測(cè)量不同的(de)介質選擇(zé)不同的流(liu)量計
廣州(zhōu)迪川儀器(qi)儀表有限(xian)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(liàng)計的選擇(zé),必須要根(gēn)🚶據生産現(xian)場需要計(ji)量的介質(zhì)而定。
一、氣(qì)體介質,應(ying)選擇的流(liu)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(chao)過300℃,可選氣(qì)壓式流量(liang)計。
二、石油(you)、柴油等油(yóu)品介質,應(yīng)選擇的流(liú)量計品種(zhǒng)是:超聲波(bō)流量計。
三(san)、砂漿、電粉(fěn)漿等大濃(nóng)度、固體顆(ke)粒含量大(da)的介質,應(ying)選擇的流(liu)量計品種(zhong)是:電磁流(liú)量計。 四、自(zì)來水大流(liú)量的介質(zhì),應選擇🈲的(de)流量計品(pǐn)種是:适用(yòng)選型爲智(zhì)能電磁流(liú)量計、超聲(shēng)🈲波流量計(jì)。其他諸如(rú)渦街流量(liang)計、孔闆流(liu)量計等也(ye)可以。
五、污(wū)水、紙漿等(děng)渾濁液體(tǐ)介質,應選(xuan)擇的流量(liàng)計品種是(shì):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(ci)流量計時(shí)要考慮液(ye)體中不含(han)較多空氣(qi)或氣泡。 六(liu)、帶有較多(duo)☁️氣泡的液(yè)體介質,應(yīng)選擇的流(liú)量計品種(zhong)是:超✏️聲波(bo)流量計,使(shǐ)用該類型(xíng)的流量計(jì)測量帶有(you)氣泡的流(liú)體,效果十(shi)分好。 七、純(chún)淨❤️水、除鹽(yán)水等電導(dao)率低的介(jie)質,應選擇(ze)的流量計(ji)品種是:超(chao)聲波流量(liang)計非常适(shi)合測量這(zhè)類流體。 八(bā)、酸、堿液等(deng)強腐💚蝕性(xìng)介質,應選(xuan)擇的流量(liàng)計品種是(shì):1、抗酸堿内(nei)襯的🤟電磁(ci)流量計。2、外(wài)夾式超聲(shēng)波流量計(jì)。
用以測量(liàng)管路中流(liu)體流量(單(dān)位時間内(nèi)通過的流(liu)體👌體積)的(de)儀表。有轉(zhuan)子流量計(jì)、節流式流(liú)量計、細縫(féng)流量⭐計、容(rong)積流🈲量計(ji)、電磁流量(liàng)計、超聲波(bō)流量計和(he)堰等。
流量(liang)測量方法(fa)和儀表的(de)種類繁多(duō),分類方法(fa)也很💰多。至(zhì)今爲止,可(kě)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(yin)🔅就在于至(zhi)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(yong)條件都适(shi)用的流量(liàng)儀表📐。
這60多(duo)種流量儀(yí)表,每種産(chǎn)品都有它(ta)特定的适(shi)用性🏃🏻,也都(dōu)有💃它的局(ju)限性。按測(ce)量對象劃(huà)分就有封(fēng)閉管道和(he)明渠🐪兩大(da)🎯類;按測量(liang)目的又可(ke)分爲總量(liang)測量🔞和流(liú)量測量,其(qi)儀表分别(bié)稱作總量(liang)表和流量(liàng)計。
總量表(biao)測量一段(duan)時間内流(liu)過管道的(de)流量,是以(yi)短💰暫時間(jiān)内流過的(de)總量除以(yǐ)該時間的(de)商來表示(shi),實際上流(liu)量計通常(chang)亦備有累(lei)積流量裝(zhuāng)置,做總量(liàng)表🌏使用,而(ér)總量表亦(yi)備有📱流量(liang)發訊裝置(zhi)。因此,以嚴(yán)格意義來(lai)分流量計(ji)和總量表(biǎo)已無實際(jì)意義。
按測(cè)量原理分(fen)有力學原(yuan)理、熱學原(yuan)理、聲學原(yuan)理、電🌈學原(yuán)理、光學原(yuan)理、原子物(wu)理學原理(lǐ)等。
按照目(mu)前流行、廣(guang)泛的分類(lei)法,即分爲(wèi):容積式流(liu)量🐅計、差壓(yā)式流量計(jì)、浮子流量(liàng)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(liàng)計、質量流(liu)量計和插(chā)入式流🈲量(liàng)計、探🐅針式(shi)流量計,來(lái)分别闡述(shu)各種流量(liàng)計的原理(li)、特點、應用(yong)概況及國(guo)内外的發(fā)展情況。
差(chà)壓式流量(liàng)計是根據(ju)安裝于管(guan)道中流量(liang)檢測件産(chǎn)生的差✏️壓(ya),已知的流(liu)體條件和(he)檢測件與(yu)管道的幾(jǐ)何尺寸來(lái)計算流量(liang)的儀表。
差(cha)壓式流量(liang)計由一次(cì)裝置(檢測(ce)件)和二次(ci)裝置(差壓(yā)轉換和🈲流(liú)☂️量顯示儀(yi)表)組成。通(tōng)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(qiu)裏流量❗計(jì)、均速管流(liu)量計等。
二(èr)次裝置爲(wei)各種機械(xie)、電子、機電(dian)一體式差(cha)壓計,差壓(yā)變送器及(ji)流量顯示(shi)儀表。它已(yǐ)發展爲三(san)化(系列✂️化(hua)、通用化及(jí)标準化)程(cheng)度很高的(de)、種類規格(gé)龐雜的一(yi)大類儀表(biǎo),它既可測(cè)量流量參(can)數,也可測(ce)量其它🚶參(can)數(如壓力(lì)、物位、密度(dù)等)。
差壓式(shì)流量計的(de)檢測件按(àn)其作用原(yuán)理可分爲(wei):節流🔞裝置(zhi)、水🌐力阻力(lì)式、離心式(shì)、動壓頭式(shì)、動壓頭增(zēng)益式及🔞射(she)流式幾大(da)類。
檢測件(jiàn)又可按其(qi)标準化程(cheng)度分爲二(èr)大類:标準(zhǔn)的和非♊标(biāo)🐉準的。
所謂(wèi)标準檢測(cè)件是隻要(yào)按照标準(zhǔn)文件設計(ji)、制造、安裝(zhuang)和💚使用,無(wu)須經實流(liu)标定即可(kě)确定其流(liu)量值和估(gu)算測量誤(wu)差。
非标準(zhǔn)檢測件是(shi)成熟程度(dù)較差的,尚(shàng)未列入标(biāo)準中的檢(jiǎn)測件。
差壓(ya)式流量計(ji)是一類應(yīng)用廣泛的(de)流量計,在(zài)各類👄流量(liàng)儀表中☀️其(qi)使用量占(zhàn)居*。近年來(lai),由于各種(zhong)新型流量(liang)👣計的問世(shì),它的🥵使用(yong)量百分數(shù)逐漸下降(jiang),但目前仍(réng)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(shi)🌈用壽命長(zhang);
(2)應用範圍(wéi)廣泛,至今(jin)尚無任何(hé)一類流量(liang)計可與之(zhi)相比拟;
(3)檢(jiǎn)測件與變(biàn)送器、顯示(shì)儀表分别(bie)由不同廠(chǎng)家生産,便(biàn)👉于規模經(jīng)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(qiu)高;
(4)壓損大(dà)(指孔闆、噴(pen)嘴等)。
注:一(yī)種新型産(chǎn)品:引進美(měi)國航天*而(ér)開發的平(píng)衡流🔞量計(jì),這種流量(liang)計的測量(liàng)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(yǐ)小至🤩1.5D,安裝(zhuang)和使用方(fāng)便,大大😄減(jian)少流❓體運(yun)行♉的能力(lì)消耗。
應用(yong)概況:
差壓(yā)式流量計(ji)應用範圍(wei)特别廣泛(fan),在封閉管(guan)道的流量(liàng)測量🐪中各(ge)種對象都(dōu)有應用,如(rú)流體方面(mian):單相、混相(xiang)、潔淨、髒污(wu)、粘性流等(deng);工作狀态(tài)方面:常壓(yā)、高壓📱、真空(kong)、常溫、高溫(wēn)、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(sù)、音速、脈動(dòng)流等。它在(zài)各工🐇業部(bù)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(zi)流量計
浮(fu)子流量計(jì),又稱轉子(zi)流量計,是(shi)變面積式(shi)流量計的(de)一種,在一(yi)根由下向(xiang)上擴大的(de)垂直錐管(guan)中,圓形💋橫(héng)截面的👅浮(fú)子的重✊力(lì)是由液體(tǐ)動力承受(shòu)的,從而使(shǐ)浮子可以(yǐ)在錐管内(nèi)自由地上(shàng)升和下降(jiang)。
浮子流量(liang)計是僅次(ci)于差壓式(shi)流量計應(ying)用範圍寬(kuān)廣的一類(lèi)流量計,特(tè)别在小、微(wēi)流量方面(miàn)有舉足輕(qing)重的作用(yong)。
80年代中期(qi),日本、西歐(ou)、美國的銷(xiāo)售金額占(zhan)流量儀表(biǎo)的15%~20%。中🐪國🈲産(chan)🌈量㊙️1990年估計(ji)在12~14萬台,其(qí)中95%以上爲(wèi)玻璃錐管(guǎn)🤟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(biàn),缺點是耐(nai)🔞壓力低,有(you)㊙️玻璃管易(yi)碎的較大(da)風險;
(2)适用(yòng)于小管徑(jing)和低流速(sù);
(3)壓力損失(shī)較低。
3.3容積(jī)式流量計(ji)
容積式流(liú)量計,又稱(chēng)定排量流(liú)量計,簡稱(cheng)PD流量計,在(zài)🥵流量儀🚩表(biao)中是精度(dù)高的一類(lèi)。它利用機(jī)械測量元(yuan)件把流體(tǐ)連續不斷(duan)地分割成(chéng)單個已知(zhi)的體積部(bù)分,根據測(ce)量室逐次(ci)重複地充(chong)滿和排放(fang)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(liang)計按其測(ce)量元件分(fen)類,可分爲(wei)橢圓齒輪(lun)💛流量計、刮(gua)闆流量計(ji)、雙轉子流(liú)量計、旋轉(zhuan)活塞流量(liàng)計、往複活(huó)塞流量計(ji)、圓盤流量(liang)計、液封轉(zhuǎn)筒式流☂️量(liàng)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(gāo);
(2)安裝管道(dào)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(wéi)度寬;
(5)直讀(dú)式儀表無(wú)需外部能(néng)源可直接(jie)獲得累計(ji),總量,清👨❤️👨晰(xi)明了,操作(zuò)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(hé);
(4)大部分儀(yí)表隻适用(yong)于潔淨單(dān)相流體;
(5)産(chǎn)生噪聲及(jí)振動。
應用(yong)概況:
容積(jī)式流量計(ji)與差壓式(shi)流量計、浮(fú)子流量計(ji)并列爲三(san)類使用量(liàng)大的流量(liang)計,常應用(yong)于昂貴介(jie)質(油品、天(tian)然氣等)的(de)總量測量(liàng)。
工業發達(dá)國家近年(nian)PD流量計(不(bú)包括家用(yong)煤氣表和(hé)家🔞用水表(biǎo))的銷售金(jin)額占流量(liang)儀表的13%~23%;我(wǒ)國約占20%,1990年(nian)🔴産量(不包(bao)括家用煤(méi)氣表✉️)估計(jì)爲34萬台,其(qí)中橢圓齒(chǐ)輪式和腰(yāo)輪式✌️分别(bié)約占70%和20%。
3.4 渦(wō)輪流量計(ji)
渦輪流量(liang)計,是速度(dù)式流量計(jì)中的主要(yào)種類,它采(cai)用🔴多葉片(piàn)的轉子(渦(wō)輪)感受流(liú)體平均流(liu)速,從而且(qie)推導出流(liú)⛱️量或總量(liang)的儀表。
一(yi)般它由傳(chuán)感器和顯(xian)示儀兩部(bu)分組成,也(yě)可做成整(zheng)體式。
渦輪(lún)流量計和(he)容積式流(liu)量計、科裏(lǐ)奧利質量(liang)流量計稱(chēng)爲流量計(jì)中三類重(zhong)複性、精度(du)佳的産品(pin),作爲類型(xíng)流量📧計之(zhi)一,其産品(pǐn)已發展爲(wei)多品種、多(duo)系列批量(liàng)生産的規(gui)🔞模。
優點:
(1)高(gao)精度,在所(suo)有流量計(jì)中,屬于精(jīng)确的流量(liàng)計;
(2)重複性(xing)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(néng)長期保持(chí)校準特性(xing);
(2)流體物性(xing)對流量特(te)性有較大(dà)影響。
應用(yòng)概況:
渦輪(lún)流量計在(zài)以下一些(xiē)測量對象(xiang)獲得廣泛(fan)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(zai)歐洲和美(mei)國,渦輪流(liú)量計在用(yong)量上是僅(jǐn)次于孔闆(pǎn)流量計的(de)天然計量(liang)儀表,僅荷(hé)蘭🐆在天然(rán)氣管線上(shang)就采用了(le)2600多台各種(zhǒng)尺寸,壓力(lì)從0.8~6.5MPa的氣體(tǐ)渦輪流量(liang)計,它們已(yǐ)成爲優良(liáng)的天然氣(qì)計♍量儀表(biǎo)。
3.5電磁流量(liàng)計
電磁流(liu)量計是根(gēn)據法拉弟(di)電磁感應(yīng)定律制成(cheng)的一✔️種測(cè)量導電性(xing)液體的儀(yí)表。
電磁流(liú)量計有一(yi)系列優良(liáng)特性,可以(yi)解決其它(ta)流量☎️計不(bú)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(ci)流量在技(jì)術上有重(zhòng)大突破,使(shi)它成爲應(ying)用廣🔴泛的(de)一✨類流量(liàng)計,在流量(liàng)儀表中其(qi)使用量百(bǎi)分數不斷(duàn)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(li)的液固二(èr)相流體,如(rú)紙漿、泥漿(jiāng)、污水等;
(2)不(bú)産生流量(liang)檢測所造(zao)成的壓力(li)損失,節能(neng)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(dǎo)💃🏻率變化的(de)明顯影響(xiang);
(4)流量範圍(wéi)大,口徑範(fan)圍寬;
(5)可應(yīng)用腐蝕性(xing)流體。
缺點(diǎn):
(1)不能測量(liàng)電導率很(hěn)低的液體(tǐ),如石油制(zhì)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(bú)能用于較(jiào)高溫度。
應(ying)用概況:
電(diàn)磁流量計(ji)應用領域(yu)廣泛,大口(kǒu)徑儀表較(jiào)多應用于(yú)給排水工(gong)程;中小口(kǒu)徑常用于(yú)高要求或(huo)難測場合(he),如鋼鐵工(gong)業高爐風(fēng)口冷卻水(shui)控制,造紙(zhǐ)工業測量(liang)紙漿液和(hé)黑液,化學(xué)工業的強(qiáng)腐蝕液,有(yǒu)色冶金工(gōng)業的礦漿(jiang);小口徑❄️、微(wei)小口徑常(cháng)用于醫藥(yào)工業、食☁️品(pin)工業、生物(wù)化學等有(you)衛生要求(qiu)的場所。
3.6 渦(wō)街流量計(ji)
渦街流量(liàng)計是在流(liu)體中安放(fang)一根非流(liú)線型遊渦(wō)㊙️發生體,流(liu)體在發生(shēng)體兩側交(jiao)替地分離(li)釋放出兩(liang)串規🤩則地(dì)交錯排列(lie)的遊渦的(de)儀表。
渦街(jiē)流量計按(an)頻率檢出(chū)方式可分(fèn)爲:應力式(shì)、應變式、電(diàn)容式、熱敏(mǐn)式、振動體(tǐ)式、光電式(shi)及超聲式(shi)等。
渦街流(liú)量計是屬(shu)于年輕的(de)一類流量(liang)計,但其發(fā)展迅速,目(mu)前已成爲(wèi)通用的一(yī)類流量計(ji)。
優點:
(1)結構(gou)簡單牢固(gù);
(2)适用流體(ti)種類多;
(3)精(jīng)度較高;
(4)範(fàn)圍度寬;
(5)壓(ya)損小。
缺點(dian):
(1)不适用于(yú)低雷諾數(shù)測量;
(2)需較(jiào)長直管段(duan);
(3)儀表系數(shu)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(zhong)尚缺乏應(ying)用經驗。
3.7 超(chāo)聲波流量(liang)計
超聲波(bō)流量計是(shi)通過檢測(cè)流體流動(dòng)對超聲束(shu)(或超♻️聲脈(mo)沖🈲)的作用(yòng)以測量流(liu)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(bō)速度差法(fǎ)(直🏃🏻♂️接時差(chà)法、時差法(fǎ)、相位差法(fa)和頻差法(fǎ))、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(sheng)流量計和(hé)電磁流量(liàng)計一樣,因(yīn)儀表流通(tōng)通道💋未設(shè)置任何阻(zǔ)礙件,均屬(shu)*流量計,是(shì)适于解決(jue)流量測量(liàng)困難問題(tí)的一類流(liu)㊙️量計,特别(bie)在大口徑(jìng)流量測量(liàng)方面有較(jiào)突出的🌈優(you)點,近年來(lái)它⛷️是發展(zhǎn)迅速📐的一(yī)類流量計(ji)之一。
優點(dian):
(1)可做非接(jiē)觸式測量(liàng);
(2)爲無流動(dong)阻撓測量(liàng),無壓力損(sun)失;
(3)可測量(liang)非導電性(xìng)液體,對無(wú)阻撓測量(liang)的電磁流(liú)量計是一(yī)種💞補充。
缺(quē)點:
(1)傳播時(shí)間法隻能(néng)用于清潔(jie)液體和氣(qi)體;而多普(pu)勒法隻能(néng)⭐用于測量(liang)含有一定(ding)量懸浮顆(ke)粒和氣泡(pao)的液體💔;
(2)多(duo)普勒法測(cè)量精度不(bú)高。
應用概(gài)況:
(1)傳播時(shí)間法應用(yòng)于清潔、單(dan)相液體和(he)氣體。典型(xíng)應用有工(gōng)🔞廠排放液(ye)、:怪液、液化(hua)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(you)使用良好(hǎo)的經驗;
(3)多(duō)普勒法适(shì)用于異相(xiàng)含量不太(tai)高的雙相(xiàng)流體,例🈲如(rú)😘:未處理污(wu)水、工廠排(pái)放液、髒流(liu)程液;通常(chang)不适用于(yu)非常清潔(jie)的液體。
[編(biān)輯本段]3.8 科(ke)裏奧利質(zhì)量流量計(jì)
科裏奧利(lì)質量流量(liàng)計(以下簡(jiǎn)稱CMF)是利用(yong)流體在振(zhèn)♊動管中流(liu)動時,産生(sheng)與質量流(liú)量成正比(bi)的科裏奧(ao)🔞利力♉原理(li)制成的一(yī)種直㊙️接式(shi)質量流量(liàng)儀表。
我國(guo)CMF的應用起(qǐ)步較晚,近(jin)年已有幾(ji)家制造廠(chang)(如太行儀(yí)表🧑🏽🤝🧑🏻廠)自行(hang)開發供應(yīng)市場;還有(yǒu)幾家制造(zao)廠組♋建合(he)資企業或(huò)✉️引用生産(chǎn)系列儀表(biao)。
熱式氣體(ti)質量流量(liàng)計
熱式流(liu)量計傳感(gǎn)器包含兩(liǎng)個傳感元(yuan)件,一個速(su)度傳感器(qi)和一個溫(wēn)度傳感器(qì)。它們自動(dòng)地補償和(hé)校正氣體(tǐ)溫⚽度變化(huà)。儀表的電(diàn)加熱部分(fèn)将速度傳(chuán)感器加熱(re)到高于工(gong)況溫🌈度的(de)某一個定(ding)📧值,使速度(dù)傳❓感器和(he)測量工況(kuang)溫度的傳(chuan)感😘器之間(jiān)形成恒定(dìng)溫差。當保(bǎo)持溫差不(bú)變時,電加(jia)熱消耗的(de)能量,也可(ke)以說熱消(xiao)散值,與🌈流(liu)過氣體的(de)質量流量(liàng)成正比。
熱(rè)式氣體質(zhì)量流量計(ji)即Mass Flow Meter(縮寫爲(wèi)MFM),它是氣體(tǐ)流量計量(liàng)中新型儀(yí)表,區别于(yu)其它氣體(tǐ)流量計不(bú)需要進🍓行(háng)壓♈力和溫(wēn)度修正,直(zhí)接測量氣(qi)體的質量(liang)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(qi)體的測🐕量(liang)。
熱式氣體(ti)質量流量(liang)計是用于(yu)測量和控(kòng)制氣體質(zhì)量👌流㊙️量的(de)新型儀表(biao)。可用于石(shí)油、化工、鋼(gāng)鐵、冶金、電(diàn)力、輕工、醫(yī)藥、環保等(deng)🐕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(te) 點
可靠性(xing)高 重複性(xìng)好 測量精(jing)度高 壓損(sun)小
無活動(dòng)部件 量程(chéng)比寬 響應(ying)速度快 無(wú)須溫壓補(bu)償
應 用
•工(gong)業管道中(zhōng)氣體質量(liang)流量測量(liàng) •煙囪排出(chū)的煙氣🥰流(liú)速測量
•煅(duan)燒爐煙道(dao)氣流量測(cè)量 •燃氣過(guo)程中空氣(qì)流量測量(liang)
•壓縮空氣(qì)流量測量(liàng) •半道體芯(xin)片制造過(guò)程中氣體(tǐ)流量測量(liang)
•污水處理(li)中氣體流(liú)量測量 •加(jia)熱通風和(hé)空調系統(tong)中的氣體(tǐ)流量測量(liang)
•熔劑回收(shōu)系統氣體(ti)流量測量(liang) •燃燒鍋爐(lú)中燃燒氣(qì)體流量測(ce)量
•天然氣(qi)、火炬氣、氫(qīng)氣等氣體(tǐ)流量測量(liang)
•啤酒生産(chǎn)過程中二(èr)氧化碳氣(qì)體流量測(ce)量
•水泥、卷(juàn)煙、玻璃廠(chǎng)生産過程(chéng)中氣體質(zhi)量流量測(cè)量
如:美國(guo)SIERRA
中國DSN
3.9 明渠(qu)流量計
與(yu)前述幾種(zhong)不同,它是(shi)在非滿管(guan)狀敞開渠(qu)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(lu)稱作明渠(qú),測量明渠(qú)中水流流(liu)量的稱作(zuò)明渠流量(liàng)計(open channel flowmeter)。
明渠流(liú)量計除圓(yuan)形外,還有(you)U字形、梯形(xíng)、矩形等多(duō)種形狀。
明(míng)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(shui)渠、污水治(zhi)理流入和(hé)排放渠;工(gong)礦企業水(shuǐ)排🐪放以及(ji)水利工程(chéng)和♻️農業灌(guàn)溉用渠道(dao)。有人估計(ji)1995台,約占流(liu)量儀表整(zhěng)體的1.6%,但是(shi)國内應用(yong)尚無估計(ji)數據。
4, 新工(gong)作原理流(liu)量儀表的(de)研究和開(kāi)發
4.1 靜電流(liú)量計
(electrostatic flowmeter)
日本(běn)東京技術(shu)學院研制(zhi)适用于石(shi)油輸送管(guan)線低導電(diàn)液⚽體流量(liàng)測量的靜(jing)電流量計(jì)。
靜電流量(liàng)計的金屬(shu)測量管絕(jue)緣地與管(guǎn)系連接,測(ce)量電容👄器(qì)上🐕靜電荷(he)便可知道(dao)測量管内(nèi)的電荷。他(tā)們分别作(zuò)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(shí)流試驗,試(shì)驗👌表明流(liú)量與電荷(hé)之間接近(jin)💃🏻于線性。
4.2 複(fu)合效應流(liu)量儀表
(combined effects meter)
該(gai)儀表的工(gong)作原理是(shì)基于流體(ti)的動量和(hé)壓力作用(yòng)于儀表腔(qiāng)👅體産生的(de)變形,測量(liàng)複合效應(yīng)的變形🎯求(qiú)取流量。本(běn)儀表由美(mei)國🔞GMI工程和(hé)管理學院(yuàn)開發,已申(shen)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(sī)開發,是基(jī)于懸浮效(xiào)應理論研(yán)制的。該儀(yi)表已在若(ruò)幹現場成(chéng)功的應用(yòng)(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(yong)8年),且還在(zài)改進以擴(kuò)大應用領(ling)域。
5, 幾種流(liú)量儀表應(yīng)用和發展(zhǎn)動向
5.1 科裏(lǐ)奧利質量(liang)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(yǐ)來,使用領(ling)域日益擴(kuò)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(nian)發展迅速(su),1994年銷售估(gu)計爲6500~7500台。國(guo)内已生産(chan)大☀️口徑爲(wèi)2~6m的ENF,并有實(shí)流校驗口(kou)徑3m的設備(bèi)能力。
5.3 渦街(jiē)流量計(USF)
USF在(zài)60年代後期(qi)進入工業(ye)應用,80年代(dài)後期起在(zài)各國流量(liàng)儀表銷售(shòu)金額中已(yi)占4%~6%。1992年世界(jie)範圍估計(jì)銷售量爲(wèi)3.54.8萬❤️台,同期(qi)國内産品(pǐn)估計在8000~9000台(tai)。
5.4威力巴流(liu)量計
威立(lì)巴流量計(ji)計采用了(le)*符合空氣(qì)動力學原(yuán)理的工程(chéng)結構設計(ji),是一種在(zai)精度、功效(xiào)及可靠方(fāng)面達到了(le)⁉️無比卓yue程(cheng)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(yi)日趨成熟(shú),但其種類(lei)仍💯然極其(qi)繁多,至今(jīn)尚無一種(zhǒng)對于任何(hé)場合都适(shì)用的流量(liang)計。
每種流(liu)量計都有(yǒu)其适用範(fàn)圍,也都有(yǒu)局限性。這(zhè)就要求我(wǒ)們😍:
(1)在選擇(zé)儀表時,一(yi)定要熟悉(xi)儀表和被(bei)測對象兩(liang)方面的情(qing)❌況,并要兼(jian)顧考慮其(qí)它因素,這(zhe)樣測量才(cái)會準确;
(2)努(nu)力研制新(xīn)型儀表,使(shi)其在現有(yǒu)的基礎上(shàng)更加完善(shàn)。
差壓式流(liu)量計
差壓(yā)式流量計(jì)(以下簡稱(chēng)DPF或流量計(jì))是根據安(an)裝于管道(dao)中❓流量🐆檢(jiǎn)測件産生(sheng)的差壓、已(yi)知的流體(ti)條件和檢(jian)測件與管(guan)道的幾何(he)尺寸來測(ce)量流量的(de)儀表。DPF由一(yī)次裝置(檢(jiǎn)測件)和二(èr)次裝置(差(chà)壓♌轉換和(hé)流量🍓顯示(shi)儀表)組成(chéng)。通常以檢(jiǎn)測件的型(xíng)式對DPF分類(lei),如孔扳流(liu)量計、文丘(qiu)裏管流量(liang)計及均速(sù)管✔️流量計(jì)等。二次裝(zhuāng)置爲各種(zhong)機械、電子(zǐ)、機電一體(tǐ)式差壓計(ji),差壓變送(song)器和流量(liang)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(gui)格龐雜的(de)一大💰類儀(yi)表。差壓計(ji)既可🔴用于(yu)測量流量(liàng)💯參數,也可(ke)測量其他(tā)參數(如壓(yā)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(jiē)流式、動壓(ya)頭式✌️、水力(lì)阻力式、離(li)心式、動壓(ya)增益式和(he)射流式等(děng)幾大🐅類,其(qi)中以節流(liú)式和動壓(ya)頭式應用(yong)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(fei)标準型⛷️兩(liǎng)大類。所謂(wèi)标準節流(liú)裝置是指(zhi)按照标🌂準(zhǔn)文件設計(ji)、制造、安裝(zhuang)和💜使用,無(wú)須經實流(liu)校準即可(ke)确定其流(liú)量值并估(gu)算流量🛀測(ce)量誤差,非(fēi)标準節流(liu)裝置是成(cheng)熟程度🚩較(jiào)差,尚未列(liè)入标準文(wen)件中的🥵檢(jian)測件。
标準(zhǔn)型節流式(shì)DPF的發展經(jing)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(shǐ)進行大規(gui)模的節流(liú)裝置試驗(yan)研究。用得(dé)♊普遍的節(jiē)流裝置--孔(kong)闆和噴嘴(zui)開始标準(zhǔn)化💃🏻。現在标(biao)⭐準噴嘴🔞的(de)一種🚩型式(shì)ISA l932噴✂️嘴,其幾(jǐ)何形♋狀就(jiù)是30年代标(biao)準化的,而(ér)标準🧡孔闆(pǎn)亦曾稱爲(wèi)ISA l932孔闆。節流(liú)裝置結構(gòu)形式的标(biāo)準化有很(hěn)深遠的意(yì)義,因爲隻(zhī)有節流裝(zhuang)置結構形(xíng)式标準化(hua)了,才有可(ke)能把上衆(zhōng)多研究成(cheng)果🧡彙集到(dào)一起,它促(cu)進檢測件(jiàn)的理論和(hé)實踐向深(shen)度和❤️廣度(du)拓展,這是(shi)其他流量(liàng)計所不及(ji)的。1980年👨❤️👨ISO(标準(zhǔn)化組織)正(zhèng)式通過标(biao)準ISO 5167,至此流(liu)量測🏃🏻♂️量節(jie)流裝置*個(gè)标準誕生(sheng)😘了。ISO 5167總結了(le)幾十年來(lái)上對爲數(shù)有限的幾(ji)種節流裝(zhuang)置(孔闆、噴(pen)嘴和文丘(qiu)裏管🛀)的理(lǐ)論與試驗(yan)的研究成(chéng)🤟果,反映了(le)此類檢測(ce)件的當代(dai)科學與生(sheng)産的技術(shù)水平。但是(shi)從ISO 5167正式頒(ban)布之日起(qǐ),它就暴露(lù)✔️出許😍多亟(ji)待解決的(de)🈲問題,這些(xiē)問題主要(yào)有以下幾(ji)個方面。
1)ISO 5167試(shi)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(liu)量試驗設(shè)備及實驗(yan)技術都有(you)巨大的進(jin)步,重新進(jin)行系統地(dì)試驗㊙️以獲(huò)得更高精(jīng)确度及更(gèng)可靠的數(shu)據是必🔴要(yào)的。進入80年(nián)代美國🈲和(he)歐洲都進(jin)行大規模(mo)的試驗,爲(wèi)修訂ISO 5167打下(xia)🌂基礎。
2) ISO 5167中關(guan)于直管段(duan)長度規定(ding)的問題 在(zai)ISO投票通過(guò)ISO 5167時,美國投(tóu)了反對票(piào),其主要原(yuan)因是對直(zhi)管段長度(dù)的規定有(yǒu)❤️不同意見(jiàn),這個問題(ti)應是ISO 5167修訂(dìng)的主要問(wen)題之一。
3) ISO 5167中(zhōng)各項規定(dìng)的科學性(xing)問題 影響(xiang)節流裝置(zhì)流出系數(shu)的因素特(te)别多,主要(yao)有孔徑與(yǔ)管徑的比(bi)值β、取壓裝(zhuāng)置、雷諾數(shu)、節流件安(ān)裝偏心度(dù)、前後阻流(liú)件類型及(jí)直管段長(zhang)度、孔闆入(rù)⚽口邊緣⚽尖(jian)銳度、管壁(bi)粗糙度✍️、流(liú)體流動湍(tuān)流度等,衆(zhōng)多因素影(yǐng)響錯綜複(fu)雜,有的🌐參(cān)數難以直(zhi)接測量,因(yin)此🏃♂️标準中(zhong)有些規定(dìng)并非科學(xue)地确定,而(er)是爲了取(qǔ)得一緻,不(bu)得不人爲(wei)地确定。*流(liú)量專家斯(si)賓塞(E.A.Spencer)提出(chu)一🌍系列應(ying)重新檢讨(tǎo)的問題,如(rú)孔闆平直(zhí)度、同心度(du)、直角邊緣(yuan)尖銳度、管(guǎn)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(liu)式DPF測量精(jīng)确度提高(gao)的問題 鑒(jian)于節流式(shì)DPF在流量計(ji)✨中占有重(zhòng)要地位,提(tí)高其測量(liang)精确度意(yi)義重大。曆(lì)次學術會(huì)議認爲必(bì)須使流量(liang)測量工作(zuo)🧡者、流體♈力(li)學與計算(suàn)機技術工(gōng)作者緊密(mi)合作共同(tóng)📱攻關才能(néng)解決此問(wen)題。
20世紀80年(nian)代美國和(he)歐洲開始(shǐ)進行大規(guī)模的孔闆(pan)流量計試(shi)⛹🏻♀️驗研究,歐(ōu)洲爲歐共(gong)體實驗計(jì)劃(EEC Experimental Program),美國爲(wei)API實驗計劃(hua)(API Experimental Program)。試🔞驗的目(mù)的👌是用現(xian)代新測試(shi)設備及試(shi)驗數據的(de)🙇♀️統計處理(li)技術進行(hang)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(shù)基礎。1999年ISO發(fā)出ISO 5167的修訂(dìng)稿(ISO/CD 5167-1-4),該文件(jian)爲委員會(hui)草案,它在(zai)技術内容(róng)與編輯上(shang)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(guo)丹佛舉行(háng)的ISO/TC30/SC2會議上(shàng)審查通過(guo)爲DIS(标準草(cǎo)案),但是會(huì)議認爲尚(shang)有㊙️細節問(wen)題應再商(shang)榷而未能(néng)通過。新的(de)ISO 5167标準何時(shi)正式♍頒布(bù)尚不得而(ér)知。ISO 5167新标準(zhǔn)在标準的(de)兩個核心(xin)内容皆有(yǒu)實質性變(bian)化,一是孔(kong)闆的流出(chu)系數公式(shi),用Reader-Harris/Gallagher計算式(shì)(R-G式)代替Stolz計(ji)算式,另一(yī)爲🈲節流裝(zhuāng)置上遊側(cè)直管段長(zhǎng)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(jie)流裝置爲(wei)标準節流(liú)裝置,其他(tā)的都稱爲(wèi)非标準節(jie)流裝置,應(ying)該指出,非(fei)标準節流(liu)裝置不僅(jin)是指那些(xie)節流裝置(zhi)結構與标(biāo)難節流裝(zhuang)置相異的(de),如果标準(zhǔn)節流裝置(zhì)在偏離标(biao)準條件下(xià)工作亦應(yīng)稱爲非🈲标(biāo)準節流🔴裝(zhuang)置,例如,标(biao)準孔闆在(zài)混相流或(huo)标準文丘(qiū)裏噴嘴在(zài)臨界流下(xià)工作的🌈都(dou)是。
目前非(fei)标準節流(liu)裝置大緻(zhi)有以下一(yī)些種類:
1)低(di)雷諾數用(yong) 1/4圓孔闆,錐(zhuī)形入口孔(kǒng)闆,雙重孔(kǒng)闆,雙斜孔(kong)闆,半圓🌈孔(kong)闆等;
2)髒污(wu)介質用 圓(yuán)缺孔闆,偏(pian)心孔闆,環(huan)狀孔闆,楔(xie)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(guan),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(xiao)管徑用 整(zhěng)體(内藏)孔(kǒng)闆;
5)端頭節(jie)流裝置 端(duān)頭孔闆,端(duān)頭噴嘴,Borda管(guǎn)等;
6)寬範圍(wei)度節流裝(zhuang)置 彈性加(jiā)載可變面(mian)積可變壓(ya)頭流量計(ji)(線性孔闆(pan));
7)毛細管節(jiē)流件 層流(liú)流量計;
8)脈(mo)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(jiē)流式DPF現場(chǎng)應用的不(bu)斷拓展必(bì)然提出發(fa)展非标準(zhun)節流🐉裝置(zhi)的要求,十(shí)餘年來ISO亦(yì)在不斷制(zhi)訂有關非(fei)标準節流(liu)裝置的技(jì)術💔文件,在(zài)它們不能(néng)成爲正🚶式(shì)标準之前(qián)作🧡爲技術(shù)🌂報告發表(biao)。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(zhong)後期世界(jiè)範圍内各(gè)式DPF銷售量(liàng)在流量儀(yi)表總㊙️量中(zhōng)台數占50%-60%(每(měi)年約百萬(wàn)台),金額占(zhan)30%左右。我國(guo)銷售台數(shù)約占流量(liang)儀表總量(liàng)(不包括*表(biǎo)和家用水(shuǐ)表及玻璃(lí)管浮子流(liu)量計)的35%-42%(每(mei)年6萬-7萬台(tái))。
2 工作原理(li)
2.1 基本原理(lǐ)
充滿管道(dao)的流體,當(dāng)它流經管(guǎn)道内的節(jie)流件時,如(ru)圖4.1所示,流(liú)速将在節(jie)流件處形(xíng)成局部收(shōu)縮,因而流(liu)速增加,靜(jing)壓力降低(di)🈲,于是在節(jie)流件前後(hòu)便産生了(le)🌏壓差。流體(tǐ)流量愈大(dà),産生的壓(ya)差愈大,這(zhe)樣可依據(ju)🚩壓差來衡(héng)✌️量流量的(de)大小。這種(zhong)測量方法(fǎ)是以流動(dòng)連續性方(fāng)程(質量守(shou)恒定律)和(he)伯努利方(fang)程(能量守(shǒu)恒定律)爲(wèi)基㊙️礎的。壓(ya)差的大小(xiao)不僅與流(liú)量還👨❤️👨與其(qí)他許多因(yin)素有關,例(li)如當節流(liu)裝置形式(shì)或管道内(nèi)✌️流體的物(wu)理性質(密(mì)度、粘度)不(bu)同時,在同(tong)🌐樣大小的(de)流量下産(chǎn)生的壓差(cha)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(tiao)件下節流(liú)件的孔徑(jing),m;
D--工作條件(jiàn)下上遊管(guǎn)道内徑,m;
P--差(cha)壓,Pa;
ρl--上遊流(liú)體密度,kg/m3。
由(yóu)上式可見(jiàn),流量爲C、ε、d、ρ、P、β(D)6個(ge)參數的函(han)數,此6個參(cān)數可分爲(wei)💚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(fang)關系,其精(jīng)确度對流(liú)量總精度(du)影🈲響較大(dà),誤差值一(yi)般應控制(zhì)在±0.05%左右,還(hái)應計及工(gōng)作溫✏️度對(duì)材料熱膨(péng)脹的影響(xiang)。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(jǐ)個截面🎯上(shang)進行多次(ci)測量求其(qí)平均值,誤(wu)差不應大(da)于±0.3%。除對數(shù)值測量精(jīng)🤞度要求較(jiao)高外,還應(ying)考慮内徑(jing)偏差會對(dui)節流件上(shàng)遊通道造(zào)成不正常(cháng)節流現象(xiang)所帶來的(de)嚴重影響(xiang)。因此,當不(bú)是成套供(gong)應節流裝(zhuāng)置時,在現(xian)場配管應(yīng)充分注意(yì)這個問題(ti)。
2)ρ ρ在流量方(fāng)程中與P是(shi)處于同等(deng)位置,亦就(jiù)是說,當追(zhuī)求差壓變(biàn)送器高精(jīng)度等級時(shi),絕不要忘(wang)記ρ的測量(liang)精度亦應(yīng)與之相匹(pǐ)配。否則P的(de)提高将會(huì)被ρ的降低(di)所抵消。
3)P 差(chà)壓P的精确(que)測量不應(ying)隻限于選(xuan)用一台高(gāo)精度差壓(yā)♉變送器。實(shí)際上差壓(ya)變送器能(néng)否接受到(dào)真實的🚩差(chà)壓值還決(jué)定于一系(xì)列因素,其(qi)中正确的(de)取壓孔及(ji)引壓♋管線(xiàn)的💜制造、安(an)🈚裝及使用(yong)是保證獲(huo)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(ding)性确定的(de),隻有加強(qiang)制造及安(ān)裝的🔴規範(fàn)化工作才(cái)能達到目(mù)❌的。
(2)統計量(liang)
1)C 統計量C是(shi)無法實測(ce)的量(指按(àn)标準設計(jì)制造安裝(zhuāng)📞,不經校準(zhun)🌐使用),在現(xian)場使用時(shí)複雜的情(qing)況出現在(zài)實際的C值(zhi)與标準确(què)定的C值不(bú)相符合。它(tā)們的偏離(lí)是由設計(ji)、制造、安裝(zhuāng)及✊使用一(yi)🏒系列因素(su)造成的。應(yīng)該明确,上(shàng)述各環節(jiē)全部嚴格(gé)遵循标準(zhǔn)的規定,其(qi)實際值才(cái)會☁️與标準(zhun)确定的值(zhí)相符合,現(xian)場是難以(yǐ)🏃*這種要求(qiú)的。
應該指(zhi)出,與标準(zhun)條件的偏(pian)離,有的可(kě)定量估算(suan)(可進行修(xiu)正),有的隻(zhī)能定性估(gu)計(不确定(dìng)度的幅值(zhí)與方向)。但(dan)是在現😘實(shi)中🧡,有時不(bú)僅是一個(ge)條件偏離(li),這🏃♂️就帶來(lai)非常複雜(zá)的情況,因(yīn)爲一般資(zi)料中隻介(jie)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(chá)。
2)ε 可膨脹性(xìng)系數ε是對(dui)流體通過(guò)節流件時(shi)密度發生(shēng)變化🥰而引(yin)起的流出(chū)系數變化(hua)的修正,它(tā)的誤差由(you)兩部分組(zǔ)🥰成:其一爲(wèi)常用流量(liàng)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(liàng)變化ε值❗将(jiang)随之波動(dòng)帶來的誤(wu)差。一般在(zài)㊙️低靜壓高(gao)差壓情況(kuàng),ε值有不可(kě)⛷️忽略的誤(wù)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(suo)示。
表4.1 差壓(yā)式流量計(jì)分類表
分(fèn)類原則 分(fen) 類 類 型
按(àn)産生差壓(ya)的作用原(yuán)理分類 1)節(jie)流式;2)動壓(ya)頭式;3)水力(lì)阻力式;4)離(lí)🏃🏻♂️心式;5)動壓(ya)增益式;6)射(shè)流式
按結(jié)構形式分(fèn)類 1)标準孔(kong)闆;2)标準噴(pen)嘴;3)經典文(wen)丘裏管;4)文(wen)丘裏噴嘴(zuǐ);5)錐形入口(kou)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(kong)🤞闆;10)整♌體(内(nei)藏)孔闆;11)線(xian)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(pǎn)節流裝置(zhì);17)臨界流節(jiē)流裝置
按(àn)用途分類(lèi) 1)标準節流(liu)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(sun)節流裝置(zhì);5)小管徑節(jie)流裝置;6)寬(kuān)範圍度節(jiē)流裝置⛹🏻♀️;7)臨(lín)界🙇🏻流節流(liu)裝置;
3.1 按産(chan)生差壓的(de)作用原理(li)分類
1)節流(liu)式 依據流(liu)體通過節(jie)流件使部(bù)分壓力能(neng)轉變爲動(dong)能以産生(sheng)差壓的原(yuán)理工作,其(qi)檢測件稱(chēng)
之爲節流(liú)裝置,是DPF的(de)主要品種(zhong)。
2)動壓頭式(shi) 依據動壓(ya)轉變爲靜(jìng)壓的原理(li)工作,如均(jun1)速🔴管流♉量(liang)♌計。
3)水力阻(zǔ)力式 依據(ju)流體阻力(lì)産生的壓(yā)差原理工(gong)作,檢測🏒件(jiàn)爲毛細管(guan)束,又稱層(céng)流流量計(ji),一
般用于(yú)微小流量(liang)測量。
4)離心(xin)式 依據彎(wān)曲管或環(huan)狀管産生(sheng)離心力原(yuán)理形成的(de)壓差🈚工作(zuò),如彎管流(liú)量計,環形(xing)管流量
計(ji)等。
5)動壓增(zeng)益式 依據(ju)動壓放大(dà)原理工作(zuò),如皮托-文(wén)丘裏管。
6)射(she)流式 依據(jù)流體射流(liu)撞擊産生(sheng)原理工作(zuo),如射流📐式(shi)差壓👣流量(liang)計。
3.2 按結構(gòu)形式分類(lèi)
1) 标準孔闆(pan) 又稱同心(xin)直角邊緣(yuán)孔闆,其軸(zhou)向截面如(ru)🔱圖4.2所示。孔(kong)闆📧是一塊(kuai)加工成圓(yuán)形同心的(de)具有銳利(lì)直角邊緣(yuán)的薄😄闆。孔(kǒng)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(jiǎo)接、法蘭及(ji)D-D/2取壓;如圖(tú)4.3所示。爲從(cong)📧兩個方向(xiàng)的任一個(gè)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(he)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(jie)流孔的厚(hou)度。
圖4.2 标準(zhun)孔闆
圖4.3 孔(kong)闆的三種(zhong)取壓方式(shi)
2) 标準噴嘴(zui) 有兩種結(jie)構形式:ISA 1932噴(pen)嘴和長徑(jìng)噴嘴。
a. ISA 1932噴嘴(zuǐ)(圖4.4) 上遊面(mian)由垂直于(yú)軸的平面(miàn)、廓形爲圓(yuán)周的兩👣段(duan)弧線所确(què)定的收縮(suo)段、圓筒形(xíng)喉部和凹(ao)槽組成的(de)噴嘴㊙️。ISA 1932噴嘴(zui)的取壓方(fang)🌈式僅角接(jie)取壓一種(zhǒng)。
圖4.4 ISA 1932噴嘴
b. 長(zhang)徑噴嘴(圖(tú)4.5) 上遊面由(you)垂直于軸(zhou)的平面、廓(kuo)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(zǔ)成的噴嘴(zuǐ)。長徑噴嘴(zuǐ)的取壓方(fāng)式僅D-D/2取壓(yā)一種。
3) 經典(diǎn)文丘裏管(guǎn) 由入口圓(yuan)筒段A、圓錐(zhui)收縮段B、圓(yuan)筒形喉部(bù)C和圓錐👅擴(kuo)散段E組成(cheng),如圖4.6 所示(shì)。根據不同(tóng)的加工方(fāng)法,有以下(xià)結構形式(shi):①具有粗鑄(zhù)收縮段的(de);②具有機械(xie)加🍓工收縮(suō)段的;③具有(yǒu)鐵闆☂️焊接(jie)收縮段的(de)。不同結構(gou)形式的L1、L2、R1、R2與(yu)D、d的關系如(ru)表4.2所示。
4)文(wen)丘裏噴嘴(zui) 由進口噴(pēn)嘴、圓筒形(xing)喉部及擴(kuò)散段組💚成(chéng),如圖4.7所示(shi)。
5)錐形入口(kou)孔闆 錐形(xing)入口孔闆(pan)與标準孔(kong)闆相似,相(xiang)當于一塊(kuài)倒裝的标(biāo)準孔闆,其(qi)結構如圖(tú)4 . 8所示,取壓(ya)方式🍓爲角(jiao)接取㊙️壓。表(biǎo)4.2 L1、L2、R1、R2與D、d關系
注(zhù) 粗 鑄 入 口(kǒu) 機械加工(gong)的入口 粗(cū)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(liǎng)個量中的(de)小者 L2≥D(入口(kǒu)直徑) L2≥D(入口(kǒu)直徑)
3 R1=1.375D+20% R1<0.25D R1=0,焊縫(feng)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(wén)丘裏噴嘴(zui)
圖4.8 錐形入(ru)口孔闆
1一(yi)環隙;2-夾持(chí)環;3一上遊(you)端面A;4-下遊(yóu)端面B;
5-軸線(xian);6-流向;7-取壓(yā)口;8-孔闆;
X-帶(dai)環隙的夾(jiá)持環;Y-單獨(du)取壓口
超(chāo)聲波流量(liàng)計的基本(ben)原理及類(lei)型
超聲波(bo)在流動的(de)流體中傳(chuán)播時就載(zai)上流體流(liú)速⭐的信息(xī)。因🆚此通過(guò)接收到的(de)超聲波就(jiù)可以檢測(ce)出流體✍️的(de)流速,從而(ér)換算成流(liu)量。根據檢(jian)測的方式(shì),可分爲傳(chuan)🏃♂️播速度差(cha)法、多普勒(lè)法、波束偏(piān)移法、噪聲(shēng)法及相關(guān)法等不同(tong)類型的超(chao)聲波流量(liàng)計。起聲波(bō)流👣量計是(shi)近十幾年(nián)來随着集(ji)成電路技(jì)術迅速發(fā)展才開始(shǐ)應用的一(yi)種
非接觸(chù)式儀表,适(shì)于測量不(bú)易接觸和(he)觀察的流(liú)體以及大(da)管徑流量(liàng)。它與水位(wei)計聯動可(ke)進行敞開(kai)水流的流(liú)量🏃測量🧑🏾🤝🧑🏼。使(shǐ)用超聲波(bo)流量比不(bu)用在流體(tǐ)中安裝測(ce)量元件故(gù)不會改變(biàn)流體的流(liu)動狀态,不(bú)産生附加(jiā)阻力,儀表(biao)的安裝及(ji)檢修均可(ke)不影響生(shēng)産管線運(yun)行因而是(shì)一種理想(xiǎng)的節能型(xing)流量計。
*,目(mu)前的工業(ye)流量測量(liàng)普遍存在(zài)着大管徑(jing)、大流量🌏測(ce)量困難的(de)問題,這是(shì)因爲一般(ban)流量計随(sui)着測量管(guan)徑的增大(dà)會🐆帶來制(zhì)造和運輸(shu)上的困難(nán),造價提🐉高(gao)、能損加大(dà)、安裝不僅(jǐn)這些缺點(dian),超聲波流(liu)量計均可(kě)避免。因爲(wei)各類超🔴聲(shēng)波流量❤️計(ji)均可管外(wài)安裝、非🌈接(jiē)觸測流,儀(yi)📱表造價基(jī)本上與被(bèi)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(jia),造價大幅(fú)度增加👨❤️👨,故(gu)口徑越大(da)超聲波流(liu)量計比相(xiang)同功能其(qí)它類型流(liú)量計的✔️功(gong)能價格比(bǐ)越*。被認爲(wèi)是較好的(de)大管徑流(liu)量測量儀(yí)表,多普勒(le)法超聲波(bō)流量計可(ke)測雙相介(jie)質的流量(liàng),故可用于(yú)下水道及(jí)排污水等(děng)髒污流的(de)測量。在發(fā)電廠中,用(yong)便攜式超(chāo)聲波流量(liang)計測量水(shuǐ)輪機進水(shuǐ)量、汽輪機(jī)循環水量(liang)等大管🔴徑(jìng)流量,比過(guò)去的皮脫(tuo)管流速計(jì)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(fan)圍從2cm到5m,從(cóng)幾米寬的(de)明渠、暗渠(qú)到500m寬的河(he)流都可适(shì)用。
另外,超(chao)聲測量儀(yí)表的流量(liang)測量準确(que)度幾乎不(bu)受被測流(liú)體溫度、壓(ya)力、粘度、密(mì)度等參數(shù)的影響,又(yòu)可制成非(fēi)接⭐觸及便(bian)攜💔式測量(liàng)儀表,故可(ke)解決其它(ta)類型儀表(biao)👄所難以測(cè)量的強腐(fǔ)蝕性、非導(dǎo)電性、放射(shè)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(lù)🌈,一台儀表(biǎo)可适應多(duo)種管🌐徑測(ce)量和多種(zhong)流量範圍(wei)測量。超聲(sheng)波流量計(jì)的♈适應能(neng)力也是🈲其(qi)它儀表🐇不(bú)可比拟的(de)。超聲波流(liu)量計具有(you)上述一些(xiē)優點因此(ci)它越來越(yuè)受到重視(shì)并且向産(chan)品系列化(hua)、通用化發(fa)展,現已制(zhì)成不同聲(shēng)道的标準(zhun)型、高溫型(xing)、防爆型、濕(shī)式型儀表(biao)以☁️适應不(bu)同介質,不(bu)同場合和(he)不同管道(dào)條件的流(liú)量🎯測量。
超(chāo)聲波流量(liàng)計目前所(suo)存在的缺(que)點主要是(shi)可測流體(tǐ)的🌈溫度範(fan)圍受超聲(sheng)波換能鋁(lǚ)及換能器(qì)與管道之(zhī)間的耦合(he)材料耐溫(wen)程度的限(xiàn)制,以及高(gao)溫下被⛹🏻♀️測(cè)流體📧傳聲(sheng)速度的原(yuán)始數據不(bu)全。目前我(wo)國隻能用(yòng)于測量200℃以(yi)下的流體(ti)。另外,超聲(shēng)波流量計(jì)的測量線(xiàn)路比一般(bān)流量計複(fú)雜🧑🏾🤝🧑🏼。這是因(yīn)爲,一般工(gong)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(you),被㊙️測流體(tǐ)流速(流量(liàng))變化帶給(gěi)聲速的變(biàn)化量大也(ye)是10-3數量級(ji).若要求測(cè)量流速的(de)準确度爲(wèi)1%,則對聲速(su)的測量準(zhun)确度需爲(wèi)10-5~10-6數量級,因(yin)此必須有(yǒu)完善的測(cè)量線路才(cái)能實現,這(zhe)也正是🥵超(chao)聲波流量(liàng)🚶♀️計隻有在(zai)集成電路(lu)技術迅速(su)發展的前(qián)題下才能(néng)得到實際(ji)應🏃用的原(yuan)因。
超聲波(bō)流量計由(yóu)超聲波換(huàn)能器、電子(zi)線路及流(liú)量顯示🙇🏻和(he)累積系統(tong)三部分組(zu)成。超聲波(bo)發射換能(néng)器将電能(néng)轉換爲⛹🏻♀️超(chāo)聲波能量(liang),并将其發(fā)射到被測(cè)流體中,接(jiē)🤟收器接收(shōu)到的超聲(sheng)波信号,經(jīng)電子線路(lù)放🎯大并轉(zhuǎn)換💃🏻爲代表(biao)流量的電(diàn)信号供給(gěi)顯示和積(ji)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(shi)。
超聲波流(liú)量計常用(yong)壓電換能(neng)器。它利用(yong)壓電材料(liào)的壓電效(xiào)應,采用适(shi)出的發射(she)電路把電(dian)能加到發(fā)射換能器(qì)㊙️的壓㊙️電元(yuan)件上,使其(qí)産生超聲(shēng)波振勸。超(chao)聲波以某(mǒu)一角度射(she)入✏️流體中(zhong)傳播,然⛹🏻♀️後(hòu)由接收換(huan)能器接收(shōu),并經壓電(diàn)✏️元件變爲(wei)電能,以便(biàn)檢測。發射(she)換能器利(li)用🤩壓電元(yuan)件的逆壓(ya)電效應,而(ér)接收換能(neng)🈚器則是利(li)用壓電效(xiào)應。
超聲波(bo)流量計換(huàn)能器的壓(yā)電元件常(chang)做成圓形(xíng)薄片,沿👣厚(hòu)度振動。薄(bao)片直徑超(chāo)過厚度的(de)10倍,以保證(zhèng)振🤞動的方(fang)向性。壓電(diàn)元件材料(liao)多采用锆(gao)钛酸鉛。爲(wèi)固定壓電(dian)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(ren)聲楔中,構(gòu)成換能器(qì)整㊙️體(又稱(chēng)探頭)。聲楔(xie)的材料不(bú)僅要求強(qiang)度高、耐老(lǎo)化,而且要(yào)求❄️超聲波(bō)經聲楔後(hou)能量損失(shī)小即透射(she)系數接近(jìn)1。常用的聲(sheng)楔材料是(shi)有機玻璃(lí),因爲它透(tou)明,可以觀(guān)察🛀到聲楔(xiē)中壓電元(yuan)件的組裝(zhuāng)情況。另外(wài),某些橡膠(jiao)、塑料及膠(jiao)木也可作(zuo)聲楔材料(liao)。
超聲波流(liú)量計的電(dian)子線路包(bao)括發射、接(jie)收、信号處(chù)理和顯示(shi)電路。測得(dé)的瞬時流(liú)量和累積(jī)流量值用(yòng)數字量或(huò)模拟量顯(xiǎn)示。
根據對(dui)信号檢測(cè)的原理,目(mu)前超聲波(bo)流量計大(da)緻可分傳(chuán)播速度差(chà)法(包括:直(zhí)接時差法(fǎ)、時差法、相(xiang)位差法、頻(pín)差法)波束(shù)偏移法、多(duō)普勒法、相(xiang)關法、空間(jiān)濾波法及(ji)噪聲法等(deng)類型,如圖(tú)所示。其中(zhong)以噪聲法(fa)原理及結(jie)構簡單,便(biàn)于測量和(he)攜💛帶,價格(gé)便🔴宜但準(zhun)确度較低(dī),适于在流(liú)量測量📐準(zhǔn)确度要求(qiu)不高的場(chang)合使用。由(you)于直接時(shi)差法、時差(chà)法、頻差法(fa)和相位🌈差(chà)法的基本(běn)原理都是(shi)通過測量(liang)超聲波脈(mò)沖順流和(he)逆流🧑🏽🤝🧑🏻傳報(bào)時速度之(zhī)差來反映(yìng)流體的流(liú)速的,故又(yòu)統稱爲傳(chuan)播速度差(cha)法。其中頻(pín)差法和時(shi)差法克服(fu)了聲速随(suí)流體溫度(du)變化帶🌍來(lái)的誤差,準(zhun)确度較高(gao),所🚶♀️以被廣(guang)泛采用。按(àn)照換能⛷️器(qì)的配置方(fang)法不同,傳(chuan)播⭐速度差(cha)撥又分爲(wèi):Z法(透過法(fa))、V法(反射法(fǎ))、X法(交叉法(fa))等。波束偏(piān)移法是利(lì)用超聲波(bō)束在流體(ti)中的傳播(bō)方向随流(liu)體流速變(bian)化🌐而産生(shēng)偏移來反(fan)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(sheng)學多普勒(le)原理,通過(guo)測量不均(jun)勻流體中(zhōng)散射體散(sàn)射的🤟超聲(shēng)波多普
勒(lè)頻移來确(que)定流體流(liú)量的,适用(yong)于含懸浮(fú)顆粒、氣🎯泡(pào)🔱等流體流(liú)✉️量測量。相(xiang)關法是利(lì)用相關技(ji)術測量流(liú)量,原理上(shàng),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(ce)量準确度(dù)高,适用範(fàn)圍廣。但相(xiàng)關器價格(ge)貴,線路比(bi)較複雜。在(zai)微處理機(jī)普及應用(yòng)後,這個缺(quē)點可以克(kè)服。噪聲法(fa)(聽音法)是(shi)利用管道(dao)内流體流(liú)動時産生(shēng)的噪聲與(yǔ)流體的❗流(liú)速有關的(de)原💚理,通過(guò)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(dàn)準确度🏒低(dī)。
以上幾種(zhong)方法各有(yǒu)特點,應根(gen)據被測流(liu)體性質.流(liú)速分布情(qíng)況、管路安(an)裝地點以(yǐ)及對測量(liàng)準确度的(de)要求等因(yīn)素進行選(xuǎn)擇。一般說(shuō)來由于工(gong)業生産中(zhong)工質的溫(wēn)度常🈚不能(neng)保❗持恒定(ding),故多采用(yòng)頻差法及(ji)時差法。隻(zhī)有在管徑(jìng)🙇🏻很大時才(cái)🏃🏻♂️采用直接(jiē)🔴時差法。對(duì)🌈換能器安(ān)裝方法的(de)選擇原則(ze)一般是:當(dāng)流體沿管(guan)軸平行流(liú)動時,選用(yong)Z法;當流動(dòng)方向與管(guǎn)鈾不平行(hang)或管路安(an)裝地點使(shi)換能器安(ān)裝間隔受(shou)到限制時(shi),采🚶♀️用V法或(huò)X法。當流場(chang)分布不均(jun)勻而表前(qián)直管段又(yòu)較短時,也(yě)可采用多(duo)聲道(例如(ru)🍉雙聲道或(huo)四聲♍道)來(lai)克服流速(sù)擾動帶來(lai)的流量測(cè)量誤差。多(duō)普勒法适(shi)于測量兩(liang)相🈲流,可避(bì)免常規🈚儀(yi)表由懸浮(fú)粒或氣泡(pao)🈲造成🧑🏽🤝🧑🏻的堵(dǔ)塞、磨損、附(fu)着而不能(néng)運行的弊(bì)病,因而得(dé)♌以迅速發(fa)☁️展。随着工(gōng)業的發展(zhan)及✨節能工(gong)作的開展(zhǎn)🏒,煤油混合(hé)(COM)、煤水泥合(hé)(CWM)燃料的輸(shu)送和🔆應用(yòng)以及燃👣料(liao)油加水助(zhù)燃等節能(néng)方法的發(fā)展,都爲多(duo)普勒超聲(shēng)波流量計(jì)應用開辟(pì)廣闊前景(jing)。
流量計的(de)種類很多(duō),一般市場(chǎng)上用得比(bǐ)較廣泛的(de)有:電磁流(liú)量🔴計、渦街(jie)流量計、渦(wō)輪流量計(ji)、孔闆流量(liang)計、V錐流量(liang)計、金🔱屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)、玻璃轉子(zǐ)流量計、旋(xuan)進旋渦流(liú)量計、橢圓(yuan)齒輪流量(liang)㊙️計、均速☂️管(guan)流量計、超(chao)🔞聲波流量(liàng)計等。它們(men)的安裝條(tiao)件對直管(guǎn)段的要求(qiú)V錐流量計(jì)是低,而電(dian)磁、渦街、孔(kong)闆等對直(zhí)管段要求(qiú)就較高,一(yī)般是前5D後(hou)3D,對于流量(liang)計前端有(yǒu)彎頭、閥門(mén)電磁流量(liang)計等的直(zhi)管段要求(qiu)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(jì)時一定要(yào)考慮流量(liang)計現場安(ān)裝的環境(jing)、位置等因(yin)素,從而選(xuan)擇更加适(shì)合現場工(gōng)礦的流量(liang)計。
現在流(liu)量計所需(xū)要的參數(shù):
1、被測量的(de)介質
2、被測(ce)量介質的(de)溫度
3、被測(ce)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(gōng)礦情況