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流量計工作原理
時間:2020-03-26
流量計(Flowmeter)是工業(yè)生產(chǎn)的眼睛,與國民經(jīng)濟、國防建設(shè)、科學(xué)研究有著密切的關(guān)系,在國民經(jīng)濟中占據(jù)重要地位與作用,可用于氣體、液體、蒸汽等介質(zhì)流量的測量。為了更好的展示流量計測量原理,采用動畫演示的方法來給大家介紹流量計的工作原理!
1. 孔板流量計
板流量計
工作原理:流體充滿管道,流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流裝置時,流束會出現(xiàn)局部收縮,從而使流速增加,靜壓力低,于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓力降,即壓差,介質(zhì)流動的流量越大,在節(jié)流件前后產(chǎn)生的壓差就越大,所以孔板流量計可以通過測量壓差來衡量流體流量的大小。這種測量方法是以能量守衡定律和流動連續(xù)性定律為基準的。工作特點:①節(jié)流裝置結(jié)構(gòu)簡單、牢固,性能穩(wěn)定可靠,使用期限長,價格低廉;②應(yīng)用范圍廣,全部單相流皆可測量,部分混相流亦可應(yīng)用;③標準型節(jié)流裝置無須實流校準,即可投用;④ 一體型孔板安裝更簡單,無須引壓管,可直接接差壓變送器和壓力變送器。
2. 電磁流量計
電磁流量計
工作原理:基于法拉第電磁感應(yīng)定律。在電磁流量計中,測量管內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)相當(dāng)于法拉第試驗中的導(dǎo)電金屬桿,上下兩端的兩個電磁線圈產(chǎn)生恒定磁常當(dāng)有導(dǎo)電介質(zhì)流過時,則會產(chǎn)生感應(yīng)電壓。管道內(nèi)部的兩個電極測量產(chǎn)生的感應(yīng)電壓。測量管道通過不導(dǎo)電的內(nèi)襯(橡膠,特氟隆等)實現(xiàn)與流體和測量電極的電磁隔離。工作特點:①具有雙向測量系統(tǒng);② 傳感器所需的直管段較短,長度為5倍的管道直徑;③ 壓力損失?。虎軠y量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響;⑤主要應(yīng)用于污水處理方面。
3. 渦輪流量計
渦輪流量計
工作原理:在一定的流量范圍內(nèi),渦輪的轉(zhuǎn)速與流體的流速成正比。流體流動帶動渦輪轉(zhuǎn)動,渦輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電脈沖,用二次表顯示出數(shù)據(jù),反應(yīng)流體流速。工作特點:①抗雜質(zhì)能力強;②抗電磁干擾和抗振能力強;③其結(jié)構(gòu)與原理簡單,便于維修;④幾乎無壓力損失,節(jié)省動力消耗。
4. 文丘里流量計
工作特點:無磨蝕與積污的問題,同時可以有一定的整流的作用,測量精度和穩(wěn)定性高。
5. 容積式流量計
工作原理:流體通過流量計,就會在流量計進出口之間產(chǎn)生一定的壓力差.流量計的轉(zhuǎn)動部件(簡稱轉(zhuǎn)子)在這個壓力差作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn),并將流體由入口排向出口.在這個過程中,流體一次次地充滿流量計的“計量空間”,然后又不斷地被送往出口。在給定流量計條件下,該計量空間的體積是確定的,只要測得轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動次數(shù).就可以得到通過流量計的流體體積的累積值。
工作特點:①計量精度高;②安裝管道條件對計量精度沒有影響;③可用于高粘度液體的測量;④范圍度寬;⑤直讀式儀表無需外部能源可直接獲得累計,總量,清晰明了,操作簡便;⑥結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積龐大⑦不適用于高、低溫場合;⑧大部分儀表只適用于潔凈單相流體;⑨噪聲和振動較大。
6. 橢圓齒輪流量計
工作特點:流量測量與流體的流動狀態(tài)無關(guān);粘度愈大的介質(zhì),從齒輪和計量空間隙中泄漏出去的泄漏量愈小,因此核測介質(zhì)的粘度愈大,泄漏誤差愈小,對測量愈有利;橢圓齒輪流量計計量精度高,適用于高粘度介質(zhì)流量的測量,但不適用于含有固體顆粒的流體(固體顆粒會將齒輪卡死,以致無法測量流量)。如果被測液體介質(zhì)中夾雜有氣體時,也會引起測量誤差。
7. 轉(zhuǎn)子流量計
轉(zhuǎn)子流量計
工作原理:當(dāng)測量流體的流量時,被測流體從錐形管下端流入,流體的流動沖擊著轉(zhuǎn)子,并對它產(chǎn)生一個作用力,當(dāng)流量足夠大時,產(chǎn)生的作用力將轉(zhuǎn)子托起。同時,被測流體流經(jīng)轉(zhuǎn)子與錐形管壁間的環(huán)形斷面,這時作用在轉(zhuǎn)子上的力有三個:流體對轉(zhuǎn)子的動壓力、轉(zhuǎn)子在流體中的浮力和轉(zhuǎn)子自身的重力。流量計垂直安裝時,轉(zhuǎn)子重心與錐管管軸會相重合,作用在轉(zhuǎn)子上的三個力都沿平行于管軸的方向。當(dāng)這三個力達到平衡時,轉(zhuǎn)子就平穩(wěn)地浮在錐管內(nèi)某一位置上。對于給定的轉(zhuǎn)子流量計,轉(zhuǎn)子大小和形狀己經(jīng)確定,因此它在流體中的浮力和自身重力都是已知是常量,唯有流體對浮子的動壓力是隨來流流速的大小而變化的。因此當(dāng)來流流速變大或變小時,轉(zhuǎn)子將作向上或向下的移動,相應(yīng)位置的流動截面積也發(fā)生變化,直到流速變成平衡時對應(yīng)的速度,轉(zhuǎn)子就在新的位置上穩(wěn)定。對于一臺給定的轉(zhuǎn)子流量計,轉(zhuǎn)子在錐管中的位置與流體流經(jīng)錐管的流量的大小成一一對應(yīng)關(guān)系。工作特點:它具有結(jié)構(gòu)簡單、直觀、壓力損失小、維修方便等特點;轉(zhuǎn)子流量計適用于測量通過管道直徑。
8. 渦街流量計
渦街流量計
工作原理:根據(jù)流體振蕩原理來測量流量的,流體在管道中經(jīng)過渦街流量變送器時,在三角柱的旋渦發(fā)生體后上下交替產(chǎn)生正比于流速的兩列旋渦,旋渦的釋放頻率與流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度及旋渦發(fā)生體特征寬度有關(guān),根據(jù)這種關(guān)系,旋渦頻率就可以計算出流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度,再乘以橫截面積得到流量。工作特點:①結(jié)構(gòu)簡單而牢固,無可動部件,可靠性高,長期運行十分可靠;②安裝簡單,維護十分方便;③檢測傳感器不直接接觸被測介質(zhì),性能穩(wěn)定,壽命長;④輸出是與流量成正比的脈沖信號,無零點漂移,精度高;⑤測量范圍寬,量程比可達1:10;⑥壓力損失較小,運行費用低,更具節(jié)能意義。
9. 腰輪流量計
腰輪流量計
工作原理:當(dāng)有流體通過流量計時,在流量計進出口流體差壓的作用下.兩腰輪將按正方向旋轉(zhuǎn)。計量室內(nèi)液體不斷流進流出,只需要知道計量室體積和腰輪轉(zhuǎn)動次數(shù)就可以計算出流體流量。工作特點:適合各種清潔液體的流量測量,尤其適用于油品計量,也可制成測量氣體的流量計。它的計量準確度高,可達0.1-0.5級,壓力損失小,量程范圍大。
10. 雙轉(zhuǎn)子流量計
雙轉(zhuǎn)子流量計
工作原理:進、出口處較小的壓差推動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),同一時刻,每一個轉(zhuǎn)子在同一橫截面上受到流體的旋轉(zhuǎn)力矩雖然不一樣,但兩個轉(zhuǎn)子分別在所有橫截面上受到旋轉(zhuǎn)力矩的合力矩是相等的。因此兩個轉(zhuǎn)子各自作等速、等轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn),排量均衡無脈動。螺旋轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周可輸出 8 倍空腔的容積,因此,轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)與流體的累積流量成正比,轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與流體的瞬時流量成正比。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)通過磁性聯(lián)軸器傳到表頭計數(shù)器,顯示出流過流量計(流過管道)的流量。工作特點:① 適用于稀油、輕質(zhì)油、稠油、含砂量大、含水量大的原油,被測量液體的粘度范圍大;② 流量計通過的液體流量大;③使用壽命長,準確度高,可靠性強;④壓內(nèi)損失極小;⑤可直接與計算機聯(lián)網(wǎng)。
11. 靶式流量計
工作特點:①整臺儀表結(jié)構(gòu)堅固無可動部件,插入式結(jié)構(gòu),拆卸方便;②可選用多種防腐及耐高低溫材質(zhì)(如哈氏合金,鈦等);③整機可做成全密封無死角(焊接形式),無任何泄漏點,可耐42MPa 高壓;④儀表內(nèi)設(shè)自檢程序,故障現(xiàn)象一目了然;⑤傳感器不與被測介質(zhì)接觸,不存在零部件磨損,使用安全可靠;⑥能準確測量各種常溫、高溫500 度、低溫-200 度工況下的氣體、液體流量等。
12. 超聲波流量計
超聲波流量計
工作原理:超聲波流量計通過檢測流體流動對超聲波產(chǎn)生的影響來對液體流量進行測量,其利用的是“時差法”。首先,使用探頭1發(fā)射信號,信號穿過管壁1、流體、管壁2后被另一側(cè)的探頭2接收到;在探頭1發(fā)射信號的同時探頭2也發(fā)出同樣的信號,經(jīng)過管壁2、流體、管壁1后被探頭1接收到;由于流速的存在使得兩時間不等,存在時間差,因此根據(jù)時間差便可求得流速,進而得到流量值。工作特點:可以測量常規(guī)管道流量,還可以測量不易觀察、不易接觸的管道的流量;其不僅可以測量常規(guī)流體流量,還可對具有強腐蝕性、放射性、易燃、易爆等特點的流體進行流量的測量。但是超聲波流量計對所測流體的溫度范圍有所限制,目前我國的超聲波流量計僅可用于200℃以下流體的測量;而且,超聲波流量計的測量線路相當(dāng)復(fù)雜,對測量線路要求較高。
13. 噴嘴流量計
噴嘴流量計
工作原理:噴嘴的測量原理是依據(jù)流體力學(xué)的節(jié)流原理,充滿管道的流體,當(dāng)它們流經(jīng)管道內(nèi)的噴嘴時,流速將在噴嘴形成局部收縮,從而使流速加快,靜壓力降低,于是在噴嘴前后便產(chǎn)生了壓力降或叫壓差,介質(zhì)流動的流量愈大,在噴嘴前后產(chǎn)生的壓差也就愈大,所以可通過測量壓差來測量流體流量的大小。工作特點:①結(jié)構(gòu)簡單,安裝方便;② 噴嘴比孔板的壓力損失小,要求直管段長度也短;③無需實流校驗,性能穩(wěn)定;④可耐高溫高壓、耐沖擊;⑤耐腐蝕性能比孔板好,壽命長;⑥精度高、重復(fù)性好、流出系數(shù)穩(wěn)定;⑦圓弧形結(jié)構(gòu)設(shè)計可測量各種液體、氣體、蒸汽以及各種臟污介質(zhì);⑧ 整體鍛造加工技術(shù),造價較高。
14. 科里奧利質(zhì)量流量計
科里奧利質(zhì)量流量計
工作原理:當(dāng)一個位于旋轉(zhuǎn)系內(nèi)的質(zhì)點作朝向或者離開旋轉(zhuǎn)中心的運動時,將產(chǎn)生一慣性力,通過直接或者間接地測量出在旋轉(zhuǎn)管道中流動的流體作用于管道上的科里奧利力,就可以測得流體通過管道的質(zhì)量流量。工作特點:科里奧利質(zhì)量流量計直接測量質(zhì)量流量,有很高的測量高度??蓽y量流體范圍廣泛,包括高粘度液的各種液體、含有固形物的漿液、含有微量氣體的液體、有足夠密度的中高壓氣體。測量管的振動幅度小,可視作非活動件,測量管路內(nèi)無阻礙件和活動件。對外界振動干擾較為敏感,為防止管道振動影響,大部分型號科里奧利質(zhì)量流量計的流量傳感器安裝固定要求較高等。