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流量計(jì)英文名稱是flowmeter,全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)把它定義為:指示被測流量和(或)在選定的時(shí)間間隔內(nèi)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(jì)又分為有差壓式流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、節(jié)流式流量計(jì)、細(xì)縫流量計(jì)、容積流量計(jì)、電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)等。按介質(zhì)分類:液體流量計(jì)和氣體流量計(jì)。
計(jì)量是工業(yè)生產(chǎn)的眼睛。流量計(jì)量是計(jì)量科學(xué)技術(shù)的組成部分之一,它與國民經(jīng)濟(jì)、國防建設(shè)、科學(xué)研究有密切的關(guān)系。做好這一工作,對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、促進(jìn)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展都具有重要的作用,特別是在能源危機(jī)、工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化程度愈來愈高的當(dāng)今時(shí)代,流量計(jì)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位與作用更加明顯。
工程上常用單位m3/h,它可分為瞬時(shí)流量(Flow Rate)和累計(jì)流量(Total Flow),瞬時(shí)流量即單位時(shí)間內(nèi)過封閉管道或明渠有效截面的量,流過的物質(zhì)可以是氣體、液體、固體;累計(jì)流量即為在某一段時(shí)間間隔內(nèi)(一天、一周、一月、一年)流體流過封閉管道或明渠有效截面的累計(jì)量。通過瞬時(shí)流量對(duì)時(shí)間積分亦可求得累計(jì)流量,所以瞬時(shí)流量計(jì)和累計(jì)流量計(jì)之間也可以相互轉(zhuǎn)化。
早在1738年,瑞士人丹尼爾伯努利以第一伯努利方程為基礎(chǔ)利用差壓法測量水流量。后來意大利人G.B.文丘里研究用文丘里管測量流量,并于1791年發(fā)表了研究結(jié)果。
1886年,美國人赫謝爾應(yīng)用文丘里管制成了測量水流量的的實(shí)用測量裝置。
20世紀(jì)初期到中期,原有的測量原理逐漸走向成熟,人們不再將思路局限在原有的測量方法上,而是開始了新的探索。
到了30年代,又出現(xiàn)了探討用聲波測量液體和氣體的流速的方法聲波測量流量的方法,但到第二次世界大戰(zhàn)為止未獲得很大進(jìn)展,直到1955年才有了應(yīng)用聲循環(huán)法的馬克森流量計(jì)的問世,用于測量航空燃料的流量。
20世紀(jì)的60年代以后,測量儀表開始向精密化、小型化等方向發(fā)展。
隨著集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展,具有鎖相環(huán)路技術(shù)的超聲(波)流量計(jì)也得到了普遍應(yīng)用,微型計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用,進(jìn)一步提高了流量測量的能力,如激光多普勒流速計(jì)應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)后,可處理較為復(fù)雜的信號(hào)。
發(fā)展趨勢
在工業(yè)現(xiàn)場,測量流體流量的儀表統(tǒng)稱為流量計(jì)或流量表。是工業(yè)測量中最重要的儀表之一。隨著工業(yè)的發(fā)展,對(duì)流量測量的準(zhǔn)確度和范圍要求越來越高,為了適應(yīng)多種用途,各種類型的流量計(jì)相繼問世,廣泛應(yīng)用于石油天然氣、石油化工、水處理、食品飲料、制藥、能源、冶金、紙漿造紙和建筑材料等行業(yè)。 [1]
2008年全球流量計(jì)的市場規(guī)模達(dá)到28.3億美元,較2007年增長約3.9%。
發(fā)展現(xiàn)狀
由于缺乏國家在這行業(yè)體制機(jī)制強(qiáng)有力的支持,造成我國儀器儀表行業(yè)缺乏高層次的復(fù)合型人才,缺乏熟悉、精通各學(xué)科交叉的綜合型人才。自主創(chuàng)新能力低下,自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)匱乏。具體表現(xiàn)在國產(chǎn)高端自動(dòng)化產(chǎn)品奇缺,市場競爭力不強(qiáng)。
現(xiàn)代計(jì)量是光、機(jī)、電、計(jì)算機(jī)和許多基礎(chǔ)學(xué)科高度綜合的產(chǎn)物,對(duì)新技術(shù)比較敏感,是現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品中更新?lián)Q代速度比較快的產(chǎn)品之一,每年都會(huì)有新產(chǎn)品推出,特別是在當(dāng)今信息技術(shù)攻速發(fā)展的時(shí)代,競爭日趨激烈,發(fā)展速度稍微慢點(diǎn)就會(huì)被遠(yuǎn)遠(yuǎn)拋在后面。我國雖然已經(jīng)進(jìn)入21世紀(jì),但許多東西還停留在80年代初的水平上,大型和高檔的儀器設(shè)備幾乎全部依靠進(jìn)口,甚至有的專用儀器在國內(nèi)還處于空白狀態(tài),中低端的產(chǎn)品質(zhì)量保證上還有許多問題需要攻克。
因此,必須要有國家戰(zhàn)略高度的規(guī)劃和相關(guān)資源的大力支撐,才有機(jī)會(huì)去不斷縮小差距。如果測試儀器企業(yè)無法做到一個(gè)比較大的規(guī)模,那么就很難具備和國際巨頭一較長短的實(shí)力,而前期的成長需要巨額長期的資金投入。
應(yīng)用范圍
流量計(jì)量廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)、科學(xué)研究對(duì)外貿(mào)易以及人民生活各個(gè)領(lǐng)域之中。在石油工業(yè)生產(chǎn)中,從石油的開采、運(yùn)輸、煉冶加工直至貿(mào)易銷售,流量計(jì)量貫穿于全過程中,任何一個(gè)環(huán)節(jié)都離不開流量計(jì)量,否則將無法保證石油工業(yè)的正常生產(chǎn)和貿(mào)易交往。在化工行業(yè),流量計(jì)量不準(zhǔn)確會(huì)造成化學(xué)成分分配比失調(diào),無法保證產(chǎn)品質(zhì)量,嚴(yán)重的還會(huì)發(fā)生生產(chǎn)安全事故。在電力工業(yè)生產(chǎn)中,對(duì)液體、氣體、蒸汽等介質(zhì)流量的測量和調(diào)節(jié)占有重要地位。流量計(jì)量的準(zhǔn)確與否不僅對(duì)保證發(fā)電廠在最佳參數(shù)下運(yùn)行具有很大的經(jīng)濟(jì)意義,而且隨著高溫高壓大容量機(jī)組的發(fā)展,流量測量已成為保證發(fā)電廠安全運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。如大容量鍋爐瞬時(shí)給水流量中斷或減少,都可能造成嚴(yán)重的干鍋或爆管事故。這就要求流量測量裝置不但應(yīng)做到準(zhǔn)確計(jì)量,而且要及時(shí)地發(fā)出報(bào)警信號(hào)。在鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)中,煉鋼過程中循環(huán)水和氧氣(或空氣)的流量測量是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要參數(shù)之一。在輕工業(yè)、食品、紡織等行業(yè)中,也都離不開流量計(jì)量。
應(yīng)用比較多的換能器是外夾式和插入式。單聲道超聲波流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、使用方便,但這種流量計(jì)對(duì)流態(tài)分布變化適應(yīng)性差,微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展極大地推動(dòng)儀表更新?lián)Q代,新型流量計(jì)如雨后春筍般涌現(xiàn)出來。至今,據(jù)稱已有上百種流量計(jì)投向市場,現(xiàn)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(shù)的工作比較晚,被設(shè)置在測量流動(dòng)通道6的上游端并相對(duì)于孔眼11和12,用于減少被測量的流體流入孔眼11和12;測量控制部件19,用于測量超聲波換能器8和9之間的超聲波的傳播時(shí)間;及計(jì)算部件20,用于根據(jù)該測量控制部件19的信號(hào)計(jì)算流量。
流量計(jì)盡量避開鐵磁性物體及具有強(qiáng)電磁場的設(shè)備(如大電機(jī)、大變壓器的等),以免磁場影響傳感器的工作磁場和流量信號(hào)。傳感器勺轉(zhuǎn)換器間的流量信號(hào)線和激磁線。然而從雷電故障中損壞零部件的分析,引起故障的感應(yīng)高電壓和浪涌電流大部分足從控制室電源線路引入的,其他兩條途徑較少。由于電磁流量計(jì)測量含有懸浮固相或污臟體的機(jī)會(huì)遠(yuǎn)比其他流量儀表多,出現(xiàn)內(nèi)壁附著層產(chǎn)生的故障概率也就相對(duì)較高。若附著層電導(dǎo)率與液體電導(dǎo)率相近。常見的調(diào)試期故障通常由安裝不妥。
應(yīng)用發(fā)展
科里奧利
科里奧利質(zhì)量流量計(jì)(以下簡稱CMF)是利用流體在振動(dòng)管中流動(dòng)時(shí),產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力原理制成的一種直接式質(zhì)量流量儀表。 [2]
中國CMF的應(yīng)用起步較晚,已有幾家制造廠自行開發(fā)供應(yīng)市場;還有幾家制造廠組建合資企業(yè)或引用國外技術(shù)生產(chǎn)系列儀表。
國外CMF已發(fā)展30余系列,各系列開發(fā)在技術(shù)上著眼點(diǎn)在于:流量檢測測量管結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)創(chuàng)新:提高儀表零點(diǎn)穩(wěn)定性和精確度等性能;增加測量管撓度,提高靈敏度:改善測量管應(yīng)力分布,降低疲勞損壞,加強(qiáng)抗振動(dòng)干擾能力等。
某些廠家研發(fā)出了可以測量氣液兩相的科里奧利儀表,可以應(yīng)用在卸船,含氣泡介質(zhì)等原先傳統(tǒng)儀表無法工作的場合。同時(shí)有一種MVD變送器可以實(shí)現(xiàn)儀表在線自校驗(yàn),即無需將流量計(jì)拆下,利用對(duì)流量管剛性的檢查,來判斷現(xiàn)場儀表的性能。
電磁
EMF從50年代初進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用以來,使用領(lǐng)域日益擴(kuò)展,80年代后期起在各國流量儀表銷售金額中已占16%~20%。
中國發(fā)展迅速,1994年銷售估計(jì)為6500~7500臺(tái)。國內(nèi)已生產(chǎn)最大口徑為2~6m的EMF,并有實(shí)流校驗(yàn)口徑3m的設(shè)備能力。2008年銷售額已經(jīng)達(dá)到7700萬美元,估計(jì)銷售量在35萬臺(tái)以上。
渦街
USF在60年代后期進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用,80年代后期起在各國流量儀表銷售金額中已占4%~6%。1992年世界范圍估計(jì)銷售量為3548萬臺(tái),同期國內(nèi)產(chǎn)品估計(jì)在8000~9000臺(tái)。
應(yīng)用領(lǐng)域
流量測量技術(shù)與儀表的應(yīng)用大致有以下幾個(gè)領(lǐng)域。
工業(yè)生產(chǎn)
流量儀表是過程自動(dòng)化儀表與裝置中的大類儀表之一,它被廣泛適用于冶金、電力、煤炭、化工、石油、交通、建筑、輕紡、食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)及人民日常生活等國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域,是發(fā)展工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),節(jié)約能源,改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量,提高經(jīng)濟(jì)效益和管理水平的重要工具在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。在過程自動(dòng)化儀表與裝置中,流量儀表有兩大功用:作為過程自動(dòng)化控制系統(tǒng)的檢測儀表和測量物料數(shù)量的總量表。
能源計(jì)量
能源分為一次能源(煤炭、原油、煤層氣、石油氣和天然氣)、二次能源(電力、焦炭、人工燃?xì)狻⒊善酚?、液化石油氣、蒸汽)及載能工質(zhì)(壓縮空氣、氧、氮、氫、水)等。能源計(jì)量是科學(xué)管理能源,實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗,提高經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。流量儀表是能源計(jì)量儀表的重要組成部分,水、人工燃?xì)?、天然氣、蒸汽和油品這些常用的能源都使用著數(shù)量極其龐大的流量計(jì),它們是能源管理和經(jīng)濟(jì)核算不可缺少的工具。
環(huán)境保護(hù)
煙氣,廢液、污水等的排放嚴(yán)重污染大氣和水資源,嚴(yán)重威脅人類生存環(huán)境。國家把可持續(xù)發(fā)展列為國策,環(huán)境保護(hù)將是21世紀(jì)的最大課題??諝夂退奈廴疽玫娇刂疲仨毤訌?qiáng)管理,而管理的基礎(chǔ)是污染量的定量控制,流量計(jì)在煙氣排放、污水、廢氣處理流量計(jì)量方面有著不可替代的位置。
中國是以煤為主要能源的國家,全國有上百萬個(gè)煙囪不停地向大氣排放煙氣。煙氣排放控制是根治污染的重要項(xiàng)目,每個(gè)煙囪必須是安裝煙氣分析儀表和流量計(jì),組成連櫝排放監(jiān)視系統(tǒng)。煙氣的流量沆量有很大因難,它的難度為煙囪尺寸大且形狀不規(guī)則,氣體組分變化不定,流速范圍大,臟污,灰塵,腐蝕,高溫,無直管段等。
交通運(yùn)輸
有五種方式:鐵路公路、航空、水運(yùn)和管道運(yùn)輸。其中管道運(yùn)輸雖早已有之,但應(yīng)用并不普遍。隨著環(huán)保問題的突出,管道運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)引起人們的重視。管道運(yùn)輸必須裝備流量計(jì),它是控制、分配和調(diào)度的眼睛,亦是安全監(jiān)沒和經(jīng)濟(jì)核算的必備工具。
生物制藥
21世紀(jì)將迎來生命科學(xué)的世紀(jì),以生物技術(shù)為特征的產(chǎn)業(yè)將獲得迅速發(fā)展。生物技術(shù)中需監(jiān)測計(jì)量的物質(zhì)很多,如血液,尿液等;醫(yī)藥行業(yè)對(duì)各種醫(yī)藥配方,液體制劑成分的控制流量儀表也是不和或缺的。儀表開發(fā)的難度極大,品種繁多。
科學(xué)實(shí)驗(yàn)
科學(xué)實(shí)驗(yàn)需要的流量計(jì)不但數(shù)量多,且品種極其繁雜。據(jù)統(tǒng)計(jì)流量計(jì)100多種中很大一部分是應(yīng)科研之需用的,它們并不批量生產(chǎn),在市面出售,許多科研機(jī)構(gòu)和大企業(yè)皆設(shè)專門小組研制專用的流量計(jì)。
海洋、江河湖泊
這些領(lǐng)域?yàn)槌ㄩ_流道,一般需檢測流速,然后推算流量。流速計(jì)和流量計(jì)所依據(jù)的物理原理及流體力學(xué)基礎(chǔ)是共通的但是儀表原理及結(jié)構(gòu)以及使用前提有很大差別。
執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
CJ/T1017-1993潛水型電磁流量計(jì)1993-12-01作廢
CJ/T122-2000超聲多普勒流量計(jì)建設(shè)部2001-06-01現(xiàn)行
CJ/T3017-1993潛水電磁流量計(jì)建設(shè)部1993-12-01現(xiàn)行
CJ/T3054.1-1995水量計(jì)量儀表均速管流量計(jì)建設(shè)部1994-12-01現(xiàn)行
CJ/T3063-1997給排水用超聲流量計(jì)(傳播速度差法)建設(shè)部1997-02-01現(xiàn)行
GB/T12826-1991移動(dòng)設(shè)備用卷繞電纜載流量計(jì)算導(dǎo)則國家技術(shù)監(jiān)督局1992-02-01現(xiàn)行
GB/T17286.1-1998液態(tài)烴動(dòng)態(tài)測量體積計(jì)量流量計(jì)檢定系統(tǒng)第1部分:一般原則國家技術(shù)監(jiān)督局1998-10-01現(xiàn)行
GB/T17286.2-1998液態(tài)烴動(dòng)態(tài)測量體積計(jì)量流量計(jì)檢定系統(tǒng)第2部分:體積管國家技術(shù)監(jiān)督局1998-10-01現(xiàn)行
GB/T17286.3-1998液態(tài)烴動(dòng)態(tài)測量體積計(jì)量流量計(jì)檢定系統(tǒng)第3部分:脈沖插入技術(shù)國家技術(shù)監(jiān)督局1998-10-01現(xiàn)行
GB/T17286.4-2006液態(tài)烴動(dòng)態(tài)測量體積計(jì)量流量計(jì)檢定系統(tǒng)第4部分:體積管操作人員指南國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫2006-07-01現(xiàn)行
GB/T17288-1998液態(tài)烴體積測量容積式流量計(jì)計(jì)量系統(tǒng)國家技術(shù)監(jiān)督局1998-10-01現(xiàn)行
GB/T17288-2009液態(tài)烴體積測量容積式流量計(jì)計(jì)量系統(tǒng)2009-10-01即將實(shí)施
GB/T17289-1998液態(tài)烴體積測量渦輪流量計(jì)計(jì)量系統(tǒng)國家技術(shù)監(jiān)督局1998-10-01現(xiàn)行
GB/T17289-2009液態(tài)烴體積測量渦輪流量計(jì)計(jì)量系統(tǒng)2009-10-01即將實(shí)施
GB/T18604-2001用氣體超聲流量計(jì)測量天然氣流量國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫.2002-08-01現(xiàn)行
GB/T18659-2002封閉管道中導(dǎo)電液體流量的測量電磁流量計(jì)的性能評(píng)定方法國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫.2002-08-01現(xiàn)行
常用類型
流量測量方法和儀表的種類繁多,分類方法也很多。2011年以前可供工業(yè)用的流量儀表種類達(dá)60種之多。品種如此之多的原因就在于沒有一種對(duì)任何流體、任何量程、任何流動(dòng)狀態(tài)以及任何使用條件都適用的流量儀表,但是隨著時(shí)代的進(jìn)步,這個(gè)科技大爆炸的時(shí)代里,終于出現(xiàn)了一個(gè)最新產(chǎn)品-質(zhì)量流量計(jì),質(zhì)量流量計(jì)適用于任何流體、任何量程、任何流動(dòng)狀態(tài)以及任何使用條件,只是價(jià)格比較昂貴,無法在所以工業(yè)中都得到普及。
舊式的60多種流量儀表,每種產(chǎn)品都有它特定的適用性,也都有它的局限性。按測量對(duì)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(jì)。
此外,按測量原理可分為如下幾個(gè)大類:
1、力學(xué)原理:屬于此類原理的儀表有利用伯努利定理的差壓式、轉(zhuǎn)子式;利用動(dòng)量定理的沖量式、可動(dòng)管式;利用牛頓第二定律的直接質(zhì)量式;利用流體動(dòng)量原理的靶式;利用角動(dòng)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(xué)原理:用于此類原理的儀表有電磁式、差動(dòng)電容式、電感式、應(yīng)變電阻式等。
3、聲學(xué)原理:利用聲學(xué)原理進(jìn)行流量測量的有超聲波式.聲學(xué)式(沖擊波式)等。
4、熱學(xué)原理:利用熱學(xué)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(xué)原理:激光式、光電式等是屬于此類原理的儀表。
6、原子物理原理:核磁共振式、核輻射式等是屬于此類原理的儀表.
7、其它原理:有標(biāo)記原理(示蹤原理、核磁共振原理)、相關(guān)原理等。
本文按照目前最流行、最廣泛的分類法分別來闡述各種流量計(jì)的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用概況及國內(nèi)外的發(fā)揮在那情況:
靶式
靶式流量計(jì)是基于力學(xué)原理的一種流量計(jì),它在工業(yè)上的開發(fā)應(yīng)用已有數(shù)十年的歷史。新型SBL靶式流量計(jì)是在傳統(tǒng)靶式流量計(jì)的基礎(chǔ)上,隨著新型傳感器、微電子技術(shù)的發(fā)展研制開發(fā)成的新型電容力感應(yīng)式流量計(jì),它既有孔板、渦街等流量計(jì)無可動(dòng)部件的特點(diǎn),同時(shí)又具有很高的靈敏度、與容積式流量計(jì)相媲美的準(zhǔn)確度,量程范圍寬。 [3]
中國于20世紀(jì)70年代開發(fā)電動(dòng)、氣動(dòng)靶式流量變送器它是電動(dòng)、氣動(dòng)單元組合儀表的檢測儀表。由于當(dāng)時(shí)力轉(zhuǎn)換器直接采用差壓變送器的力平衡機(jī)構(gòu),這種流量計(jì)使用時(shí)不免帶來力平衡機(jī)構(gòu)本身所造成的諸多缺陷,如零位易漂移,測量精確度低,杠桿機(jī)構(gòu)可靠性差等。由于力平衡機(jī)構(gòu)性能不佳的拖累,靶式流量計(jì)本身的許多優(yōu)點(diǎn)亦未能得到有效的發(fā)揮,至今用戶對(duì)舊靶式流量計(jì)的不良印象仍未消除。
新型SBL靶式流量計(jì)的力轉(zhuǎn)換器采用應(yīng)變式力轉(zhuǎn)換器,它完全消除了上述力平衡機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn),新型靶式流量計(jì)還把微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到信號(hào)轉(zhuǎn)換器和顯示部分,流量計(jì)具有一系列優(yōu)點(diǎn),相信今后在眾多流量計(jì)中發(fā)揮重要的作用。
差壓式
差壓式流量計(jì)是根據(jù)安裝于管道中流量檢測件與流體相互作用產(chǎn)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(jì)算流量的儀表。
差壓式流量計(jì)由一次裝置(檢測件)和二次裝置(差壓轉(zhuǎn)換器和流量顯示儀表)組成。通常以檢測件形式對(duì)差壓式流量計(jì)分類,如孔板流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、均速管流量計(jì)、皮托管原理式-畢托巴流量計(jì)等。
二次裝置為各種機(jī)械、電子、機(jī)電一體式差壓計(jì),差壓變送器及流量顯示儀表。它已發(fā)展為三化(系列化、通用化及標(biāo)準(zhǔn)化)程度很高的、種類規(guī)格龐雜的一大類儀表,它既可測量流量參數(shù),也可測量其它參數(shù)(如壓力、物位、密度等)。
差壓式流量計(jì)的檢測件按其作用原理可分為:節(jié)流裝置、水力阻力式、離心式、動(dòng)壓頭式、動(dòng)壓頭增益式及射流式幾大類。
檢測件又可按其標(biāo)準(zhǔn)化程度分為二大類:標(biāo)準(zhǔn)的和非標(biāo)準(zhǔn)的。
所謂標(biāo)準(zhǔn)檢測件是只要按照標(biāo)準(zhǔn)文件設(shè)計(jì)、制造、安裝和使用,無須經(jīng)實(shí)流標(biāo)定即可確定其流量值和估算測量誤差。
非標(biāo)準(zhǔn)檢測件是成熟程度較差的,尚未列入國際標(biāo)準(zhǔn)中的檢測件。差壓式流量計(jì)是一類應(yīng)用最廣泛的流量計(jì),在各類流量儀表中其使用量占居首位。由于各種新型流量計(jì)的問世,它的使用量百分?jǐn)?shù)逐漸下降,但目前仍是最重要的一類流量計(jì)。
差壓式流量計(jì)流體體積流量公式為:
v=aA √2/j(p-q)
v--體積
j--液體密度
a--流量系數(shù),與流道尺寸 取壓方式和流速公布有關(guān)
A--孔板開孔面積
p-q--壓力差
優(yōu)點(diǎn):
(1)應(yīng)用最多的孔板式流量計(jì)結(jié)構(gòu)牢固,性能穩(wěn)定可靠,使用壽命長;
(2)應(yīng)用范圍廣泛,至今尚無任何一類流量計(jì)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(chǎn),便于規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。
缺點(diǎn):
(1)測量精度普遍偏低;
(2)范圍度窄,一般僅3:1~4:1;
(3)現(xiàn)場安裝條件要求高;
(4)壓損大(指孔板、噴嘴等)。
注:一種新型產(chǎn)品:引進(jìn)美國航天航空局而開發(fā)的平衡流量計(jì),這種流量計(jì)的測量精度是傳統(tǒng)節(jié)流裝置的5-10倍,永久壓力損失1/3。壓力恢復(fù)快2倍,最小直管段可以小至1.5D,安裝和使用方便,大大減少流體運(yùn)行的能力消耗。
應(yīng)用概況:
差壓式流量計(jì)應(yīng)用范圍特別廣泛。在封閉管道的流量測量中各種對(duì)象都有應(yīng)用。如流體方面:單相、混相、潔凈、臟污、粘性流等;工作狀態(tài)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(dòng)條件方面:亞音速、音速、脈動(dòng)流等。它在各工業(yè)部門的用量約占流量計(jì)全部用量的1/4~1/3。
1、常用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置(孔板)、(噴嘴)、(文丘利管)。
2、常用非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置有(雙重孔板)、(圓缺孔板)、(1/4圓噴嘴)和(文丘利噴嘴)。
3、孔板常用取壓方法有(角接取壓)、(法蘭取壓),其它方法有(理論取壓)、(徑距取壓)和(管接取壓)。
4、標(biāo)準(zhǔn)孔板法蘭取壓法,上下游取壓孔中心距孔板前后端面的間距均為(25.4±0.8)mm,也叫1英寸法蘭取壓。
5、1151變送器的工作電源范圍(12)vdc到(45)vdc,負(fù)載從(0)歐姆到(1650)歐姆。
6、1151dp4e變送器的測量范圍是(0~6.2)到(0~37.4)kpa。
7、1151差壓變送器的最大正遷移量為(500%),最大負(fù)遷移量為(600%)。
8、管道內(nèi)的流體速度,一般情況下,在(管道中心線)處的流速最大,在(管壁)處的流速等于零。
9、若(雷諾數(shù))相同,流體的運(yùn)動(dòng)就是相似的。
10、當(dāng)充滿管道的流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí),流束將在(縮口)處發(fā)生(局部收縮),從而使(流速)增加,而(靜壓力)降低。
11、1151差壓變送器采用可變電容作為敏感元件,當(dāng)差壓增加時(shí),測量膜片發(fā)生位移,于是低壓側(cè)的電容量(增加),高壓側(cè)的電容量(減少)
12、1151差壓變送器的最小調(diào)校量程使用時(shí),則最大負(fù)荷遷移為量程的(600%),最大正遷移為(500%),如果在1151的最大調(diào)校量程使用時(shí),則最大負(fù)遷移為(100%),正遷移為(0%)。
13、1151 [4] 差壓變送器的精度為(±0.2%)和(±0.25%)?!∽ⅲ捍蟛顗鹤兯推鳛椤?.25%
14、常用的流量單位、體積流量為(m3/h)、(t/h),質(zhì)量流量為(kg/h)、(t/h),標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體體積流量為(nm3/h)。
15、用孔板流量計(jì)測量蒸汽流量,設(shè)計(jì)時(shí),蒸汽的密度為4.0kg/m3,而實(shí)際工作時(shí)的密度為3kg/m3,則實(shí)際指示流量是設(shè)計(jì)流量的(0.866)倍。
16、用孔板流量計(jì)測量氣氨流量,設(shè)計(jì)壓力為0.2mpa(表壓),溫度為20℃,而實(shí)際壓力為0.15mpa(表壓),溫度為30℃,則實(shí)際指示流量是設(shè)計(jì)流量的(0.897)倍。
17、節(jié)流孔板前的直管段一般要求(10)d,孔板后的直管段一般要求(5)d,為了正確測量,孔板前的直管段最好為(30~50)d,特別是孔板前有泵或調(diào)節(jié)閥時(shí)更是如此。
18、為了使孔板流量計(jì)的流量系數(shù)α趨向定值,流體的雷諾數(shù)應(yīng)大于(界限雷諾數(shù))。
19、在孔板加工的技術(shù)要求中,上游平面應(yīng)和孔板中心線(垂直),不應(yīng)有(可見傷痕),上游面和下游面應(yīng)(平行),上游入口邊緣應(yīng)(銳利無毛刺和傷痕)。
浮子
浮子流量計(jì),又稱轉(zhuǎn)子流量計(jì)、金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)、成豐玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì),是變面積式流量計(jì)的一種。在一根由下向上擴(kuò)大的垂直錐管中,圓形橫截面的浮子的重力是由液體動(dòng)力承受的,從而使浮子可以在錐管內(nèi)自由地上升和下降。
浮子流量計(jì)是僅次于差壓式流量計(jì)應(yīng)用范圍最寬廣的一類流量計(jì),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%。中國產(chǎn)量1990年估計(jì)在12~14萬臺(tái),其中95%以上為玻璃錐管浮子流量計(jì)。
特點(diǎn):
(1)玻璃錐管浮子流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,缺點(diǎn)是耐壓力低,有玻璃管易碎的較大風(fēng)險(xiǎn);
(2)適用于小管徑和低流速;
(3)壓力損失較低。
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