流量儀表又稱(cheng)爲流量計(英文(wén):flowmeter) ,常用的流量儀(yí)表有 1.
電磁流量(liang)計
; 2. 渦街流量計(jì); ⒊ 浮子流量計 ⒋ 科(kē)氏力質量流量(liàng)計; ⒌ 熱式(氣🈚體)質(zhì)量流量計; ⒍ 超聲(sheng)波流量計; ⒎ 渦輪(lún)流量計。主要應(yīng)用于工業生産(chan)過程,能源計量(liàng) ,環境保護工程(cheng) 交通運輸, 生物(wù)技術, 科學實驗(yàn), 海洋氣象📞,江河(he)湖泊等📞領域。
1、流(liu)量儀表的單位(wei)和刻度
1.1 流量按(àn)如下單位表示(shì):
體積流量用 m 3 /h、l/h;
質(zhi)量流量用 kg/h、t/h;
标準(zhun)狀态下,氣體體(ti)積流量用 Nm 3 /h(0 ℃、0.101325 MPa)。
1.2 兩種(zhong)可供選擇的刻(ke)度
1.2.1 方根刻度範(fan)圍:(滿刻度讀數(shù)爲 0~10 方根)
(1)最大流(liú)量的刻度讀數(shù)不應超過 9.5;
(2)正常(cháng)流量的刻度讀(du)數應爲 6.0~8.5,最好在(zài) 7;
(3)最小流量的刻(ke)度讀數不應小(xiǎo)于 3。對于智能變(biàn)送器/就地差壓(yā)指示,不小于 2;
(4)如(rú)果爲了增加測(cè)量範圍,可采用(yòng)兩個變送器,組(zu)成寬量程流量(liang)測量回路。此時(shi),第一個變送器(qì)的最大差壓範(fan)圍不小于 50kPa,第二(er)個💋變送器的差(chà)壓範圍不小于(yú) 5 kPa。最小流量的👨❤️👨方(fang)根讀🚶♀️數不小于(yú) 1。如有可能,這種(zhǒng)情💚況下使用渦(wo)街流量計替代(dai)差㊙️壓變送器。
1.2.2 線(xian)性刻度範圍:(滿(mǎn)刻度讀數爲 0 %~100 %線(xian)性)
(1)最大流量的(de)刻度讀數不應(ying)超過 90 %;
(2)正常流量(liàng)的刻度讀數應(ying)爲 40 %~70 %,最好爲 50 %;
(3)最小(xiao)流量的刻度讀(dú)數不應小于 10 %。1.2 遠(yuan)傳差壓式水位(wèi)測量裝✨置。
2、流量(liàng)儀表的選型
流(liú)量測量優先采(cǎi)用節流裝置配(pèi)差壓變送器的(de)方式,也可以🧑🏾🤝🧑🏼根(gen)據工藝條件、精(jīng)度要求、當地規(guī)範等因素選擇(zé)其他類型流💔量(liàng)計。
用于貿易交(jiāo)接等工況的流(liú)量計,其精度不(bú)應低于💋 0.2 %(測量值(zhí)🏃♂️);用于☁️内部結算(suan)、裝置間物料平(píng)衡等工況的流(liú)量計,其精度不(bu)應低于🧡 0.5 %(測量值(zhí))。
2.1
差壓式流量計(jì)
的選擇
2.1.1 标準節(jie)流裝置
(1)一般流(liu)體的流量測量(liàng), 選用标準節流(liú)裝置, 包括同✔️心(xīn)孔闆、文丘裏、流(liú)量噴嘴等。
(2)流體(ti)雷諾數在 10000 以上(shang)時,節流裝置一(yī)般情況首先選(xuǎn)用同心、銳邊孔(kǒng)闆;除非工藝有(yǒu)特殊要求,盡量(liang)避免使用非同(tong)心孔闆,偏✍️心孔(kong)闆和圓缺孔闆(pǎn);
(3)法蘭取壓孔闆(pǎn)的安裝管道最(zuì)小尺寸爲 DN50(2″);
(4)對于(yu)工藝管線小于(yu) DN50(2″)的可以使用角(jiǎo)接取壓的内藏(cang)孔闆,内藏孔🐉闆(pan)應帶直管段(上(shàng)遊 15D,下遊 5D),采用制(zhì)造廠标準;
(5)對于(yu)永久壓損要求(qiu)很低情況,可以(yi)使用流量噴嘴(zui)或文丘裏管。在(zai)孔闆的直管段(duàn)長度不夠的情(qíng)況下,可以選用(yòng)文丘裏管。
2.1.2 非标(biao)準節流裝置
特(te)殊情況下的流(liu)體流量測量可(kě)選用除同心孔(kong)闆、文丘裏、流量(liàng)噴嘴之外的非(fei)标準節流裝置(zhì),規定如下:
(1)被測(cè)介質爲幹淨的(de)氣體、液體,雷諾(nuo)數在 10000~100000時,可選用(yòng) 1/4 圓噴嘴;
(2)被測介(jiè)質爲幹淨的氣(qi)體、液體,雷諾數(shù)在 10000~300000時,可選用雙(shuāng)重孔闆;
(3)管徑大(dà)于 DN100(4″),被測介質粘(zhan)度低,且含有固(gù)體微粒,在孔闆(pǎn)前後可能積存(cun)沉澱物時,可選(xuan)用偏心孔闆;
(4)管(guǎn)徑大于 DN100(4″),測量液(yè)體粘度低,含有(yǒu)氣體或氣體中(zhong)含有☀️凝液🌂的介(jiè)質,或液體中含(hán)有固體顆粒的(de)介質時,可選用(yong)圓⭐缺孔闆;
(5)測量(liàng)高粘度、 低雷諾(nuò)數(低至 500, 或制造(zào)廠建議)的流體(ti),如原油、油漿、渣(zhā)油、瀝青等可選(xuǎn)用楔型流量計(jì),尺寸爲DN40(1-1/2″)到🔅 DN600(24″);
(6)無懸(xuán)浮物的潔淨氣(qi)體、液體、蒸汽的(de)微小流量,測量(liàng)🔴精度等級要求(qiu)不高時,可選用(yòng)内藏孔闆差壓(yā)變送器;
(7)均速皮(pi)托管/阿紐巴可(ke)以用于低壓損(sǔn), 非關鍵場合的(de)潔淨介質;
(8)四分(fèn)之一圓孔闆可(kě)以用于雷諾數(shu)小于 10000 的潔淨介(jiè)質;
(9)孔闆法蘭最(zui)低壓力等級爲(wèi) ASME B16.5 Class 300lb。
2.2 電磁流量計
在(zai)煉油、化工生産(chan)中,公用工程部(bu)分的有些液體(tǐ)(如循環☀️水及生(sheng)活用水等)介質(zhi)具有導電性,因(yīn)而可以應用電(dian)磁🐇感應🐆的方法(fa)來㊙️測量流量,電(diàn)磁流量計的😍特(te)點具有能夠測(ce)量酸🌍、堿、鹽溶液(yè)以及含有固體(ti)顆粒(如泥漿)或(huo)纖維流量的測(cè)量。
2.2.1 測量原理
根(gen)據法拉第電磁(ci)感應定律制造(zao)的用來測量管(guǎn)内導🐕電介質體(ti)積流量的感應(ying)式儀表。主要組(zu)成:電磁流量計(ji)的結構🛀🏻主要由(you)磁路系統、測量(liàng)導管、電極、外殼(ké)、襯裏㊙️和轉換器(qì)等部分組成。如(rú)圖 1所示,在一段(duàn)用非導磁材🔞料(liao)做成的管道外(wai)面,安裝有一對(duì)磁極 N和㊙️ S,用以産(chǎn)生磁場,當導電(dian)液體(不小于 10-5~10-61/cm.? 即(ji)不小于水的導(dǎo)電率)流過管道(dào)時, 因流體切割(ge)磁力線而産生(shēng)了感應電勢🌂 E(根(gen)據發電機原理(lǐ))。 此感應電勢由(yóu)與磁極垂直方(fāng)向的兩個電🐕極(jí)引出。當磁場強(qiáng)度🌈 H 不變,管道直(zhi)徑一定時,這個(gè)感應🚶電勢的⁉️大(dà)小僅與液體的(de)流速有關,而與(yu)其它因素無關(guān)。電動勢 E 正比于(yú)磁通量密度 H,測(ce)量管内徑 D 與平(ping)均流速 V 的乘積(jī)。電動勢 E(流量信(xin)号)由電極檢出(chu)并通過電纜㊙️送(song)至轉換器。 轉化(hua)器😍将流量信号(hào)放大處理後,可(kě)顯示流體流量(liàng),并能輸出脈沖(chòng)、模拟電流等🈲信(xin)号,用于流量的(de)控制和調節。
感應電(dian)勢的大小由下(xià)式決定:
E=KHDV (1)
式中:E—爲(wèi)感應電勢即電(diàn)極間的信号電(diàn)壓(v)
H—磁場強度
D—測(ce)量管内徑(m),即導(dǎo)體垂直切割磁(cí)力線的長度;
V—平(ping)均流速(m/s)。
管道内(nei)體積流量計算(suàn)公式:
Q=1/4πD2V (2)
将(2)式代入(rù)式(1)便得:
E=4KHQ/πD=kQ
式中 k=4KH/πD 爲(wei)儀表常數。
式(1)中(zhong) K、D 爲常數,由于勵(li)磁電流是恒流(liu)的,故 H 也是常數(shu)🐆,則由🐇 E=kQ 可知,體積(jī)流量 Q 與信号電(dian)壓 E-成正比,即流(liú)速感應的🆚信号(hào)電壓 E 與體積 Q 成(cheng)‼️線性關系。因此(ci),隻要測量出E就(jiu)可确定流量 Q, 這(zhe)是🧑🏽🤝🧑🏻電磁流量計(ji)的基本工作原(yuan)理。 由 E=KHDV 可知,其輸(shū)出信号不受被(bei)測液體物理性(xìng)質的🐕影響(如溫(wen)度、壓力、粘度)。因(yin)🐅此說電磁流量(liang)計是一種🐇真正(zheng)的體積流量計(ji)。
2.2.2 優缺點
隻要用(yòng)普通的水實際(ji)标定後就可以(yi)測量其他任何(he)導電流體介質(zhì)的體積流量,而(ér)不需要任何修(xiū)正。這是電磁流(liu)量計的一突📐出(chu)優點。另外,測量(liang)管内無活動及(ji)阻流部件,因此(cǐ)幾乎沒有壓力(li)損失,并且有很(hen)高的可靠性。最(zuì)大☎️流量與最💞小(xiǎo)流量的比值一(yi)般爲 20∶1以上,電磁(ci)🈲流量計測量❤️範(fan)圍度大,通常爲(wei) 20∶1~50∶1,可選流量範圍(wéi)寬。電磁流量計(ji)具有顯著的優(yōu)點,但也有些缺(quē)點,主要是在液(yè)體中所感應出(chu)的電勢數值很(hěn)小,所以要引入(ru)放大系數很大(dà)的放大器由此(ci)造成測💘量系統(tǒng)很複雜、成本高(gāo)🧑🏾🤝🧑🏼,并且很容易受(shou)外界電磁場幹(gàn)擾的影響,在使(shi)用不恰當時會(huì)大大地影響儀(yí)表🆚的精度。電磁(ci)流量計不能測(ce)量非導電液體(tǐ)的流量🙇♀️,也不🏃🏻♂️能(neng)測量氣體和蒸(zheng)汽的流量。在使(shǐ)用中要注意維(wei)護,防止✉️電極與(yǔ)管道間絕緣的(de)破壞。
2.3 質量流量(liang)計
質量流量計(ji)的測量方法,可(ke)分爲間接測量(liàng)和直接測量兩(liang)類。工程中一般(bān)用直接式。直接(jiē)式質量流量計(jì)的輸出信号直(zhí)接反映質量流(liu)量,其測量不受(shou)流體的溫度、壓(ya)力、密度變化的(de)影響。直接式質(zhi)量流量計有許(xu)多種形式。常用(yong)有以下🙇🏻兩種測(cè)量♉方式:
2.3.1 熱式質(zhì)量流量計
熱式(shi)質量流量計的(de)基本原理是利(li)用外部熱源對(dui)💃管🎯道内🈲的被測(cè)流體加熱,熱能(néng)随流體一起流(liú)動,通🌐過測🐆量因(yin)流體流動而造(zào)成的熱量(溫度(du))變化來反映出(chū)流💞體的質量流(liú)量。
2.3.2 科裏奧利質(zhì)量流量計
測量(liàng)原理:如果在管(guan)子同步振動的(de)同時,将流體導(dǎo)🤩入管内,使之沿(yán)管内向前流動(dong),則管子将強迫(pò)流體與之一起(qǐ)上下振動。流體(tǐ)‼️爲了反抗這種(zhong)強迫振動♈,會給(gei)管子一個📐與其(qí)流動方向💋垂直(zhí)的♍反作用力,在(zài)這種被叫做科(kē)裏奧利效應力(lì)✊的作用下,管子(zǐ)的震動不同步(bù)了,入口段管與(yǔ)出口段管在振(zhen)動的時間先後(hou)商會出現差異(yi),(差異是由于入(rù)口段和出口段(duan)流體流向是相(xiàng)反的),這叫做相(xiàng)位時間差。這種(zhǒng)差異與💯流過管(guǎn)子的流體質量(liàng)流量的大小成(cheng)正比。如果通過(guò)電路能檢測出(chu)這種時間差異(yi)的大小,則就能(neng)将質量流量的(de)大小給确🔞定了(le)。這種流量計被(bèi)稱作科裏奧利(li)直接質量流量(liang)計,它與世界上(shang)目前在用🐇的幾(ji)十種常規容積(ji)式流量計的最(zuì)大不同是它測(cè)的質量的📧大小(xiǎo),使用的單位是(shi) kg/h。用🍉質量(如千克(ke))作單位的流量(liàng)計比用容積(如(rú)立升或立方米(mǐ))作單位的容積(jī)式流量計要準(zhǔn)确和恒定♋。因爲(wei)質㊙️量是遵循守(shou)🏃🏻恒定律的。
科裏(lǐ)奧利質量流量(liàng)計(簡稱科氏力(lì)流量計),是一種(zhong)利👨❤️👨用流🧑🏾🤝🧑🏼體在振(zhèn)動管中流動,而(er)産生與質量流(liú)量成正比的科(kē)🐅裏奧利力🤩的原(yuan)理來直接測量(liang)質量流量的儀(yí)表。科氏力原理(li)的質量流🎯量計(ji),可以按以下特(te)點分類:
測量管(guǎn)的數量:單管式(shì),雙管式,多管式(shi)。單管式一般❤️應(yīng)用👣于小流量,或(huo)針對一般物料(liao)中有懸浮物等(deng)測⁉️量;多管式較(jiào)爲少見過;雙管(guǎn)式是最常見的(de)。
測量管形狀:直(zhí)管式,U 型管式,? 管(guǎn)式,微彎管式等(děng)。
儀表結構:一體(tǐ)式,分體式。
供電(dian)方式:二線制,四(sì)線制。
測量管保(bǎo)溫方式:普通型(xíng)、保溫隔熱型、伴(bàn)熱型(高溫用)。
優(you)點:科裏奧利質(zhi)量流量計直接(jie)測量質量流量(liàng),有很高的測量(liang)😄精度。
可測量流(liú)體範圍廣泛,包(bao)括高粘度的各(gè)種液體、含有固(gu)形物的漿液、含(han)有微量氣體的(de)液體、有足夠密(mi)度的中高☀️壓氣(qi)體。測量管的振(zhen)動幅小, 可視作(zuo)非活動件, 測量(liàng)管路内無阻礙(ài)件和活動件🍉。
對(dui)應對迎流流速(su)分布不敏感,因(yin)而無上下遊直(zhi)管🍉段要求⛱️。測量(liang)值對流體粘度(dù)不敏感,流體密(mì)度變化對測量(liàng)值得值的影響(xiang)微小。可做多參(cān)數測量,如同期(qī)測量密度,并☎️由(you)此派生出測量(liang)溶液中溶質所(suǒ)含的濃度。
缺點(dian):科裏奧利質量(liang)流量計不能用(yòng)于測量低密度(du)介質🔴和低❌壓氣(qi)體;液體中含氣(qi)量超過某一限(xiàn)制(按⭐型号而異(yi)🍉)會顯着著影響(xiang)📱測量值。科裏奧(ao)利質量流量計(ji)對🤩外界振動幹(gan)擾較爲敏感,爲(wei)防止管道振動(dong)影響,大部分型(xing)号科裏奧利質(zhi)量流量計的流(liu)量傳感器安裝(zhuang)固定要求較高(gao)。不能用于較🤞大(dà)管徑,目前⛹🏻♀️尚局(jú)限于 150(200)mm以🙇🏻下。測量(liang)管内壁磨😄損腐(fu)蝕或沉積結垢(gou)會影響測📞量精(jing)度,尤其對🏃♂️薄壁(bì)管測☀️量管的科(kē)裏奧利質量流(liu)量計更爲♻️顯着(zhe)。
2.4 超聲波流量計(jì)
2.4.1 測量原理及組(zǔ)成
超聲波流量(liang)計
是通過檢測(ce)流體流動對超(chao)聲束(或超聲脈(mò)沖)的作❄️用以測(cè)量流量的儀表(biǎo)。超聲波流量計(ji)由超聲波換🧑🏽🤝🧑🏻能(néng)器、電子線路✂️及(jí)流量顯示和累(lei)積系統三部分(fèn)組成。超聲波發(fa)射換能器🔞将電(dian)能轉換爲超聲(sheng)波能量,并将其(qí)發射到被測流(liú)體中,接收器接(jiē)收到的超聲波(bō)信号,經電子線(xian)路放大🈲并轉換(huàn)爲代表流量的(de)電信号供給顯(xiǎn)示和積算儀表(biao)進行顯示和積(ji)算。 這樣就實現(xiàn)了流量的🏒檢測(ce)和顯示。
2.4.2 優、缺點(diǎn)
優點:超聲波流(liu)量計是一種非(fei)接觸式儀表,它(ta)既可📱以測量大(dà)管徑的介質流(liú)量也可以用于(yú)不易接觸和觀(guan)🌈察的介質㊙️的測(ce)量。它⛹🏻♀️的測量準(zhǔn)确度很高,幾乎(hū)不受被測介質(zhi)的各種參數的(de)幹擾,尤其可以(yi)解決其它儀表(biao)不能測量的強(qiáng)腐蝕性、非導電(dian)🥵性、放射性及易(yì)燃易爆介質的(de)流量測量問題(ti)。
缺點:現今所存(cún)在的缺點主要(yao)是可測流體的(de)溫度範圍受超(chao)聲波換能鋁及(ji)換能器與管道(dao)之間的耦合材(cai)料耐溫程度的(de)限制,以及高溫(wen)下被測流體傳(chuán)聲速度的原始(shǐ)數據不全。目前(qián)我國隻🌈能用于(yú)測量 200 ℃以下的流(liú)體。另外,超🏃🏻聲波(bō)流量計的測量(liang)♻️線路比一般流(liú)量計複雜。這是(shì)因爲,一般工業(ye)計量中液體的(de)流速常常是每(měi)秒幾米,而聲波(bō)在液體中的傳(chuán)播速度約爲 1500 m/s 左(zuo)右,被測流體流(liú)✏️速(流量)變♊化帶(dài)給聲速的變化(hua)量最大也是 10 -3 數(shu)🏃♀️量級。若要求測(ce)量流速的準确(què)度爲 1 %,則對聲速(sù)的測量準确度(dù)需爲 10 -5 ~10 -6 數量級,因(yin)此必須有完善(shan)的測量線路才(cái)能實現,這也正(zheng)是超聲波㊙️流量(liang)計隻有在集成(cheng)電路💛技📐術迅速(sù)發展的前題下(xià)才能得到實際(ji)應用的原因。
流(liu)量儀表測量是(shì)自動化儀表的(de)一部分, 是工廠(chang)自動化的基礎(chǔ),是穩定工藝過(guò)程運行的重要(yao)保證。所以正确(que)的選型至關重(zhong)要,用戶在選用(yòng)流量儀表時✏️應(ying)充分掌握測量(liang)工況的各項工(gong)藝條件及其安(an)裝❌要求,了解❄️流(liú)量儀表的測量(liàng)原理及安裝所(suǒ)處的環🍓境條件(jian),以确保正确地(di)選用合适的流(liú)🏃♂️量儀表, 提高流(liú)量儀表的準确(què)性和穩定性。
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