測(cè)量不同的(de)介質選擇(zé)不同的流(liu)量計
廣州(zhou)迪川儀器(qì)儀表有限(xiàn)公司爲了(le)保證流量(liang)儀表在生(shēng)✨産🛀🏻現場過(guò)程中發揮(hui)好、精确的(de)使用,流量(liang)計的選擇(zé),必須要根(gēn)據生産現(xiàn)場需要計(ji)量的介質(zhi)而定。
一、氣(qi)體介質,應(ying)選擇的流(liú)量計品種(zhǒng)是:1、超聲波(bo)氣體流量(liàng)計。2、渦街流(liu)量計。如氣(qì)體溫度超(chāo)過300℃,可選氣(qi)壓式流量(liàng)📐計。
二、石油(you)、柴油等油(yóu)品介質,應(yīng)選擇的流(liu)量計品種(zhǒng)是:超聲波(bō)流❓量✌️計。
三(sān)、砂漿、電粉(fěn)漿等大濃(nóng)度、固體顆(ke)粒含量大(dà)的介質,應(yīng)選擇的流(liu)🐇量計品種(zhǒng)是:電磁流(liú)量計。 四、自(zi)來水大流(liu)量的介質(zhi),應選擇的(de)流量計品(pǐn)種是:适用(yòng)選型爲智(zhi)能電磁流(liú)量計、超聲(shēng)🌏波流量計(ji)。其他諸如(rú)渦街流量(liàng)計、孔闆🐉流(liú)量計等也(ye)可以。
五、污(wu)水、紙漿等(děng)渾濁液體(ti)介質,應選(xuǎn)擇的流量(liang)計品㊙️種是(shi):1、超聲波流(liu)量計及智(zhì)能電磁流(liu)量計。但在(zài)選用電磁(cí)流量計時(shí)要考慮液(ye)體中不含(hán)較多空氣(qì)或氣泡。 六(liu)、帶有較多(duo)氣泡的液(ye)體介質,應(yīng)選擇的流(liu)量計品種(zhong)是:超聲波(bō)流量計,使(shǐ)用該🏃類型(xíng)的流量計(ji)測量帶有(you)氣泡的💃流(liú)體,效果十(shí)分好。 七、純(chún)淨水、除鹽(yán)水等電導(dao)率低的介(jie)質,應選擇(zé)的流量計(ji)品種是:超(chao)聲波流量(liàng)計非常适(shi)合測量這(zhè)🌐類流體。 八(ba)、酸、堿液等(deng)強腐🤟蝕性(xing)介質,應選(xuǎn)擇的流量(liang)計品種是(shì):1、抗酸堿内(nèi)襯的電磁(ci)流量計。2、外(wai)夾式超聲(sheng)波流量計(jì)。
用以測量(liang)管路中流(liu)體流量(單(dan)位時間内(nèi)通過的流(liú)體體積)的(de)儀表。有轉(zhuan)子流量計(ji)、節流式流(liu)量計、細縫(feng)流量計、容(rong)積流量計(ji)、電磁🔴流量(liàng)計、超聲波(bo)流量計和(hé)堰等。
流量(liang)測量方法(fǎ)和儀表的(de)種類繁多(duō),分類方法(fa)也很多。至(zhi)今🌈爲止,可(ke)供工業用(yòng)的流量儀(yí)表種類達(dá)60種之多。品(pin)種如此之(zhī)多的原因(yīn)就在于至(zhì)今還沒找(zhao)到一種對(dui)任何流體(ti)、任何量程(cheng)、任何流動(dòng)狀态以及(jí)任何使用(yòng)條件都适(shi)用的💞流量(liang)儀表。
這60多(duō)種流量儀(yí)表,每種産(chan)品都有它(tā)特定的适(shi)用性,也都(dōu)有它的局(jú)限性。按測(cè)量對象劃(hua)分就有封(fēng)閉管道和(hé)明渠兩大(da)🛀🏻類;按測量(liàng)目的又可(kě)分爲總量(liàng)測量和流(liú)量測量,其(qi)儀表分别(bié)稱作❌總量(liang)表和流量(liang)計。
總量表(biǎo)測量一段(duàn)時間内流(liú)過管道的(de)流量,是以(yǐ)短暫時間(jiān)内流過的(de)總量除以(yi)該時間的(de)商來表示(shì),實際上💃🏻流(liu)量計通常(cháng)亦備有累(lei)積流量裝(zhuāng)置,做總量(liang)表使用,而(ér)總量表亦(yì)備有流量(liàng)發訊裝置(zhi)。因此,以嚴(yán)格意義來(lái)分👅流量計(jì)和總量表(biǎo)已無實際(jì)意義。
按測(cè)量原理分(fèn)有力學原(yuan)理、熱學原(yuán)理、聲學原(yuán)理、電學原(yuán)理、光學原(yuán)理、原子物(wù)理學原理(lǐ)等。
按照目(mu)前流行、廣(guǎng)泛的分類(lei)法,即分爲(wèi):容積式流(liú)量計、差壓(yā)式流量計(ji)、浮子流量(liang)計、渦輪流(liu)量計、電磁(ci)流量計、流(liú)體🔱振蕩流(liú)量計中的(de)渦街流量(liang)計、質量流(liu)量計和插(cha)入式流量(liàng)計、探針式(shi)流量計,來(lai)分别闡述(shù)各種流量(liang)計的原理(li)、特點、應用(yong)概況及國(guo)内外的發(fā)展情況。
差(cha)壓式流量(liang)計是根據(ju)安裝于管(guǎn)道中流量(liang)檢測件産(chan)生♉的差壓(ya),已知的流(liú)體條件和(he)檢測件與(yu)管道的幾(ji)何尺寸來(lai)計算流量(liàng)的‼️儀表。
差(chà)壓式流量(liàng)計由一次(ci)裝置(檢測(cè)件)和二次(ci)裝置(差壓(yā)轉換🔞和流(liu)量顯示儀(yi)表)組成。通(tong)常以檢測(cè)件形式對(dui)差壓式流(liu)量計分類(lèi),如孔闆流(liu)量計、文丘(qiū)裏流量計(ji)、均速管流(liú)量計等。
二(er)次裝置爲(wèi)各種機械(xie)、電子、機電(dian)一體式差(chà)壓計,差♈壓(yā)變送🧑🏽🤝🧑🏻器及(ji)流量顯示(shì)儀表。它已(yǐ)發展爲三(san)化(系列📐化(huà)、通💜用化🈚及(ji)标準化)程(cheng)度🈲很高的(de)、種類規格(gé)龐雜的一(yi)大類儀表(biao),它既可測(ce)量流量參(can)數,也可測(cè)量其它參(cān)數(如壓🔞力(li)、物位、密度(dù)等)。
差壓式(shì)流量計的(de)檢測件按(an)其作用原(yuán)理可分爲(wèi):節流裝置(zhì)、水力阻力(lì)式、離心式(shì)、動壓頭式(shi)、動壓頭增(zēng)益式及射(shè)流式幾大(da)類🔴。
檢測件(jian)又可按其(qi)标準化程(cheng)度分爲二(er)大類:标準(zhǔn)的和非标(biāo)準的。
所謂(wei)标準檢測(cè)件是隻要(yao)按照标準(zhun)文件設計(jì)、制造、安裝(zhuang)和使用,無(wu)須經實流(liú)标定即可(kě)确定其流(liu)量值和估(gū)算測量誤(wu)差。
非标準(zhǔn)檢測件是(shì)成熟程度(du)較差的,尚(shang)未列入标(biāo)準中的檢(jian)測件。
差壓(yā)式流量計(jì)是一類應(ying)用廣泛的(de)流量計,在(zai)各類流💛量(liang)儀表中其(qí)使用量占(zhan)居*。近年來(lai),由于各種(zhong)新型流量(liang)計的👅問世(shi),它的使用(yong)量百分數(shù)逐漸下降(jiang),但目前仍(reng)是重要的(de)一類流量(liàng)計。
優點:
(1)應(yīng)用多的孔(kong)闆式流量(liàng)計結構牢(láo)固,性能穩(wen)定可靠,使(shǐ)🙇♀️用🏒壽命長(zhǎng)💰;
(2)應用範圍(wei)廣泛,至今(jīn)尚無任何(he)一類流量(liàng)計可與之(zhī)相比拟🛀;
(3)檢(jian)測件與變(bian)送器、顯示(shì)儀表分别(bie)由不同廠(chang)家生産㊙️,便(bian)于規模經(jing)濟生産。
缺(quē)點:
(1)測量精(jīng)度普遍偏(pian)低;
(2)範圍度(dù)窄,一般僅(jǐn)3:1~4:1;
(3)現場安裝(zhuāng)條件要求(qiú)高;
(4)壓損大(dà)(指孔闆、噴(pen)嘴等)。
注:一(yi)種新型産(chǎn)品:引進美(mei)國航天*而(ér)開發的平(ping)衡流量計(jì),這種流🌍量(liàng)計的測量(liang)精度是傳(chuan)統節流裝(zhuang)置的5-10倍,永(yong)9壓力損失(shi)1/3。壓力恢複(fu)快2倍,小直(zhi)管段可以(yi)小至1.5D,安裝(zhuang)和使用方(fāng)便,大大減(jiǎn)少流🛀體運(yun)行的能力(li)消耗。
應用(yòng)概況:
差壓(yā)式流量計(ji)應用範圍(wéi)特别廣泛(fàn),在封閉管(guǎn)道的流量(liàng)測量中各(ge)種對象都(dou)有應用,如(rú)流體方面(miàn):單相、混相(xiang)、潔淨、髒污(wū)、粘性流等(deng);工作狀态(tai)方面:常壓(ya)、高壓、真空(kōng)、常溫、高溫(wen)、低溫等;管(guan)徑方面:從(cóng)幾🐇mm到幾m;流(liu)動條件方(fāng)面:亞音速(su)、音速、脈動(dòng)流等。它在(zài)各工業部(bu)門的用量(liàng)約占流⭐量(liang)計全部用(yòng)量的1/4~1/3。
3.2 浮子(zǐ)流量計
浮(fu)子流量計(jì),又稱轉子(zǐ)流量計,是(shì)變面積式(shi)流量計🤩的(de)一種,在一(yī)🔞根由下向(xiàng)上擴大的(de)垂直錐管(guan)中,圓形橫(héng)截面的🌐浮(fu)子♻️的重力(lì)是由液體(ti)動力承受(shòu)的,從而使(shi)浮子可以(yi)在錐管内(nei)自由地上(shang)升和📱下降(jiang)。
浮子流量(liàng)計是僅次(ci)于差壓式(shì)流量計應(ying)用範圍寬(kuan)🏃♀️廣的一類(lèi)流💋量計,特(te)别在小、微(wei)流量方面(mian)有舉足輕(qīng)重的作用(yong)。
80年代中期(qi),日本、西歐(ou)、美國的銷(xiao)售金額占(zhàn)流量儀表(biao)♈的📧15%~20%。中國産(chan)量1990年估計(jì)在12~14萬台,其(qí)中95%以上爲(wèi)玻璃錐管(guan)浮子流量(liang)✉️計。
特點:
(1)玻(bō)璃錐管浮(fu)子流量計(ji)結構簡單(dan),使用方便(bian),缺點是耐(nài)壓力🚩低,有(yǒu)玻璃管易(yì)碎的較大(dà)風險;
(2)适用(yòng)于小管徑(jìng)和低流速(su);
(3)壓力損失(shī)較低。
3.3容積(jī)式流量計(jì)
容積式流(liú)量計,又稱(cheng)定排量流(liu)量計,簡稱(chēng)PD流量計,在(zài)⚽流量儀表(biao)中是精度(du)高的一類(lèi)。它利用機(jī)械測量元(yuán)件把🙇🏻流體(tǐ)連續不斷(duàn)🏃♀️地分割成(chéng)單個已知(zhī)的體積部(bù)分,根據測(ce)量室逐次(ci)重複地充(chong)滿和排🌈放(fàng)該體積部(bù)分流體的(de)次數來測(ce)量流體體(ti)積總量。
容(rong)積式流量(liàng)計按其測(ce)量元件分(fèn)類,可分爲(wèi)橢圓齒🌈輪(lún)流量計、刮(guā)闆流量計(ji)、雙轉子流(liu)量計、旋轉(zhuǎn)活塞流量(liang)計、往複活(huo)塞流量計(ji)、圓盤流量(liang)計、液封轉(zhuǎn)筒式流量(liang)計、濕式氣(qì)量計及膜(mo)式氣量計(jì)等。
優點:
(1)計(ji)量精度高(gao);
(2)安裝管道(dao)條件對計(ji)量精度沒(mei)有影響;
(3)可(ke)用于高粘(zhan)度液體的(de)測量;
(4)範圍(wei)度寬;
(5)直讀(du)式儀表無(wú)需外部能(neng)源可直接(jiē)獲得累計(jì),總量,清晰(xī)✨明了,操🏃♀️作(zuo)簡便。
缺點(dian):
(1)結果複雜(za),體積龐大(dà);
(2)被測介質(zhì)種類、口徑(jing)、介質工作(zuo)狀态局限(xiàn)性較大;
(3)不(bú)适用于高(gao)、低溫場合(he);
(4)大部分儀(yi)表隻适用(yong)于潔淨單(dān)相流體;
(5)産(chan)生噪聲及(ji)振動。
應用(yong)概況:
容積(ji)式流量計(ji)與差壓式(shi)流量計、浮(fú)子流量計(ji)并列❌爲♍三(sān)類使用量(liang)大的流量(liàng)計,常應用(yòng)于昂貴介(jiè)質(油品、天(tiān)然氣等)的(de)總量測量(liang)。
工業發達(dá)國家近年(nián)PD流量計(不(bú)包括家用(yong)煤氣表和(hé)🐉家用水表(biao))的銷售金(jin)額占流量(liàng)儀表的13%~23%;我(wǒ)國約占20%,1990年(nián)産量(不包(bao)括家🌈用煤(mei)氣表)估計(ji)爲34萬台,其(qi)中橢圓齒(chǐ)輪式和腰(yāo)輪式分别(bie)約占70%和20%。
3.4 渦(wō)輪流量計(jì)
渦輪流量(liàng)計,是速度(du)式流量計(ji)中的主要(yào)種類,它采(cai)用多葉片(pian)的轉子(渦(wo)輪)感受流(liú)體平均流(liú)速,從而且(qiě)推導出流(liu)量或總量(liàng)的儀表。
一(yi)般它由傳(chuan)感器和顯(xiǎn)示儀兩部(bù)分組成,也(yě)可做成整(zheng)體式。
渦輪(lún)流量計和(hé)容積式流(liu)量計、科裏(li)奧利質量(liang)流量計稱(cheng)爲✍️流量計(ji)中三類重(zhong)複性、精度(du)佳的産品(pǐn),作爲類型(xíng)流量計之(zhī)♻️一,其🔞産品(pin)已發展爲(wèi)多品種、多(duo)系列批量(liang)生産的規(guī)模。
優點:
(1)高(gao)精度,在所(suo)有流量計(ji)中,屬于精(jīng)确的流量(liang)計;
(2)重複性(xìng)好;
(3)元零點(diǎn)漂移,抗幹(gàn)擾能力好(hao);
(4)範圍度寬(kuan);
(5)結構緊湊(còu)。
缺點:
(1)不能(neng)長期保持(chí)校準特性(xìng);
(2)流體物性(xing)對流量特(te)性有較大(dà)影響。
應用(yong)概況:
渦輪(lun)流量計在(zài)以下一些(xie)測量對象(xiang)獲得廣泛(fàn)應用:石油(yóu)、有機液體(tǐ)、無機液、液(yè)化氣、天然(ran)氣和低溫(wēn)流體統在(zài)歐洲和美(mei)國,渦輪流(liú)量計在用(yong)量上是僅(jǐn)次于孔闆(pan)流量計的(de)天然計量(liang)儀表,僅荷(hé)蘭在天然(ran)氣管線上(shàng)就采用了(le)2600多台各種(zhong)尺寸,壓力(li)從0.8~6.5MPa的氣體(tǐ)渦輪🈲流量(liàng)計,它們已(yi)成爲優良(liang)✨的天然氣(qì)計量儀表(biǎo)。
3.5電磁流量(liang)計
電磁流(liu)量計是根(gen)據法拉弟(di)電磁感應(ying)定律制成(chéng)的✏️一種🌈測(cè)量導電性(xìng)液體的儀(yi)表。
電磁流(liu)量計有一(yī)系列優良(liang)特性,可以(yi)解決其它(ta)流量計不(bu)易應用的(de)問題,如髒(zang)污流、腐蝕(shi)流的測量(liàng)。
70、80年代電磁(cí)流量在技(ji)術上有重(zhong)大突破,使(shǐ)它成爲應(yīng)用廣泛的(de)一類流量(liàng)計,在流量(liang)儀表中其(qi)使用量百(bai)分數不斷(duan)上升🏃🏻。
優點(diǎn):
(1)測量通道(dào)是段光滑(hua)直管,不會(hui)阻塞,适用(yòng)于測量含(hán)固體🤟顆粒(lì)的☎️液固二(èr)相流體,如(rú)紙漿、泥漿(jiāng)、污水等;
(2)不(bu)産生流量(liàng)檢測所造(zào)成的壓力(li)損失,節能(néng)效果好㊙️;
(3)所(suǒ)測得體積(jī)流量實際(jì)上不受流(liú)體密度、粘(zhān)度、溫度、壓(yā)力㊙️和電導(dao)率變化的(de)明顯影響(xiang);
(4)流量範圍(wéi)大,口徑範(fàn)圍寬;
(5)可應(ying)用腐蝕性(xing)流體。
缺點(dian):
(1)不能測量(liang)電導率很(hen)低的液體(ti),如石油制(zhi)品;
(2)不能測(cè)量氣體、蒸(zheng)汽和含有(yǒu)較大氣泡(pao)的液體;
(3)不(bu)能用于較(jiào)高溫度。
應(yīng)用概況:
電(dian)磁流量計(jì)應用領域(yù)廣泛,大口(kou)徑儀表較(jiao)多應用㊙️于(yú)給排🙇♀️水工(gōng)程;中小口(kou)徑常用于(yu)高要求或(huo)難測場合(hé),如🈚鋼鐵工(gong)業高爐風(fēng)口冷卻水(shui)控制,造紙(zhǐ)工業測量(liàng)紙漿液和(hé)黑液,化學(xué)工業的㊙️強(qiáng)腐蝕液,有(you)色冶金工(gong)業的礦漿(jiang);小口徑、微(wei)小口徑🤩常(chang)用于醫藥(yào)工業、食品(pǐn)工業、生物(wù)化學等有(yǒu)衛生要求(qiu)的場🤟所。
3.6 渦(wō)街流量計(jì)
渦街流量(liàng)計是在流(liu)體中安放(fàng)一根非流(liu)線型遊渦(wō)發生體,流(liu)體在發生(sheng)體兩側交(jiao)替地分離(li)釋放出兩(liang)串規則地(di)📞交錯排列(lie)的遊渦的(de)儀表。
渦街(jie)流量計按(àn)頻率檢出(chū)方式可分(fen)爲:應力式(shi)、應變式、電(dian)⛹🏻♀️容式、熱敏(min)式、振動體(tǐ)式、光電式(shì)及超聲式(shi)等。
渦街流(liú)量計是屬(shu)于年輕的(de)一類流量(liàng)計,但其發(fā)展♈迅🤞速,目(mù)前已成爲(wei)通用的一(yi)類流量計(jì)。
優點:
(1)結構(gou)簡單牢固(gu);
(2)适用流體(ti)種類多;
(3)精(jīng)度較高;
(4)範(fan)圍度寬;
(5)壓(ya)損小。
缺點(dian):
(1)不适用于(yú)低雷諾數(shu)測量;
(2)需較(jiao)長直管段(duan);
(3)儀表系數(shù)較低(與渦(wō)輪流量計(jì)相比);
(4)儀表(biao)在脈動流(liu)、多相流中(zhōng)尚缺乏應(ying)用經驗。
3.7 超(chāo)聲波流量(liàng)計
超聲波(bō)流量計是(shì)通過檢測(cè)流體流動(dòng)對超聲束(shu)(或超聲㊙️脈(mò)沖)的作用(yong)以測量流(liú)量的儀表(biao)。
根據對信(xìn)号檢測的(de)原理超聲(shēng)流量計可(ke)分爲傳播(bo)🥰速度差法(fa)(直💰接時差(cha)法、時差法(fǎ)、相位差法(fa)和頻差法(fa)‼️)、波束偏移(yí)法、多普勒(lè)📧法、互相關(guān)法、空間濾(lǜ)法及噪聲(sheng)法等。
超聲(shēng)流量計和(hé)電磁流量(liang)計一樣,因(yīn)儀表流通(tōng)通道未設(shè)置⭐任何🔴阻(zu)礙件,均屬(shǔ)*流量計,是(shì)适于解決(jué)流量測量(liang)困難問題(ti)的一類流(liú)量計,特别(bié)在大口徑(jing)流量測量(liang)方面有較(jiao)突出的優(you)點,近年來(lai)它是發展(zhan)迅速的一(yi)類流量計(jì)之一。
優點(dian):
(1)可做非接(jiē)觸式測量(liang);
(2)爲無流動(dong)阻撓測量(liang),無壓力損(sǔn)失;
(3)可測量(liang)非導電性(xing)液體,對無(wú)阻撓測量(liang)的電磁流(liu)量計是一(yi)種補🛀充。
缺(que)點:
(1)傳播時(shi)間法隻能(neng)用于清潔(jié)液體和氣(qì)體;而多普(pu)勒🐪法㊙️隻能(neng)用🌈于測量(liàng)含有一定(ding)量懸浮顆(kē)粒和氣泡(pao)的液體;
(2)多(duō)普勒法測(ce)量精度不(bu)高。
應用概(gai)況:
(1)傳播時(shí)間法應用(yòng)于清潔、單(dān)相液體和(hé)氣體。典型(xíng)應用有💃工(gong)廠排放液(ye)、:怪液、液化(huà)天然氣等(děng);
(2)氣體應用(yòng)方面在高(gāo)壓天然氣(qì)領域已有(yǒu)使用良好(hǎo)的經驗;
(3)多(duō)普勒法适(shì)用于異相(xiang)含量不太(tài)高的雙相(xiang)流體,例🍓如(ru):未處理🔞污(wū)水、工廠排(pai)放液、髒流(liu)程液;通常(chang)不适用于(yu)非常清潔(jié)的液體。
[編(bian)輯本段]3.8 科(kē)裏奧利質(zhi)量流量計(ji)
科裏奧利(li)質量流量(liang)計(以下簡(jiǎn)稱CMF)是利用(yòng)流體在振(zhèn)動管中流(liu)動時,産生(sheng)與質量流(liu)量成正比(bi)的科裏奧(ào)利力原理(li)👅制成的一(yī)種直接式(shi)質量流量(liang)儀表。
我國(guó)CMF的應用起(qi)步較晚,近(jin)年已有幾(jǐ)家制造廠(chǎng)(如太行♈儀(yi)表廠)自行(háng)開發供應(yīng)市場;還有(you)幾家制造(zao)廠組🏃🏻♂️建合(he)資企業或(huò)♉引用生産(chǎn)系列儀表(biǎo)。
熱式氣體(tǐ)質量流量(liang)計
熱式流(liú)量計傳感(gan)器包含兩(liang)個傳感元(yuán)件,一個速(sù)度傳🐕感器(qì)和一個溫(wen)度傳感器(qi)。它們自動(dong)地補償和(hé)校正氣體(ti)溫度變化(hua)。儀🔆表的電(dian)加熱部分(fen)将速度傳(chuán)感器加熱(rè)到高于工(gōng)況溫度的(de)某一個定(dìng)值,使速度(dù)傳👈感器和(hé)測量工況(kuàng)溫度的傳(chuán)感器之間(jian)形成恒定(ding)溫♈差。當保(bǎo)持溫差不(bú)變時,電加(jia)熱消耗的(de)能量,也可(kě)以說熱消(xiao)散值,與流(liu)過氣體的(de)質🐕量流量(liang)成正比。
熱(rè)式氣體質(zhi)量流量計(jì)即Mass Flow Meter(縮寫爲(wei)MFM),它是氣體(tǐ)流量計量(liang)中新型⭐儀(yí)表,區别于(yú)其它氣體(tǐ)流量計不(bú)需要進行(háng)壓力和📱溫(wēn)度修正,直(zhi)接測量氣(qi)體的質量(liàng)流量,一支(zhī)傳感器可(ke)以做到量(liang)程從極😘低(di)到高量程(chéng)。它适合單(dān)一氣體和(hé)固定比例(lì)多組份氣(qì)體的測量(liang)。
熱式氣體(tǐ)質量流量(liang)計是用于(yu)測量和控(kòng)制氣體質(zhi)量流🍉量❗的(de)新♉型儀表(biǎo)。可用于石(shi)油、化工、鋼(gang)鐵、冶金、電(diàn)力、輕工、醫(yī)藥、環保等(děng)工業部門(men)的空氣、烴(ting)類氣體、可(ke)燃性氣⛱️體(tǐ)、煙道氣體(tǐ)的監測。
特(tè) 點
可靠性(xing)高 重複性(xìng)好 測量精(jīng)度高 壓損(sun)小
無活動(dòng)部件 量程(chéng)比寬 響應(ying)速度快 無(wu)須溫壓補(bǔ)償
應 用
•工(gōng)業管道中(zhong)氣體質量(liang)流量測量(liàng) •煙囪排出(chū)的煙氣流(liu)速測量💯
•煅(duan)燒爐煙道(dào)氣流量測(ce)量 •燃氣過(guò)程中空氣(qì)流量測🤟量(liàng)
•壓縮空氣(qì)流量測量(liang) •半道體芯(xin)片制造過(guo)程中氣體(tǐ)🥵流量㊙️測量(liàng)
•污水處理(lǐ)中氣體流(liú)量測量 •加(jiā)熱通風和(hé)空調系統(tǒng)中的氣🌍體(tǐ)流量測量(liàng)
•熔劑回收(shōu)系統氣體(ti)流量測量(liàng) •燃燒鍋爐(lú)中燃燒氣(qi)體流量測(cè)量
•天然氣(qi)、火炬氣、氫(qīng)氣等氣體(tǐ)流量測量(liàng)
•啤酒生産(chan)過程中二(èr)氧化碳氣(qi)體流量測(ce)量
•水泥、卷(juan)煙、玻璃廠(chǎng)生産過程(cheng)中氣體質(zhi)量流量測(ce)量
如:美國(guó)SIERRA
中國DSN
3.9 明渠(qú)流量計
與(yu)前述幾種(zhǒng)不同,它是(shì)在非滿管(guǎn)狀敞開渠(qú)道測量自(zi)由表面自(zì)然流的流(liu)量儀表。
非(fēi)滿管态流(liu)動的水路(lù)稱作明渠(qú),測量明渠(qú)中水流流(liu)量的稱作(zuo)⛷️明渠流量(liang)計(open channel flowmeter)。
明渠流(liú)量計除圓(yuán)形外,還有(you)U字形、梯形(xíng)、矩形等多(duō)種形狀。
明(ming)渠流量計(ji)應用場所(suǒ)有城市供(gong)水引水渠(qu);火電廠引(yǐn)水和⛹🏻♀️排水(shuǐ)渠、污水治(zhì)理流入和(he)排放渠;工(gong)礦企業水(shui)排放以及(ji)水利工程(chéng)和💰農業灌(guan)溉用渠道(dào)。有人估計(jì)1995台,約♌占流(liú)量儀表整(zhěng)體的1.6%,但是(shi)國内應用(yong)尚無估計(jì)數據。
4, 新工(gong)作原理流(liu)量儀表的(de)研究和開(kai)發
4.1 靜電流(liu)量計
(electrostatic flowmeter)
日本(ben)東京技術(shù)學院研制(zhì)适用于石(shi)油輸送管(guǎn)線低🔆導電(diàn)液♌體流☎️量(liàng)測量的靜(jìng)電流量計(jì)。
靜電流量(liàng)計的金屬(shǔ)測量管絕(jué)緣地與管(guǎn)系連接,測(ce)💛量電💋容器(qi)上靜電荷(he)便可知道(dao)測量管内(nèi)的電荷。他(tā)們分别作(zuo)🏃了内徑4~8mm銅(tóng)、不鏽鋼等(deng)金屬和塑(su)料測量管(guan)儀表的實(shi)流試🔱驗,試(shi)驗表明流(liu)量與電荷(hé)之間接近(jìn)于線性。
4.2 複(fú)合效應流(liu)量儀表
(combined effects meter)
該(gāi)儀表的工(gong)作原理是(shì)基于流體(ti)的動量和(he)壓力作用(yong)于儀表腔(qiang)體産生的(de)變形,測量(liang)複合效應(ying)的變形求(qiú)取流量。本(běn)儀表由美(měi)國☀️GMI工程和(he)管理學院(yuàn)開發,已申(shēn)請兩項專(zhuān)力。
4.3 轉速表(biǎo)式流量傳(chuan)感器
(tachmetric flowrate sensor)
它是(shì)由俄羅斯(si)科學工程(cheng)中心工業(ye)儀表公司(si)開發,是基(jī)于👨❤️👨懸🏃浮效(xiao)應理論研(yan)制的。該儀(yí)表已在若(ruò)幹現場成(cheng)功的應用(yong)(例如在核(hé)電站安裝(zhuāng)2000餘台測量(liàng)熱水流量(liang),連續使用(yòng)🙇♀️8年),且還在(zai)改進以擴(kuò)大應用領(lǐng)域。
5, 幾種流(liu)量儀表應(yīng)用和發展(zhǎn)動向
5.1 科裏(lǐ)奧利質量(liàng)流量計(CMF)
5.2 電磁流量(liàng)計(EMF)
EMF從50年代(dài)初進入工(gong)業應用以(yi)來,使用領(ling)域日益擴(kuo)展,80年代後(hou)期起在各(ge)國流量儀(yi)表銷售金(jin)額中已占(zhàn)16%~20%。
我國近年(nián)發展迅速(su),1994年銷售估(gu)計爲6500~7500台。國(guo)内已生産(chǎn)大口徑爲(wèi)✏️2~6m的ENF,并有實(shi)流校驗口(kou)徑3m的設備(bei)能力。
5.3 渦街(jie)流量計(USF)
USF在(zài)60年代後期(qi)進入工業(yè)應用,80年代(dài)後期起在(zai)各國流量(liàng)儀表銷售(shou)金額中已(yǐ)占4%~6%。1992年世界(jiè)範圍估計(jì)銷售量爲(wei)3.54.8萬台,同期(qī)國🌐内産品(pǐn)估計在8000~9000台(tai)。
5.4威力巴流(liú)量計
威立(lì)巴流量計(ji)計采用了(le)*符合空氣(qì)動力學原(yuan)理的工程(chéng)結構設計(ji),是一種在(zài)精度、功效(xiao)及可靠方(fang)面達到了(le)無比卓yue程(chéng)度的🈲傳感(gan)🔞元件。
6, 結論(lun)
由上述可(kě)知,流量計(ji)發展到今(jīn)天雖然已(yǐ)日趨成熟(shú),但其種🔞類(lèi)仍然極其(qi)繁多,至今(jin)尚無一種(zhong)對于任何(he)❓場合都适(shì)用的流量(liàng)⭐計。
每種流(liu)量計都有(you)其适用範(fàn)圍,也都有(you)局限性。這(zhe)就要求我(wǒ)們:
(1)在選擇(zé)儀表時,一(yī)定要熟悉(xi)儀表和被(bèi)測對象兩(liang)方面的情(qing)況,并要兼(jiān)顧考慮其(qí)它因素,這(zhè)樣測量才(cai)會準确;
(2)努(nǔ)力研制新(xin)型儀表,使(shi)其在現有(yǒu)的基礎上(shàng)更加完善(shàn)。
差壓式流(liú)量計
差壓(yā)式流量計(ji)(以下簡稱(cheng)DPF或流量計(jì))是根據安(ān)裝于管道(dao)中流量檢(jiǎn)測件産生(shēng)的差壓、已(yǐ)知的流體(tǐ)條件🧡和檢(jian)測件與管(guǎn)道的✂️幾何(hé)尺寸來測(cè)量流量的(de)儀表。DPF由一(yī)次裝置(檢(jiǎn)🥵測件)和二(er)次裝置(差(chà)壓轉換和(hé)流量顯示(shì)儀表)組成(chéng)。通常以檢(jiǎn)測件的型(xing)式對DPF分類(lèi),如孔扳流(liú)量計、文丘(qiū)裏管流量(liàng)計及均速(su)管流量計(jì)等。二次裝(zhuāng)置爲各種(zhong)機械、電子(zi)、機電一體(tǐ)式差壓計(jì)🍓,差壓變送(sòng)器和流量(liàng)顯⭐示及計(jì)⛹🏻♀️算儀表,它(tā)已發展爲(wei)三化(系⚽列(lie)化、通用化(huà)及标準化(huà))程度很高(gao)的種類規(guī)格龐雜的(de)一大類儀(yi)表。差壓計(ji)既可用于(yú)測量流量(liàng)參數,也可(ke)測量其他(tā)參數(如壓(ya)力、物位、密(mì)度等💛)。
DPF按其(qí)檢測件的(de)作用原理(li)可分爲節(jie)流式、動壓(ya)頭式、水力(li)阻力式🌈、離(lí)心式、動壓(yā)增益式和(hé)射流式等(děng)幾大類,其(qi)中以👨❤️👨節流(liu)式和動壓(yā)頭式應用(yòng)爲廣泛。
節(jiē)流式DPF的檢(jian)測件按其(qi)标準化程(chéng)度分爲标(biāo)準型和非(fēi)标✌️準型兩(liang)大類。所謂(wei)标準節流(liú)裝置是指(zhi)按照标準(zhǔn)文件設計(jì)、制造、安裝(zhuang)和使用,無(wu)須經實流(liu)校準即可(kě)确定其流(liu)量值并估(gu)算流量測(ce)量誤📐差,非(fei)标準節流(liú)裝置是成(chéng)熟程度較(jiao)差,尚未列(liè)入标準文(wen)件中的🤞檢(jiǎn)測件。
标準(zhǔn)型節流式(shi)DPF的發展經(jīng)過漫長的(de)過程,早在(zài)20世紀20年代(dài),美國和歐(ōu)洲即開始(shi)進行大規(guī)模的節流(liú)裝置試驗(yàn)研究。用得(de)普遍的節(jie)流裝置--孔(kǒng)闆和噴嘴(zui)開始标準(zhǔn)化♌。現在标(biao)準噴嘴的(de)一種🛀🏻型式(shi)ISA l932噴☀️嘴,其幾(jǐ)何形狀就(jiu)是30年代标(biao)準化🛀🏻的,而(er)标準孔闆(pǎn)亦曾稱爲(wei)ISA l932孔闆☔。節流(liú)裝置結構(gòu)形式的标(biāo)準化有很(hen)深遠的意(yì)義,因爲隻(zhī)有節流裝(zhuang)置結構形(xing)式标🧑🏽🤝🧑🏻準化(hua)了,才有可(ke)🧑🏾🤝🧑🏼能把上衆(zhong)多研♋究成(chéng)果👉彙集到(dào)一起,它促(cù)進檢測件(jiàn)的理論和(he)實踐向深(shen)度和廣度(du)拓展,這是(shi)其他流量(liang)計所不及(ji)的。1980年ISO(标準(zhun)化組織)正(zhèng)式通過标(biāo)準ISO 5167,至此流(liú)量測💘量節(jiē)流裝置*個(ge)标準誕生(sheng)了。ISO 5167總結了(le)幾十📐年來(lai)上對爲數(shu)有限的幾(ji)種節流裝(zhuāng)置(孔闆、噴(pēn)嘴和文丘(qiu)裏管♌)的理(lǐ)論與試驗(yan)的研究成(cheng)果,反映了(le)此類檢測(ce)件的當代(dai)科學與生(shēng)産的技術(shù)水平。但是(shì)從ISO 5167正式頒(bān)布之🌈日起(qǐ),它就暴露(lu)♉出許多亟(ji)待解決的(de)問題,這些(xiē)問題主要(yao)有以下幾(jǐ)個方面。
1)ISO 5167試(shì)驗數據的(de)陳舊性 ISO 5167中(zhōng)采用的數(shu)據大多是(shi)30年代的🥵試(shì)驗結🍉果,今(jīn)天無論節(jie)流裝置制(zhi)造技術,流(liú)量試驗設(she)備🔞及實驗(yan)技術都🌏有(yǒu)巨大的進(jin)步,重新進(jìn)行系統📐地(di)試驗以獲(huo)得更高精(jing)确度及更(geng)可靠的數(shu)據是必要(yào)的。進入80年(nian)代美國和(he)歐洲都進(jìn)行大規模(mo)的試驗,爲(wèi)修訂ISO 5167打下(xià)基礎。
2) ISO 5167中關(guān)于直管段(duan)長度規定(dìng)的問題 在(zai)ISO投票通過(guo)ISO 5167時,美國投(tou)♋了反💋對票(piao),其主要原(yuán)因是對直(zhi)管段長度(du)的規定有(you)不同意見(jiàn)🚩,這個問題(tí)📱應是ISO 5167修訂(dìng)的主要問(wèn)題之一。
3) ISO 5167中(zhong)各項規定(ding)的科學性(xìng)問題 影響(xiǎng)節流裝置(zhì)流出系數(shu)的因🈲素特(tè)别多,主要(yào)有孔徑與(yu)管徑的比(bǐ)值β、取壓🌈裝(zhuang)置、雷諾數(shù)、節流件安(an)裝😍偏心度(du)、前後阻流(liu)件類型及(jí)直管段長(zhang)度、孔闆入(rù)口邊緣💁尖(jian)銳度✏️、管壁(bì)粗糙度、流(liu)體流動湍(tuān)流度等,衆(zhong)多因素影(yǐng)響錯綜複(fú)雜,有的參(cān)數難以直(zhi)接測量,因(yīn)此标準中(zhong)有些🔴規定(dìng)并非科㊙️學(xué)地确定,而(er)是爲了取(qu)得一緻,不(bu)得不人爲(wei)地确定。*流(liu)量專家斯(si)賓塞(E.A.Spencer)提出(chu)一系列應(yīng)重新檢讨(tao)的問題,如(rú)孔闆平直(zhí)度、同心度(du)、直角邊緣(yuán)尖銳度、管(guan)道粗糙✍️度(dù)、上遊流速(sù)分布及流(liu)動調整器(qì)的作用等(děng)。
4)關于節流(liú)式DPF測量精(jing)确度提高(gāo)的問題 鑒(jiàn)于節流式(shì)🤟DPF在流量🚶♀️計(ji)中占有重(zhong)要地位,提(tí)高其測量(liang)精确度意(yì)🚶♀️義重大。曆(li)☎️次學術會(huì)議認爲必(bi)須使流量(liàng)測量工作(zuò)者、流體力(li)學與計算(suàn)機技術工(gong)作者緊🥵密(mi)合作共同(tóng)攻關才能(neng)解決此問(wèn)題。
20世紀80年(nian)代美國和(hé)歐洲開始(shi)進行大規(guī)模的孔闆(pǎn)流量計試(shì)驗研究,歐(ou)洲爲歐共(gong)體實驗計(ji)劃(EEC Experimental Program),美國爲(wei)API實驗計劃(huà)(API Experimental Program)。試驗的目(mù)的是用現(xian)代新測試(shi)設備及試(shì)驗數據的(de)統計處理(lǐ)技術進行(háng)新一輪的(de)範圍廣泛(fàn)的試驗研(yan)究,爲修訂(dìng)ISO 5167打下技術(shu)基礎。1999年ISO發(fā)出🏃♀️ISO 5167的修訂(ding)稿🚶♀️(ISO/CD 5167-1-4),該文件(jian)爲委☎️員會(hui)草案,它在(zai)技術内容(rong)與編輯上(shàng)都有很大(dà)改動,是一(yi)份全新的(de)标🔞準。本來(lái)預定于2025年(nian)12月在美國(guó)丹佛舉行(háng)💚的ISO/TC30/SC2會議🍓上(shàng)審查通過(guò)爲DIS(标準草(cǎo)案),但是會(huì)議認爲尚(shang)有🌈細節問(wèn)題應再商(shāng)榷而未能(neng)通過。新的(de)ISO 5167标準何時(shí)正式🌈頒布(bu)尚不得而(ér)知。ISO 5167新标準(zhǔn)在标準的(de)兩個核心(xīn)㊙️内容皆有(you)實質性變(bian)化♍,一是孔(kong)闆的流出(chū)系數公式(shi),用Reader-Harris/Gallagher計算式(shi)(R-G式)代替Stolz計(ji)算式,另一(yi)爲🙇♀️節流裝(zhuāng)置上遊側(cè)直管段長(zhang)度的規定(dìng)以及流動(dong)調☀️整器的(de)使用等。
我(wo)們通常稱(cheng)ISO 5167(GB/T2624)中所列節(jiē)流裝置爲(wèi)标準節流(liu)裝置,其他(tā)✂️的🈲都稱爲(wei)非标準節(jiē)流裝置,應(yīng)該指出,非(fēi)标準節♈流(liu)裝✉️置不僅(jǐn)是指那些(xiē)節流裝置(zhì)結構與标(biāo)難節流裝(zhuāng)置相異的(de),如果标準(zhǔn)節流裝置(zhì)在偏離标(biāo)準條件🧑🏽🤝🧑🏻下(xià)工作亦應(ying)稱爲非标(biāo)準節流裝(zhuang)置,例如,标(biāo)準孔闆在(zài)混相流或(huo)标準文丘(qiū)裏噴嘴在(zai)臨界流下(xia)工作的都(dōu)是。
目前非(fēi)标準節流(liu)裝置大緻(zhì)有以下一(yi)些種類:
1)低(di)雷諾數用(yòng) 1/4圓孔闆,錐(zhuī)形入口孔(kong)闆,雙重孔(kǒng)闆,雙斜♊孔(kǒng)😘闆,半圓孔(kong)闆等;
2)髒污(wu)介質用 圓(yuan)缺孔闆,偏(piān)心孔闆,環(huan)狀孔闆,楔(xiē)形孔闆,彎(wan)🏃🏻♂️管節流件(jiàn)等;
3)低壓損(sun)用 羅洛斯(sī)管,道爾管(guǎn),道爾孔闆(pǎn),雙重文丘(qiū)裏噴嘴,通(tong)📐用🌈文丘裏(li)管,Vasy管等;
4)小(xiǎo)管徑用 整(zhěng)體(内藏)孔(kǒng)闆;
5)端頭節(jiē)流裝置 端(duan)頭孔闆,端(duan)頭噴嘴,Borda管(guǎn)等;
6)寬範圍(wei)度節流裝(zhuāng)置 彈性加(jia)載可變面(miàn)積可變壓(yā)頭流量計(ji)🥰(線性孔闆(pan));
7)毛細管節(jie)流件 層流(liú)流量計;
8)脈(mò)動流節流(liu)裝置;
9)臨界(jiè)流節流裝(zhuang)置 音速文(wén)丘裏噴嘴(zuǐ);
10)混相流節(jiē)流裝置。
節(jie)流式DPF現場(chang)應用的不(bu)斷拓展必(bì)然提出發(fā)展非标準(zhǔn)節流裝⁉️置(zhì)的要求,十(shí)餘年來ISO亦(yì)在不斷制(zhi)訂有關非(fēi)标🌈準節流(liú)裝置的技(ji)術文件,在(zài)它們不能(neng)成爲正式(shi)标準之前(qian)作爲技術(shu)報告發表(biǎo)。可以預見(jian),今後有可(ke)能若幹⛹🏻♀️較(jiào)爲成熟🔞的(de)非标準節(jiē)流裝置會(huì)晉升爲🐅标(biao)準型的。
20世(shi)紀90年代中(zhōng)後期世界(jiè)範圍内各(gè)式DPF銷售量(liàng)在流量儀(yí)表總量中(zhong)😄台數占50%-60%(每(měi)年約百萬(wàn)台),金額占(zhàn)30%左右。我國(guo)銷售台數(shu)約🌐占流量(liang)儀表總量(liàng)(不包括*表(biǎo)和家用❄️水(shui)表及玻璃(lí)管浮子流(liú)量計)的💯35%-42%(每(měi)年6萬-7萬台(tai))。
2 工作原理(li)
2.1 基本原理(lǐ)
充滿管道(dao)的流體,當(dang)它流經管(guan)道内的節(jiē)流件時,如(rú)圖4.1所示,流(liu)速将在節(jiē)流件處形(xíng)成局部收(shou)縮,因而流(liú)速增加,靜(jing)🏃🏻壓力降低(di),于是在節(jiē)流件前後(hòu)便産生了(le)🍓壓差。流體(ti)流量愈大(dà),産生的壓(yā)差愈大,這(zhè)樣可依據(ju)壓差來衡(héng)量流量的(de)大小。這種(zhǒng)測量方法(fa)📧是以流動(dong)連續性方(fāng)程(質量守(shǒu)恒定律)和(he)伯努利方(fāng)程(能量守(shǒu)恒定律)爲(wei)基礎的。壓(yā)差的大小(xiǎo)不僅與流(liú)量還與其(qi)他許多因(yin)素有關,例(li)如當節流(liu)裝置形式(shi)或管道内(nei)♋流體的物(wù)理性質(密(mi)度、粘度)不(bú)同時,在同(tóng)樣大小的(de)流量下産(chǎn)生的壓差(chà)也是不同(tong)🤞的。
圖4.1 孔闆(pan)附近的流(liú)速和壓力(lì)分布
2.2 流量(liàng)方程
式中(zhōng) qm--質量流量(liang),kg/s;
qv--體積流量(liàng),m3/s;
C--流出系數(shu);
ε--可膨脹性(xing)系數;
β--直徑(jìng)比,β=d/D;
d--工作條(tiáo)件下節流(liú)件的孔徑(jìng),m;
D--工作條件(jiàn)下上遊管(guan)道内徑,m;
P--差(chà)壓,Pa;
ρl--上遊流(liu)體密度,kg/m3。
由(you)上式可見(jiàn),流量爲C、ε、d、ρ、P、β(D)6個(gè)參數的函(han)數,此6個參(can)數可分♍爲(wèi)實測🈚量[d,ρ,P,β(D)]和(hé)統計量(C、ε)兩(liǎng)類。
(1)實測量(liàng)
1)d、D 式(4.1)中d與流(liú)量爲平方(fāng)關系,其精(jīng)确度對流(liú)量總精度(dù)影響較大(da),誤🧡差值一(yi)般應控制(zhì)在±0.05%左右,還(hai)應計及工(gong)作溫度對(duì)材料熱膨(péng)脹的影響(xiǎng)。标準規定(dìng)管道内徑(jìng)D必須實測(cè),需在上遊(yóu)管段的幾(ji)個截面✨上(shang)進行多次(cì)測量求其(qi)平均值,誤(wu)差不應大(dà)🐇于±0.3%。除對數(shù)值測量精(jīng)度要求較(jiao)高外,還應(yīng)考慮内徑(jìng)偏差會對(dui)節流件上(shàng)遊通道造(zao)成不🐕正常(chang)節流現象(xiang)所帶來的(de)嚴重影響(xiǎng)。因此,當不(bu)是成套供(gong)應節流裝(zhuang)置時,在現(xiàn)場配管應(ying)充分注意(yi)這個問題(ti)。
2)ρ ρ在流量方(fang)程中與P是(shi)處于同等(deng)位置,亦就(jiu)是說,當追(zhui)求差壓變(bian)送🙇♀️器高精(jīng)度等級時(shí),絕不要忘(wang)記ρ的測量(liàng)精度💚亦應(ying)與之🌍相匹(pi)🏃配。否則P的(de)提高将會(huì)被ρ的降低(di)所抵消。
3)P 差(cha)壓P的精确(que)測量不應(yīng)隻限于選(xuǎn)用一台高(gao)精度差壓(ya)變送器🤞。實(shí)🐅際上差壓(ya)變送器能(néng)否接受到(dao)真實的♍差(cha)壓值還決(jué)定💰于一系(xi)列因素,其(qi)中正确的(de)取壓孔及(jí)引壓管線(xiàn)的🌐制造、安(an)裝及使用(yong)是保證獲(huò)得真實🐉差(cha)壓值的關(guan)鍵,這些影(yǐng)響因素很(hěn)多是難以(yi)定量或定(dìng)性确定的(de)🆚,隻有加強(qiang)制造及安(an)裝的規範(fàn)化工作才(cai)能達到目(mu)的。
(2)統計量(liàng)
1)C 統計量C是(shì)無法實測(ce)的量(指按(àn)标準設計(jì)制造安裝(zhuāng),不經校準(zhǔn)使🔅用),在現(xian)場使用時(shi)複雜的情(qíng)況出現在(zài)實際的C值(zhi)😄與标準确(què)☀️定的C值不(bu)相符合。它(tā)們的偏離(lí)是由設計(jì)、制造、安裝(zhuāng)及💃使用一(yi)系列因素(sù)造成的。應(ying)該明确,上(shang)述各環節(jie)全部嚴格(gé)遵循标準(zhǔn)的規定,其(qi)實際值才(cai)會與标準(zhun)确定的值(zhi)相符合,現(xiàn)場是難以(yǐ)🔴*這種要求(qiu)的。
應該指(zhi)出,與标準(zhun)條件的偏(pian)離,有的可(ke)定量估算(suan)(可⚽進行修(xiū)正),有的隻(zhi)能定性估(gū)計(不确定(ding)度的幅值(zhi)與方向🍓)。但(dàn)是在現實(shi)中,有時不(bú)僅是一個(ge)條件偏離(lí),這就帶來(lai)非常複雜(za)的情💰況,因(yin)爲🐪一般資(zī)料中隻介(jiè)紹某一條(tiao)件偏離引(yin)起的誤差(chà)。如果許多(duo)條件同時(shí)偏離,則缺(quē)少相關的(de)資料可查(cha)。
2)ε 可膨脹性(xing)系數ε是對(duì)流體通過(guo)節流件時(shí)密度發生(sheng)變化🌏而引(yǐn)起的流出(chu)系數變化(hua)的修正,它(ta)的誤差由(you)兩部分組(zǔ)成:其一爲(wèi)🤩常用流量(liang)下ε的誤差(chà),即标準确(què)定值的🧑🏾🤝🧑🏼誤(wù)差;其二爲(wèi)由于流量(liang)變化ε值将(jiang)随之波動(dong)帶來的誤(wù)差。一般在(zài)低靜壓高(gāo)🌍差壓情況(kuàng),ε值有不可(kě)忽略的誤(wu)差♍。當P/P≤0.04時,ε的(de)誤差可忽(hū)略不計。
3 分(fen) 類
差壓式(shì)流量計分(fen)類如表4.1所(suǒ)示。
表4.1 差壓(yā)式流量計(jì)分類表
分(fen)類原則 分(fèn) 類 類 型
按(an)産生差壓(yā)的作用原(yuán)理分類 1)節(jiē)流式;2)動壓(ya)頭式;3)水力(li)阻力式;4)離(li)心式;5)動壓(yā)增益式;6)射(she)流式
按結(jie)構形式分(fen)類 1)标準孔(kong)闆;2)标準噴(pēn)嘴;3)經典文(wén)丘裏管;4)文(wen)丘裏噴嘴(zui);5)錐形入口(kǒu)孔闆;6)1/4圓孔(kǒng)闆;7)圓缺孔(kǒng)闆;8)偏心孔(kong)闆;9)楔形孔(kǒng)闆;10)整體(内(nei)藏)孔闆;11)線(xiàn)性孔闆;12)環(huán)形孔闆;13)道(dao)爾管;14)羅洛(luò)斯管;15)彎管(guǎn);16)可換😍孔闆(pan)節流裝置(zhi);17)臨界流節(jiē)流裝置
按(àn)用途分類(lèi) 1)标準節流(liú)裝置;2)低雷(lei)諾數節流(liu)裝置;3)髒污(wu)❄️流節流♌裝(zhuang)置;4)低壓損(sǔn)節流裝置(zhi);5)小管徑節(jie)流裝置;6)寬(kuan)範圍度節(jie)流♻️裝置;7)臨(lin)界流節流(liú)裝置;
3.1 按産(chan)生差壓的(de)作用原理(li)分類
1)節流(liú)式 依據流(liu)體通過節(jiē)流件使部(bu)分壓力能(néng)轉變爲動(dòng)☀️能以産💚生(sheng)差壓的原(yuán)理工作,其(qi)檢測件稱(chēng)
之爲節流(liu)裝置,是DPF的(de)主要品種(zhong)。
2)動壓頭式(shi) 依據動壓(yā)轉變爲靜(jing)壓的原理(li)工作,如均(jun1)🌈速㊙️管流量(liang)💃🏻計。
3)水力阻(zu)力式 依據(jù)流體阻力(li)産生的壓(yā)差原理工(gong)作,檢⛱️測件(jian)爲毛細管(guan)束,又稱層(ceng)流流量計(ji),一
般用于(yu)微小流量(liàng)測量。
4)離心(xīn)式 依據彎(wān)曲管或環(huan)狀管産生(sheng)離心力原(yuan)理形成🌏的(de)✌️壓差♍工作(zuò),如彎管流(liu)量計,環形(xíng)管流量
計(jì)等。
5)動壓增(zeng)益式 依據(ju)動壓放大(da)原理工作(zuo),如皮托-文(wén)丘裏☎️管。
6)射(shè)流式 依據(ju)流體射流(liú)撞擊産生(sheng)原理工作(zuò),如射流式(shì)差壓流量(liàng)計。
3.2 按結構(gòu)形式分類(lèi)
1) 标準孔闆(pan) 又稱同心(xīn)直角邊緣(yuán)孔闆,其軸(zhóu)向截面如(ru)🔞圖🧑🏽🤝🧑🏻4.2所示。孔(kǒng)闆是一塊(kuài)加工成圓(yuán)形同心的(de)具有銳利(lì)直角邊緣(yuan)的薄闆。孔(kong)闆開🤩孔的(de)上遊側邊(bian)緣應是銳(ruì)利的直角(jiǎo)。标準孔闆(pǎn)有三種取(qǔ)壓方式:角(jiao)接、法蘭及(jí)💛D-D/2取壓;如圖(tu)4.3所示。爲從(cong)兩個方向(xiàng)的任一個(ge)方向測量(liàng)流量,可采(cǎi)用對稱孔(kong)闆,節流孔(kǒng)的兩個邊(bian)緣均符合(hé)直角邊緣(yuan)孔闆上遊(yóu)邊緣的特(te)♉性,且孔闆(pan)全部厚度(dù)不超過節(jiē)流孔的🥰厚(hòu)度。
圖4.2 标準(zhun)孔闆
圖4.3 孔(kong)闆的三種(zhong)取壓方式(shì)
2) 标準噴嘴(zuǐ) 有兩種結(jie)構形式:ISA 1932噴(pen)嘴和長徑(jing)噴嘴。
a. ISA 1932噴嘴(zuǐ)(圖4.4) 上遊面(miàn)由垂直于(yú)軸的平面(mian)、廓形爲圓(yuan)周的兩段(duan)弧線所确(que)定的收縮(suō)段、圓筒形(xíng)喉部和凹(āo)槽組成的(de)噴嘴💃。ISA 1932噴嘴(zuǐ)的取壓方(fāng)式僅角接(jiē)取壓一種(zhong)。
圖4.4 ISA 1932噴嘴
b. 長(zhǎng)徑噴嘴(圖(tú)4.5) 上遊面由(yóu)垂直于軸(zhóu)的平面、廓(kuò)形爲1/4橢圓(yuán)的收縮段(duàn)🥵、圓筒形喉(hóu)部和可能(neng)有的凹槽(cáo)或斜角🍓組(zu)成的噴嘴(zuǐ)。長徑噴嘴(zuǐ)的取壓方(fang)式僅D-D/2取壓(ya)一種。
3) 經典(diǎn)文丘裏管(guan) 由入口圓(yuan)筒段A、圓錐(zhuī)收縮段B、圓(yuán)筒形喉部(bu)C和圓錐擴(kuo)散段E組成(chéng),如圖4.6 所示(shì)。根據不同(tong)的加工方(fang)法,有👉以下(xia)結構📐形式(shì):①具有粗鑄(zhu)收縮段的(de);②具有機械(xiè)加工收縮(suo)💃🏻段的;③具有(yǒu)鐵闆焊接(jiē)收縮段的(de)。不同結構(gou)形式㊙️的L1、L2、R1、R2與(yǔ)D、d的關系如(rú)表4.2所示。
4)文(wén)丘裏噴嘴(zuǐ) 由進口噴(pēn)嘴、圓筒形(xing)喉部及擴(kuo)散段組成(chéng)🌈,如圖4.7所示(shì)。
5)錐形入口(kǒu)孔闆 錐形(xíng)入口孔闆(pan)與标準孔(kǒng)闆相似,相(xiang)⁉️當于一💋塊(kuai)倒裝的标(biao)準孔闆,其(qí)結構如圖(tu)4 . 8所示,取壓(yā)方式爲角(jiao)接取壓。表(biao)4.2 L1、L2、R1、R2與D、d關系
注(zhu) 粗 鑄 入 口(kou) 機械加工(gong)的入口 粗(cu)焊的鐵闆(pǎn)入口
1 ±0.25D(100mm
L1=0.5D±0.05D L1=0.5D±0.05D
2 L2=1D或0.25D+250mm兩(liang)個量中的(de)小者 L2≥D(入口(kou)直徑) L2≥D(入口(kou)直徑)
3 R1=1.375D+20% R1<0.25D R1=0,焊縫(féng)除外
4 R2=3.625d至3.8d R2<0.25D R2=0,焊(han)縫除外
圖(tu)4.6 經典文丘(qiu)裏管
圖4.7 文(wen)丘裏噴嘴(zuǐ)
圖4.8 錐形入(rù)口孔闆
1一(yi)環隙;2-夾持(chí)環;3一上遊(you)端面A;4-下遊(you)端面B;
5-軸線(xiàn);6-流向;7-取壓(yā)口;8-孔闆;
X-帶(dài)環隙的夾(jia)持環;Y-單獨(du)取壓口
超(chāo)聲波流量(liang)計的基本(ben)原理及類(lèi)型
超聲波(bō)在流動的(de)流體中傳(chuan)播時就載(zai)上流體流(liu)速的⁉️信息(xi)☁️。因此通過(guò)接收到的(de)超聲波就(jiu)可以檢測(cè)出流體的(de)流速,從而(ér)換☎️算成流(liú)量。根據檢(jiǎn)測的方式(shì),可分爲傳(chuán)播速度差(cha)法、多🏃♂️普勒(lè)法、波束偏(piān)㊙️移法、噪聲(shēng)法及相關(guan)法等不同(tong)類㊙️型的超(chāo)聲波流量(liàng)計🈲。起聲波(bo)流量計是(shì)近十幾年(nián)來随着集(ji)成電路技(ji)術迅速發(fā)展✌️才開始(shi)應用的一(yī)種
非接觸(chu)式儀表,适(shì)于測量不(bú)易接觸和(hé)觀察的流(liú)體以及大(da)管徑流量(liang)。它與水位(wei)計聯動可(ke)進行敞開(kāi)水流的流(liu)量測量。使(shǐ)用💃🏻超聲波(bō)流量比不(bú)用在流體(tǐ)中安裝測(cè)量元件故(gù)不會改變(bian)流體的流(liu)動狀态,不(bú)産生附加(jiā)阻力,儀表(biǎo)的✌️安裝及(jí)檢修均可(ke)不👌影響生(shēng)産管線運(yun)行因💯而是(shi)一種理💔想(xiang)的節能型(xíng)流量計。
*,目(mù)前的工業(yè)流量測量(liang)普遍存在(zài)着大管徑(jing)、大流量測(cè)量困難的(de)問題,這是(shì)因爲一般(bān)流量計随(sui)着測量管(guǎn)徑的增大(da)會帶來⁉️制(zhì)造和運輸(shū)上的困難(nan),造價提高(gāo)、能損加大(da)、安裝不僅(jǐn)這些缺💃🏻點(diǎn),超聲波流(liu)量計均🐅可(ke)避免。因爲(wèi)各類超聲(sheng)波流量計(ji)均可管外(wai)安裝、非接(jie)觸測流,儀(yí)🤟表造價基(ji)本上與被(bei)測管道口(kǒu)徑大小無(wú)關,而其它(tā)類型的流(liu)量計随着(zhe)口徑增加(jiā),造🏃🏻♂️價大幅(fú)度增加,故(gu)口徑☀️越大(da)超聲波流(liú)量計比相(xiang)同功能其(qi)它類型流(liu)量計的功(gong)能價格比(bi)越*。被認爲(wèi)是較好的(de)大管徑流(liú)量測量儀(yi)表,多普✌️勒(lè)法超聲波(bō)流量計🔅可(kě)測雙相介(jiè)質的流量(liang),故可用于(yú)下水道及(ji)排污水等(deng)髒污流的(de)測量。在發(fa)電⭕廠中,用(yòng)便攜式超(chao)聲波流量(liàng)計⛹🏻♀️測量水(shuǐ)輪機進水(shui)量、汽輪機(jī)循環水量(liàng)等大管徑(jing)流量,比過(guo)去的皮脫(tuo)管流速計(ji)方便得多(duō)。超聲被流(liu)量汁也可(kě)用于氣🛀體(tǐ)測量。管徑(jing)的🏒适用範(fàn)圍從🔅2cm到5m,從(cong)幾米寬的(de)明渠、暗渠(qu)到500m寬的河(he)流都㊙️可适(shi)用。
另外,超(chāo)聲測量儀(yi)表的流量(liàng)測量準确(que)度幾乎不(bú)受被💜測流(liu)體溫💛度、壓(ya)力、粘度、密(mi)度等參數(shu)的影響,又(you)可制成非(fēi)接🈲觸及便(bian)攜式測量(liang)儀表,故可(ke)解決其它(ta)類型儀表(biǎo)所難以測(cè)量的強腐(fǔ)蝕性、非導(dǎo)電性、放射(she)性及易燃(ran)易爆介質(zhi)的流量測(cè)量問題。另(ling)外,鑒于非(fei)接觸測量(liàng)特點,再配(pei)以合理的(de)電子線路(lu),一台儀表(biǎo)可适應多(duō)種管徑測(ce)量和多種(zhǒng)流量範圍(wéi)測量。超聲(shēng)波流量計(ji)的适應能(néng)力也是其(qí)它儀表不(bú)可比拟的(de)。超聲波流(liú)量計具有(you)上述一些(xiē)優點因此(cǐ)它越來越(yue)受到重視(shì)并☀️且向産(chǎn)品系列化(huà)、通🐇用化發(fa)展,現已制(zhì)成不同聲(sheng)道的标準(zhun)型、高溫型(xíng)、防爆型、濕(shī)式型儀表(biǎo)以⛷️适應不(bú)同介☀️質,不(bú)同場合和(hé)☂️不同管道(dào)條件的流(liu)量✂️測量。
超(chāo)聲波流量(liang)計目前所(suǒ)存在的缺(que)點主要是(shì)可測流體(ti)的溫度範(fàn)圍受超聲(sheng)波換能鋁(lü)及換能器(qì)與管道👨❤️👨之(zhi)間的耦⭐合(hé)材料耐溫(wen)程度的限(xiàn)制,以及高(gao)溫下被測(ce)流體傳聲(sheng)速度的原(yuan)始數據不(bu)全。目前我(wo)國隻能用(yong)于測量200℃以(yi)下的流體(ti)。另外,超聲(sheng)波流量🈲計(jì)的測量線(xiàn)路比一般(ban)流量計複(fú)雜。這是因(yin)爲,一般工(gōng)業計量中(zhōng)液體的流(liu)速📐常常是(shì)每秒幾⭐米(mi),而聲波在(zài)液體中🌏的(de)傳播速度(dù)約爲1500m/s左右(yòu),被📐測流體(tǐ)流🔞速(流量(liàng))變化帶給(gei)聲速的變(biàn)化量大也(yě)是10-3數量級(jí).若要求測(cè)量流速的(de)準确度爲(wèi)1%,則對聲速(sù)的測量準(zhǔn)确度需爲(wei)10-5~10-6數量級,因(yin)此必須有(you)完善的測(ce)量線路才(cái)能實現♍,這(zhè)也正是超(chāo)聲波流量(liàng)計隻有在(zai)集成電路(lu)技術迅速(su)發展的前(qian)題下才能(néng)得到實際(jì)應用的原(yuan)因。
超聲波(bō)流量計由(yóu)超聲波換(huàn)能器、電子(zǐ)線路及流(liú)量顯示和(hé)累積系統(tǒng)三部分組(zu)成。超聲波(bo)發射換能(neng)器将電能(neng)轉換爲超(chao)聲波能量(liang),并将其發(fa)射到被測(ce)流🎯體中,接(jiē)收器接☎️收(shōu)到的超聲(sheng)波信号,經(jing)電子線路(lù)放大并轉(zhuǎn)換👉爲代表(biao)流量的電(dian)信号供給(gei)顯📧示和積(jī)算👣儀表進(jìn)行顯示和(hé)積算。這樣(yang)就實現了(le)流量的檢(jiǎn)測和顯示(shì)。
超聲波流(liú)量計常用(yong)壓電換能(neng)器。它利用(yòng)壓電材料(liao)🏃🏻♂️的壓💋電效(xiao)應🌍,采用适(shì)出的發射(she)電路把電(dian)能加到發(fa)射換能器(qì)♌的壓電元(yuán)㊙️件上,使其(qi)産生超聲(shēng)波振勸。超(chao)聲波以某(mou)一角度射(she)入流體中(zhōng)傳播,然後(hou)由接收換(huan)㊙️能器接收(shou),并經壓電(dian)元件變爲(wèi)電能,以便(bian)檢測。發射(shè)換能器利(lì)用壓電元(yuan)件的逆壓(ya)電效應,而(ér)接收換能(néng)器則是利(li)用壓電效(xiao)應。
超聲波(bo)流量計換(huàn)能器的壓(yā)電元件常(cháng)做成圓形(xing)薄片,沿☂️厚(hou)度振動。薄(bao)片直徑超(chao)過厚度的(de)10倍,以保證(zheng)振動的方(fang)向性。壓電(diàn)元件材料(liao)多采用锆(gào)钛酸鉛。爲(wei)固定壓電(diàn)元件,使超(chāo)聲波以合(he)适的角度(dù)🛀🏻射入到流(liú)體中,需把(bǎ)元件故人(rén)聲楔中,構(gou)成換能器(qi)整體(又稱(cheng)探☁️頭)。聲楔(xie)的材料不(bú)僅要求強(qiáng)度高、耐老(lao)化,而且要(yao)求🌈超聲波(bo)經聲楔後(hou)能量損失(shi)小😄即透射(she)系數接近(jìn)1。常用的聲(sheng)楔💞材料是(shì)有機玻璃(li),因爲它透(tòu)明,可以觀(guan)察到聲楔(xiē)中壓電元(yuan)件🌈的組裝(zhuang)情況。另外(wai),某🚶♀️些橡膠(jiao)、塑料及膠(jiāo)木也可作(zuo)聲楔材料(liao)。
超聲波流(liú)量計的電(diàn)子線路包(bao)括發射、接(jiē)收、信号處(chu)理和顯💚示(shì)電路。測得(de)的瞬時流(liu)量和累積(jī)流量值用(yòng)數字量或(huo)模拟量顯(xiǎn)示。
根據對(duì)信号檢測(ce)的原理,目(mu)前超聲波(bō)流量計大(dà)緻可分傳(chuán)播速度差(chà)法(包括:直(zhí)接時差法(fa)、時差法、相(xiàng)位⭐差法、頻(pín)差法)波❗束(shù)偏移法、多(duō)普勒法、相(xiàng)關法、空間(jiān)濾波法及(jí)噪聲法等(děng)類型♻️,如圖(tú)所示。其中(zhōng)以噪聲法(fa)原😄理及結(jié)構簡單,便(bian)于測量和(hé)攜✍️帶,價格(gé)便宜但準(zhun)确度較低(di),适于在流(liú)量測量準(zhun)确度要求(qiú)不高的場(chǎng)合使用。由(yóu)于直接時(shi)差法、時差(chà)法、頻差法(fa)和相位差(cha)法的基本(ben)原理都是(shì)🈚通過測量(liang)超聲波脈(mò)沖順流和(he)逆流傳報(bào)時速度之(zhi)差🔴來反映(yìng)流體的流(liú)速✊的,故又(yòu)統稱爲傳(chuán)播速度差(chà)法。其中頻(pín)差法和時(shí)差法克服(fú)了聲速随(suí)流體溫度(du)變化帶來(lai)的誤差,準(zhǔn)确度較高(gao),所以被廣(guǎng)泛采用。按(an)照換能器(qi)的配置方(fang)法不同,傳(chuán)播速度差(cha)撥又分爲(wei):Z法(透過🔞法(fǎ))、V法(反射法(fa))、X法(交叉法(fǎ))等。波束偏(pian)移法是利(li)用超聲波(bō)束在流體(ti)中的傳播(bo)方向随流(liu)體流速變(bian)化而産生(shēng)偏移來反(fǎn)映流體流(liú)🈚速🔞的,低流(liú)速時,靈敏(mǐn)度很低适(shì)用性不大(da)🐕.多普勒法(fǎ)是利用聲(shēng)學多普勒(lè)原理,通過(guo)測量不均(jun)勻流體中(zhōng)散射體散(sàn)射的超聲(sheng)波多普
勒(le)頻移來确(que)定流體流(liú)量的,适用(yòng)于含懸浮(fu)顆粒、氣泡(pào)等流體🙇♀️流(liú)量測量。相(xiàng)關法是利(lì)用相關技(ji)術測量⛷️流(liú)量,原理上(shang),此法的測(cè)量準确度(du)與流體中(zhōng)的聲速無(wú)關,因而與(yu)流體溫度(dù),濃度等無(wu)關,因而測(cè)量準确度(du)高,适用範(fan)圍廣。但🤟相(xiàng)關器價格(gé)貴,線路比(bi)較複雜。在(zài)微處理機(jī)普及應用(yong)後🤞,這個缺(que)點可以克(kè)服。噪聲法(fa)(聽音法)是(shi)利用管道(dao)内流體流(liu)動時産生(sheng)的噪聲與(yu)流體的流(liú)速有關的(de)原✌️理,通過(guo)檢測噪聲(sheng)表示流速(su)或流量值(zhi)。其方法簡(jiǎn)單,設備價(jià)格便宜,但(dan)準确度低(dī)。
以上幾種(zhong)方法各有(yǒu)特點,應根(gēn)據被測流(liú)體性質.流(liu)速分💰布情(qíng)㊙️況、管路安(an)裝地點以(yi)及對測量(liàng)準确度的(de)要求等因(yīn)🈚素進行選(xuan)擇。一🌈般說(shuo)來由于工(gōng)業生産中(zhōng)工質的溫(wēn)度常♋不能(neng)保🏃♂️持恒定(ding),故多采用(yòng)頻差法及(jí)時差法。隻(zhi)💯有在管徑(jìng)很大時才(cái)采用直接(jiē)時差法。對(dui)換能器安(an)裝方法的(de)選擇原則(zé)一般是:當(dang)流體沿管(guǎn)軸平行流(liu)動時,選用(yòng)Z法;當流動(dòng)方向與管(guǎn)鈾不平行(hang)或管路安(ān)裝地點使(shǐ)換能器安(an)裝間❗隔受(shòu)到限制時(shí),采用V法或(huò)X法。當流場(chang)❤️分布不均(jun)勻而表前(qian)直管段又(yòu)較短時,也(yě)可采用多(duo)聲道(例如(ru)雙聲道或(huò)四聲道)來(lái)⛱️克服流速(sù)擾動帶來(lái)的流量測(ce)量誤差。多(duō)普勒法适(shì)于測量兩(liǎng)相🤞流,可避(bì)免常規儀(yí)表由懸浮(fú)粒或氣泡(pào)♋造成的堵(dǔ)塞、磨損、附(fu)着而不能(neng)運行的弊(bi)病,因而得(de)💰以迅速發(fā)展。随着工(gōng)業的發展(zhǎn)及節能工(gong)☎️作的開展(zhǎn),煤油混合(hé)(COM)、煤水泥合(he)(CWM)燃料的輸(shū)送和✊應用(yong)以及燃料(liào)油加水助(zhu)燃等節能(neng)方法的發(fa)展,都爲🌈多(duō)普勒超聲(sheng)📱波流量計(ji)應用開辟(pì)廣闊前景(jǐng)。
流量計的(de)種類很多(duō),一般市場(chǎng)上用得比(bi)較廣泛的(de)有:電磁💁流(liu)量計、渦街(jie)流量計、渦(wo)輪流量計(ji)、孔闆流量(liàng)計、V錐流量(liàng)計、金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)、玻璃轉子(zǐ)流量計、旋(xuan)💁進旋渦流(liu)量計、橢圓(yuan)齒✔️輪流量(liàng)計、均速管(guan)流量計、超(chāo)聲波流量(liàng)計等。它們(men)的安裝條(tiáo)件對直管(guǎn)段的要求(qiú)V錐流量計(jì)是低,而電(diàn)磁、渦街、孔(kǒng)闆等對直(zhi)管段要求(qiu)就較高,一(yi)般是🌈前5D後(hòu)3D,對于流量(liang)計前端有(yǒu)彎頭、閥門(men)電磁流量(liang)📞計等的♉直(zhi)管段要求(qiú)就更高,高(gāo)要求直管(guǎn)段是前50D後(hou)5D,因此在選(xuan)購流量計(ji)時一定要(yào)考慮流量(liang)計現場安(an)裝的環境(jìng)、位置等因(yīn)素,從而選(xuǎn)擇更加适(shì)合現場工(gong)礦的流量(liang)計。
現在流(liú)量計所需(xu)要的參數(shu):
1、被測量的(de)介質
2、被測(ce)量介質的(de)溫度
3、被測(cè)量介質的(de)壓力
4、被測(cè)量介質的(de)流量
5、要求(qiú)的測量精(jing)度
6、現場工(gong)礦情況