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测量流体流量的仪器统称为流量计或流量计。流量计是工业测量中的重要仪表之一。随着工业生产的发展,对流量测量的精度和范围的要求越来越高。流量测量技术日新月异。为了适应各种用途,各种类型的流量计相继世。目前已有100多种流量计投入使用。

流量计

每种产品都有其特定的适用性和局限性。按测量原理分为机械原理、热原理、声学原理、电学原理、光学原理、原子物理原理等。

按流量计的结构原理分类,有容积流量计、差压流量计、转子流量计、涡轮流量计、电磁流量计、流体振荡流量计、质量流量计和插入式流量计等。

根据测量对象有封闭管道和明渠两种;按测量目的可分为总量测量和流量测量,仪表分别称为总量表和流量计。总量表测量一段时间内流经管道的流量,用短时间内的总流量除以时间的商来表示。事实上,流量计通常配有累积流量装置,作为总量表使用。总表还配备了流量信号装置。因此,严格意义上划分流量计和总量表并没有实际意义。

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按测量原理分类

1力学原理属于此类原理的仪表有差压式和利用伯努利定理的转子式;利用动量定理的脉冲型和动管型;使用牛顿第二定律的直接质量类型;流体动量原理目标类型;使用角动量定理的涡轮机类型;利用流体振荡原理的涡流式和涡街式;

2、电气原理用于这种原理的仪表有电磁式、差动电容式、电感式、应变电阻式等。

3、声学原理利用声学原理进行流量测量的有超声波式、声冲击波式等。

4、热原理利用热原理测量流量的方法有量热法、直接量热法和间接量热法。

5、光学原理激光式、光电式等都是属于此类原理的仪器。

6原子物理原理核磁共振、核辐射等都是属于此类原理的仪器。

7其他原理有标记原理、示踪原理、核磁共振原理以及相关原理。

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按流量计结构原理分类

根据目前流量计产品的实际情况,根据流量计的结构原理,大致可分为以下几种类型

1台差压流量计

差压流量计是根据安装在管道中的流量检测器产生的差压、已知的流体条件以及检测器和管道的几何尺寸来计算流量的仪器。

差压流量计由一次装置的检测部分和二次装置的差压转换及流量显示仪表组成。差压流量计通常按检测部件形式分类,如孔板流量计、文丘里流量计、等速管流量计等。

二次装置为各种机械式、电子式、机电一体化差压表、差压变送器和流量显示仪表。已发展成为系列化、通用化、标准化程度高、规格品种多的一大类仪器仪表。可测量流量参数及压力、液位、密度等其他参数。

差压式流量计的检测部件按其工作原理可分为节流装置、水力阻力式、离心式、动压头式、动压头增益式和喷射式。

试件按其标准化程度可分为两类标准和非标准。

所谓标准检测部分是按照标准文件进行设计、制造、安装和使用,无需实际流量标定即可确定其流量值和估计测量误差。

非标试件是尚未纳入标准的不太成熟的试件。

差压流量计是应用最广泛的流量计,其使用量居各类流量计之首。近年来,由于各种新型流量计的出现,其使用比例逐渐下降,但仍然是最重要的流量计类型。

优势

1、应用最广泛的孔板流量计,结构坚固,性能稳定可靠,使用寿命长;

2、适用范围广泛,迄今为止还没有其他类型的流量计可以与之相比;

3检测部件、变送器、显示仪表由不同厂家生产,便于规模经济生产。

缺点

1测量精度普遍较低;

2范围窄,一般只有3:1~4:1;

3现场安装条件高;

4压力损失指孔板、喷嘴等。

应用概述

差压流量计的应用范围很广,用于封闭管道流量测量中的各种对象,如就流体而言单相、混相、洁净流、脏流、粘性流等;工况条件常压、高压、真空、常温、高温、低温等;管径从几毫米到几米;流量工况亚音速、音速、脉动流等。其在各工业部门的消耗量约占流量计总消耗量的1/4~1/3。

2孔板流量计

优势

标准节流件在世界范围内通用,并得到标准组织的认可。无需实流标定即可投入使用。它也是流量计中唯一结构易于复制的仪表。简单、坚固、稳定、可靠。而且便宜;

它的应用范围很广,包括所有单相流体和部分混相流体。有适合一般生产工艺的管径、工作温度、压力的产品。

检测部件和差压显示仪表可由不同厂家生产,便于专业规模生产;

缺点

测量的重复性和准确度在流量计中属于中等水平。由于多种因素影响复杂,准确率难以提高。

孔板采用内孔锐角线来保证精度,因此对腐蚀、磨损、结垢、污垢敏感。很难保证长期使用的精度,每年需要拆卸检查一次。采用法兰连接容易出现跑、爆、滴、漏等题,大大增加了维护工作量。

3转子流量计

转子流量计又称浮子流量计,是变截面流量计的一种。在自下而上膨胀的垂直锥形管中,圆形截面的浮子的重力由液体动力承担,使浮子可以在锥形管中自由上升和下降。

转子流量计是继差压流量计之后应用最广泛的流量计类型,特别是在小流量和微流量方面。

20世纪80年代中期,日本、西欧、美国的销量占流量计的15~20%。我国1990年的产量估计为12万至14万台,其中95台以上为玻璃锥管浮子流量计。

特点

1玻璃锥管浮子流量计结构简单,使用方便。缺点是耐压能力较低,玻璃管易碎的风险较大;

2适用于小管径、低流量;

3、压力损失较低。

4容积式流量计

容积式流量计又称固定排量流量计,简称PD流量计,是最精确的流量计类型。它利用机械测量元件将流体连续地分成单个已知体积,并根据测量室充满和排出流体体积的次数来测量流体的总体积。

容积式流量计按其测量元件分类,可分为椭圆齿轮流量计、刮板流量计、双转子流量计、旋转活塞流量计、往复活塞流量计、圆盘流量计、液封滚筒流量计、湿气计和膜式气体流量计米等

优势

1测量精度高;

2安装管道条件对测量精度无影响;

3.可用于高粘度液体的测量;

4.范围广;

5直读式仪表无需外接能源即可直接获取累加值,总量清晰,操作简单。

缺点

1结果复杂、庞大;

2被测介质的种类、口径、工作状态有较大;

3不适合高低温场合;

4大多数仪表仅适用于清洁的单相流体;

5产生噪音和振动。

应用概述

容积式流量计、差压式流量计、浮子式流量计并列为最常用的三种流量计,常用于石油、天然气等昂贵介质的总量测量。

近年来,工业发达国家PD流量计的销量(不含家用燃气表和家用水表)占流量计的13~23%;我国约占20个,1990年产量,不包括家用燃气表,估计为34万台,其中椭圆齿轮和家用燃气表估计为34万台。腰轮姿势分别占70和20左右。

5种污水流量计

污水流量计按测量原理分类

1、流量计包括节流流量计、皮托管流量计、均速管流量计、转子流量计、靶式流量计。这些流量计利用伯努利方程的原理,通过测量流体压差信号来反映流量;

2、流量计包括涡轮流量计、涡街流量计、电磁流量计、多普勒超声波流量计、热线速度流量计,通过测量流体速度来反映流量;

3、流量计包括齿轮流量计、刮板流量计、旋转活塞流量计,通过测量标准体积的小体积来反映流量;

4、流量计包括热式质量流量计、差压式质量流量计、叶轮质量流量计、科利质量流量计、间接质量流量计,通过测量流体质量来反映流量;

5、流量计设有堰槽流量计,通过测量液位来反映流量。

污水流量计特点

1、污水流量计结构简单,坚固可靠,使用寿命长。

2、测量管内无运动部件和阻力部件,无压力损失,不堵塞,测量可靠,抗干扰能力强,体积小,重量轻,安装方便,维护量小,测量范围宽;测量不受流体温度、密度、压力、粘度、电导率等变化的影响,可安装在旧管道上,施工安装简单,工作量小。

6涡轮流量计

涡轮流量计是速度流量计的主要类型。它利用多叶片转子涡轮来感应流体的平均流速,进而推导出流量或总量的仪表。

一般由传感器和显示器两部分组成,也可做成一体式。

优势

1精度高,在所有流量计中,是最准确的流量计;

2.重复性好;

3元零漂,抗干扰能力好;

4.范围广;

5.结构紧凑。

缺点

1无法长期保持校准特性;

2流体的物理性质对流动特性影响很大。

应用概述

涡轮流量计广泛应用于以下测量对象石油、有机液体、无机液体、液化气、天然气及低温流量。

涡轮流量计是消耗量仅次于孔板流量计的天然计量仪表。仅荷兰就在天然气管道上使用了2600多台各种尺寸、压力从08到65MPa的燃气轮机流量计。它们已成为优秀的天然气表。

7涡街流量计USF

涡街流量计是将非流线型涡街发生器置于流体中,流体在发生器两侧交替分离,释放出两串规则交错的涡流的仪器。当过流截面一定时,流速与导向体积流量成正比。因此,可以通过测量振荡频率来测量流量。涡街流量计按频率检测方式可分为应力式、应变式、电容式、热式、振动式、光电式和超声波式。这种流量计是20世纪70年代研制开发的。由于它具有无旋转部件、脉冲数字输出等优点,因此很有发展前景。

优势

涡街流量计无运动部件,测量元件结构简单,性能可靠,使用寿命长。

涡街流量计具有较宽的测量范围。调节比一般可以达到110。

涡街流量计的体积流量不受被测流体的温度、压力、密度或粘度等热参数的影响。一般不需要单独校准。它可以测量液体、气体或蒸汽的流量。

它造成的压力损失很小。

高精度、0.5%重复性、维护成本低。

缺点

涡街流量计在工作状态下的体积流量不受被测流体的温度、压力、密度等热参数的影响,但液体或蒸汽的最终测量结果应为质量流量,而对于气体,则最终测量结果应为标准体积流量。质量流量和标准体积流量都必须通过流体密度进行换算,并且必须考虑流体工况变化引起的流体密度的变化。

造成流量测量误差的主要因素有管道内流速不均匀造成的测量误差;当流体工况发生变化时,无法准确测定介质密度;湿饱和蒸汽假定为干饱和蒸汽来测量。如果不或消除这些误差,涡街流量计的总测量误差将会很大。

抗振性差。外部振动会导致涡街流量计产生测量误差,甚至无法正常工作。通道流体高流速的冲击会引起涡街发生器悬臂梁的附加振动,从而降低测量精度。大管径效果更明显。

对测量脏介质的适应性差。涡街流量计的发生体容易被介质污染或被污垢缠住,改变几何尺寸,极大地影响测量精度。

直管段要求较高。专家指出,涡街流量计的直管段必须保证前40D、后20D才能满足测量要求。耐温性差。涡街流量计一般只测量300以下介质的流体流量。

USF于20世纪60年代末进入工业应用,自1980年代末以来已占各国流量计销量的4-6%。1992年全销量估计为3548万台


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