口邊緣(yuán)尖銳度、管壁粗糙(cāo)度、流體流動湍流(liú)度等,衆多因素🐉影(ying)響錯綜複雜,有的(de)🔞參數難以直接測(cè)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(bú)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(jiǎn)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(liu)速分布及流動調(diao)整💞器的作用等。
4)關(guān)于節流式DPF測量度(dù)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(yì)義重大。曆次學術(shu)會議認爲必須使(shi)流量測量工作者(zhe)、流體力學與計算(suan)機技術工作者緊(jin)密合作共💃🏻同攻關(guān)才能解決此問題(ti)。
20世紀80年代美國和(hé)歐洲開始進行大(dà)規模的孔闆流量(liang)🤩計試驗研究,歐洲(zhōu)爲歐共體實驗計(jì)劃(EECExperimentalProgram),美國爲API實驗計(jì)劃(APIExperimentalProgram)。試驗的目的是(shi)用現代測試設備(bei)及試驗數據的統(tong)計處理技術進💔行(hang)新一輪的範🔞圍廣(guang)泛的試驗研究,爲(wèi)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(yuán)會草案,它在技術(shù)内容與編輯上都(dou)有🌏很大改動,是一(yī)份全新的标準💃🏻。本(ben)來預定于2025年12月在(zài)💋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(shi)📧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(xīn)标準在标準的兩(liang)個核心内容皆有(yǒu)實質性變化,一是(shi)孔闆的流出系數(shù)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(diào)整💃器的使用等。
我(wo)們通常稱ISO5167(GB/T2624)中所列(lie)節流裝置爲标準(zhun)節流裝置,其他的(de)都稱爲♻️非标準節(jiē)流裝置,應該指出(chu),非标準節流裝置(zhì)不僅是指那些節(jie)流裝置結構與标(biao)難節流裝置相異(yì)的,如果标準節流(liu)裝置在偏離标準(zhǔn)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(biao)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(you)以下一些種類:
1)低(dī)雷諾數用1/4圓孔闆(pan),錐形入口孔闆,雙(shuāng)重孔闆,雙斜孔闆(pan),半🙇♀️圓孔闆等;
2)髒污(wu)介質用圓缺孔闆(pan),偏心孔闆,環狀孔(kǒng)闆,楔形孔闆,彎管(guǎn)節流件等;
3)低壓損(sǔn)用羅洛斯管,道爾(ěr)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(tou)噴嘴,Borda管等;
6)寬範圍(wéi)度節流裝置彈性(xing)加載可變面積可(kě)變壓頭流量計🔅(線(xian)性孔闆);
7)毛細管節(jie)流件層流流量計(jì);
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(zui);
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(rán)提出發展非标準(zhun)節流裝置的要求(qiú),十餘年來ISO亦在不(bu)斷制訂有關非标(biao)準節流裝置的技(ji)術文件,在它們不(bu)能成爲正🧡式标準(zhǔn)之前作㊙️爲技術報(bào)告發表。可以預見(jiàn),今後有可能若幹(gàn)較爲成熟的非标(biao)準節流裝置會晉(jìn)升爲🔞标準型的。
20世(shì)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(e)占30%左右。我🌈國銷☁️售(shòu)台數約占流量儀(yí)⭐表總量(不包括*表(biǎo)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(gong)作原理
2.1基本原理(li)
充滿管道的流體(ti),當它流經管道内(nei)的節流件時,如圖(tú)4.1所示,流速将在節(jie)流件處形成局部(bu)收縮,因而流速增(zeng)加,靜壓力降低,于(yú)是在節流件前後(hòu)便産生了壓差。流(liu)✊體流量愈大,産生(shēng)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(chéng)(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(bú)僅與流量還與其(qí)他許多因🤩素有關(guān),例如當節流裝置(zhi)形式或管道内流(liú)體的物理性質(密(mì)度、粘度)不同時,在(zai)同樣大小的流量(liàng)下産🧡生的壓差也(ye)是不同的。
圖4.1孔闆(pan)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(tǐ)積流量,m3/s;
C--流出系數(shù);
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(gong)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(shí)測量
1)d、D式(4.1)中d與流量(liàng)爲平方關系,其度(dù)對流量總精度影(ying)響較㊙️大,誤差值一(yi)般應控制在±0.05%左右(you),還應計及工作溫(wēn)🔴度對材料熱膨脹(zhàng)的影響🚶。标準規定(dìng)管道内徑D必須實(shí)測,需在上遊管段(duàn)的幾個截面上進(jin)🐪行多次測量求其(qi)平均值,誤差不應(ying)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(jing)偏差會對節⚽流件(jian)上遊通道造成不(bú)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(shi),在現場配管應充(chōng)分注意這個問題(tí)。
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(jing)度等級時,絕不要(yào)忘記ρ的測量精度(du)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(xiao)。
3)P差壓P的測量不應(yīng)隻限于選用一台(tai)高精度差壓變㊙️送(sòng)器🌈。實際🐇上🌐差壓變(biàn)送器能否接受到(dào)真實的差壓值還(hái)❌決定于一系列🈲因(yin)素🍉,其中正确的取(qǔ)壓孔及引壓管線(xian)🙇🏻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(huò)定性确定的,隻有(you)加強制造及安裝(zhuāng)的規範化工作才(cái)能達到目的。
(2)統計(jì)量
1)C統計量C是無法(fǎ)實測的量(指按标(biāo)準設計制造安裝(zhuang),不❗經校準使用),在(zai)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(hé)。它們的偏離是由(you)設計、制造、安裝及(jí)使用一系列因素(su)造成的。應該明确(que),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(shì)難以*這種要求的(de)。
應該指出,與标準(zhǔn)條件的偏離,有的(de)可定量估算(可進(jìn)行修正),有的隻能(neng)定性估計(不确定(ding)度的幅值與方向(xiang))。但是在現實中,有(you)時不僅是一個條(tiáo)件偏離,這就帶來(lái)非常複雜的情況(kuang),因爲一般資料中(zhōng)隻介紹🔴某一條件(jian)偏離引起的誤差(cha)。如果許多條件同(tong)時偏離,則缺少相(xiang)關的資料可查。
2)ε可(kě)膨脹性系數ε是對(duì)流體通過節流件(jiàn)時密度發生變化(huà)而引起🔞的流出系(xì)數變化的修正,它(ta)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(liu)量變化ε值将随之(zhi)波動帶來的誤差(cha)。一般在低靜壓高(gao)♍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(luè)不計。
3分類
差壓式(shì)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(àn)産生差壓的作用(yong)原理分類1)節流式(shi);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(àn)結構形式分類1)标(biao)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(ru)口孔闆;6)1/4圓孔闆;7)圓(yuan)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(guan);14)羅洛💘斯管;15)彎管;16)可(ke)換孔闆節流裝置(zhì);17)臨界流節流裝置(zhi)
按用途分類1)标準(zhun)節流裝置;2)低雷諾(nuò)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(lin)界流節流裝置;
3.1按(àn)産生差壓的作用(yòng)原理分類
1)節流式(shì)依據流體通過節(jie)流件使部分壓力(li)能轉變爲動能以(yi)産生差壓的原理(li)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(ya)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(gong)作,檢測件爲毛細(xi)管束,又稱層流流(liu)量計,一
般用于微(wei)小流量測量。
4)離心(xin)式依據彎曲管或(huo)環狀管産生離心(xīn)力原理形成的壓(yā)差工作,如彎管流(liú)量計,環形管流量(liàng)
計等。
5)動壓增益式(shi)依據動壓放大原(yuán)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(ru)射流式差壓流☀️量(liàng)計。
3.2按結構形式分(fen)類
1)标準孔闆又稱(chēng)同心直角邊緣孔(kǒng)闆,其軸向截面如(ru)圖4.2所示。孔🈲闆是一(yī)塊加工成圓形同(tong)心的具有銳利直(zhi)角👣邊緣的薄闆。孔(kong)闆開孔的上遊側(cè)邊緣應是銳利的(de)直⭕角。标準孔闆有(you)三種取壓方式🌏:角(jiao)接、法蘭及D-D/2取壓;如(rú)圖4.3所示。爲從兩個(gè)方向的任一個方(fāng)向測量流量,可采(cǎi)用對稱孔闆,節🌐流(liú)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(hou)度不超過節✏️流孔(kǒng)的厚度。
圖4.2标準孔(kǒng)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(xíng)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(píng)面、廓形爲圓周的(de)👣兩段弧線所确定(ding)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(qu)壓一種。
圖4.4ISA1932噴嘴
b.長(zhǎng)徑噴嘴(圖4.5)上遊面(mian)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(hóu)部和可能有的凹(āo)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(lǐ)管由入口圓筒段(duàn)A、圓錐收縮段B、圓筒(tong)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(zhu)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(shōu)縮段的。不同結構(gou)形式🚶的L1、L2、R1、R2與D、d的關系(xì)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(suo)示💰。
5)錐形入口孔闆(pǎn)錐形入口孔闆與(yu)标準孔闆相似,相(xiàng)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(ru)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(ru)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(jīng)典文丘裏管
圖4.7文(wén)丘裏噴嘴
圖4.8錐形(xíng)入口孔闆
1一環隙(xì);2-夾持環;3一上遊端(duan)面A;4-下遊端面B;
5-軸線(xian);6-流向;7-取壓口;8-孔闆(pan);
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(běn)原理及類型
超聲(sheng)波在流動的流體(ti)中傳播時就載上(shàng)流體流速的信息(xī)。因此通過接收到(dao)的超聲波就可以(yǐ)檢測出流體的流(liu)速,從而換算成流(liú)量。根據檢測的方(fang)式,可分爲傳播速(sù)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(nián)來随着集成電路(lù)技術迅速發展✔️才(cái)開始應用的一種(zhǒng)
非接觸式儀表,适(shì)于測量不易接觸(chù)和觀察的流體♈以(yǐ)及大管徑流量。它(ta)與水位計聯動可(ke)進行敞開水流的(de)流量測量。使用🔞超(chāo)聲波流量比不用(yong)在流體中安裝測(cè)量元件故不會改(gai)變流👣體的流動狀(zhuang)态,不産生附加阻(zu)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(cè)量普遍存在着大(dà)管徑、大流量測量(liang)困難的💃🏻問題,這是(shì)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(liàng)計均可避免。因爲(wei)各類超聲波流量(liang)計均可管外安裝(zhuāng)、非♈接觸測流,儀表(biǎo)造價基本上與被(bèi)測管道口徑大小(xiao)無關,而其它類型(xíng)的流量計随🏃着口(kou)徑增加,造價大幅(fú)度增加,故口徑越(yue)大超聲波流量計(jì)比相同功能其它(tā)類型流量計的功(gong)能價格比越*。被認(rèn)爲是較好⭕的大管(guǎn)徑流量測量儀💔表(biǎo),多普勒法超聲波(bo)流🔞量計♉可測雙相(xiang)介質的流量,故可(ke)用于下水道及排(pai)污水等髒污流的(de)測量。在發電廠中(zhōng),用便攜式超聲波(bo)流量計測量水輪(lún)機進水量、汽輪機(jī)循環水量等大管(guan)徑流量,比過去的(de)皮脫管流速計方(fāng)便得🎯多。超聲被🤩流(liú)量汁也可用于氣(qì)體測量。管徑的适(shi)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(kě)适用。
另外,超聲測(ce)量儀表的流量測(ce)量準确度幾乎不(bu)受被測🙇♀️流體溫度(dù)、壓力、粘度、密度等(děng)參數的影響,又可(kě)✏️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(dǎo)✂️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(liang)特點💃🏻,再配以合理(li)的電子線路,一台(tái)儀表可🍉适應多種(zhǒng)管徑測量和多種(zhong)流量範圍測量。超(chao)🚶♀️聲波🏃🏻♂️流量計的适(shi)應能力也是其它(tā)儀表不可比拟的(de)。超✔️聲波流量計具(ju)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(hua)發展,現已㊙️制成不(bú)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(chǎng)合和不同管道條(tiao)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(sheng)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(gao)溫下被測流體傳(chuan)聲速度的原始數(shu)據不全。目前我國(guó)隻能🔅用于測量200℃以(yǐ)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(yīn)爲,一般工業計量(liang)中液體的流速常(cháng)常是每秒幾米,而(ér)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(ye)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(xū)有完善的測量線(xian)路才能實現,這也(ye)正是超聲波流量(liang)♌計隻有在集成🐇電(dian)路技術迅速發展(zhǎn)的☀️前題下才能得(dé)到實際應用的原(yuán)因。
超聲波流量計(ji)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(sheng)波發射換能器💃🏻将(jiang)電能轉換爲超聲(shēng)波能量,并将其發(fa)射到被測流體中(zhong),接收器接收到的(de)超聲波👌信号,經🤟電(dian)子線路放大并轉(zhuan)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(yang)就實現了💯流量的(de)檢測和顯示。
超聲(sheng)波流量計常用壓(ya)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(neng)加到發射換💰能器(qi)的壓電元件上,使(shǐ)其産生超聲波振(zhèn)勸。超聲波以某一(yi)角度射入流體中(zhong)📱傳播,然後由接收(shou)換✏️能器接收✔️,并經(jīng)壓電元件變爲🌂電(dian)能,以便檢測。發射(she)換能器利用🙇♀️壓電(dian)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(jì)換能器的壓電元(yuan)件常做成圓形薄(bao)片,沿厚度🙇♀️振✍️動。薄(báo)片直徑超過厚度(dù)的10倍,以保證振動(dòng)的方向性。壓電元(yuán)件材料多采用锆(gào)钛酸鉛。爲固定壓(yā)電㊙️元件,使超聲波(bō)以合适的角度射(shè)入到流體中,需把(bǎ)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(qiang)度高、耐老化,而且(qie)要求超聲波經聲(sheng)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(wei)它透明,可以觀察(chá)🔴到💃🏻聲楔中壓電元(yuan)件的組裝情況。另(ling)外,某💃🏻些橡膠、塑料(liao)及膠木也可作聲(shēng)楔材料。
超聲波流(liú)量計的電子線路(lu)包括發射、接收、信(xin)号處理❄️和顯示電(diàn)☁️路。測得的瞬時流(liú)量和累積流量值(zhí)用✔️數字量或模拟(nǐ)量顯示。
根據對信(xìn)号檢測的原理,目(mu)前超聲波流量計(jì)大緻可分傳播⁉️速(su)度差法(包括:直接(jiē)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(qi)中🐉以噪聲法原🔅理(li)及結構zui簡單,便于(yu)測量和攜帶,價格(gé)便✨宜但準确度較(jiào)低,适于在流量測(ce)量💋準确度要求不(bu)高的場合🌐使用。由(yóu)于直接時差法、時(shi)差法🧡、頻差法和相(xiàng)位差法⭐的基本原(yuan)理都是🏃🏻通過測量(liang)超聲波脈沖順流(liú)和逆流傳報時速(sù)度之差來反映流(liú)體的流速的,故又(you)統稱爲傳播速度(dù)差法。其中頻差法(fǎ)和時差法克服了(le)聲速随流體溫度(dù)變化帶來的誤差(cha),準确度較高,所🏃🏻以(yi)被廣泛采用。按照(zhào)換能器的配置方(fāng)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(piān)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(yòng)性不大.多普勒法(fa)是🔞利用聲學多普(pǔ)勒原理,通過測量(liang)不均勻流體中散(san)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(shì)利用相關技術測(ce)量🧡流量,原理上,此(cǐ)✏️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(guān),因而測量準确度(dù)高,适用範圍廣。但(dan)🤟相關器價格貴,線(xian)路比較複雜。在微(wei)處理機普及應用(yòng)後💃🏻,這個缺點可以(yǐ)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(li),通過檢🔴測噪聲表(biao)示流☂️速♋或流量值(zhí)。其方法簡單,設備(bèi)價格便宜,但準确(que)度低。
以上幾種方(fang)法各有特點,應根(gēn)據被測流體性質(zhì).流速㊙️分布情況、管(guǎn)路安裝地點以及(ji)對測量準确度的(de)💜要求等因素進行(hang)選擇。一般說來由(yóu)于工業生産中😄工(gong)質的溫度常👌不能(neng)保持恒定,故多采(cǎi)用頻差法及🏃時差(chà)法。隻有在管徑很(hen)大時才🏒采用直接(jie)時差法。對㊙️換能器(qi)安裝方法的選擇(ze)㊙️原則一般是♌:當流(liu)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(ān)裝間隔受到限制(zhi)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(sheng)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(mian)常規儀表由懸浮(fu)粒或氣泡造成的(de)堵塞、磨損、附着而(er)不能㊙️運行的弊病(bing),因而得以迅速發(fā)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(shu)送和應用以及燃(ran)料油加水助燃等(deng)節能方法的發🏃🏻♂️展(zhan),都爲多普勒超聲(sheng)波流量計應用開(kāi)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(kǒng)闆流量計、V錐流量(liang)計、金屬轉子流量(liàng)計、玻璃轉子流量(liàng)計、旋進旋渦流量(liang)計、橢圓齒輪流量(liang)❤️計、均速管流量計(jì)、超聲波流量計等(děng)。它們的安裝條🏒件(jian)對直管段的要求(qiu)🌈V錐流量計是zui低,而(er)電磁、渦街、孔闆等(deng)對直管段要求就(jiu)較高,一般是🐕前5D後(hòu)3D,對于流量計前端(duan)有彎頭、閥門♻️電磁(cí)流量計等的直管(guan)段要求就更高,zui高(gao)要求直管段是前(qián)50D後5D,因此在選🌈購流(liú)量計時一定要考(kǎo)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(kuàng)的流量計。
現在流(liu)量計所需要的參(can)數:
1、被測量的介質(zhì)
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(kuang)情況
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