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      常用流量計特性應用與檢測

      1概述

          隨著經濟發展,工業自動化控制、能源計量、城市公用事業、環境保護工程等對流量測量的需求急劇增長,特別是微電子技術和計算機技術的飛躍發展,極大地推動流量儀表的改進,新型流量計不斷涌現,至今已有近百種流量計投向市場,本文要點討論幾種常用流量儀表的特性應用及檢測。

          本文按照目前***流行、***廣泛的分類法,即分為:容積式流量計、差壓式流量計、浮子流量計、渦輪流量計、電磁流量計、渦街流量計、超聲流量計、質量流量計和插入式流量計來分別闡述各種流量計的原理、特性、應用概況及檢測。

      1.1容積式流量計

          容積式流量計,又稱定排量流量計,簡稱PD流量計,在流量儀表中是精度***高的一類它利用機械測量元件把流體連續不斷地分割成單個己知的體積部分,根據測量室逐次重復地充滿和排放該體積部分流體的次數來測量流體體積總量。

          容積式流量計按其測量元件分類,可分為橢圓齒輪流量計、腰輪流量計、螺桿流量計、刮板流量計、旋轉活塞流量計、往復活塞流量計、轉筒式流量計、膜式氣量計等。

      優點:

      (1)計量精度高;基本誤差一般為士0.5%,且可達士0.2%或更高。

      (2)安裝管道條件對計一量精度沒有影響;

      (3)可用于高粘度液體的測量;

      (4)范圍度寬;一般為10: 15: 1,特殊可達30: 1;

      (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。

      缺點:

      (1)結果復雜,體積龐大;

      (2)被測介質種類、口徑、介質工作狀態局限性較大(一般只適用中*********);

      (3)不適用于高、低溫場合(一般為一10 C-50 0C );

      (4)大部分儀表只適用于潔凈單相流體;

      (5)產生噪聲及振動。

      應用概況:

          容積式流量計與差壓式流量計、浮子流量計并列為三類使用量***大的流量計,由于自身特征常應用于石油、化工、涂料、醫藥、食品以及能源等工業部門計量昂貴介質總量。

      1.2差壓式流量計

          差壓式流量計早在20世紀20年代,美國和歐洲開始大規模研究,進入80年代進一步完善,國際標準ISO-5167發布,90年代中后期,該流量計成為用量***廣的流量測量儀表(50%-60%)。差壓式流量計是根據安裝于管道中流量檢測件產生的差壓,己知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來計算流量的儀表。

          差壓式流量計由一次裝置(檢測件)和二次裝置(差壓轉換和流量顯示儀表)組成。通常以檢測件形式對差壓式流量計分類,如孔板流量計、文丘里流量計、均速管流量計等。

          二次裝置為各種機械、電子、機電一體式差壓計,差壓變送器及流量顯示儀表。它已發展為三化(系列化、通用化及標準化)程度很高的、種類規格龐雜的一大類儀表,它既可測量流量參數,也可測量其它參數(如壓力、物位、密度等)o

          差壓式流量計的檢測件按其作用原理可分為:節流裝置、水力阻力式、離心式、動壓頭式、動壓頭增益式及射流式幾大類。

          檢測件又可按其標準化程度分為二大類:標準的和非標準的。

          所謂標準檢測件是只要按照標準文件設計、制造、安裝和使用,無須經實流標定即可確定其流量值和估算測量誤差。

          非標準檢測件是成熟程度較差的,尚未列入國際標準中的檢測件。

          差壓式流量計是一類應用***廣泛的流量計,在各類流量儀表中其使用量占居******。近年來,由于各種新型流量計的問世,它的使用量百分數逐漸下降,但目前仍是***重要的一類流量計。

      優點:

      (1)應用***多的孔板式流量計結構簡單牢固,性能穩定可靠,使用壽命長,價格低廉;

      (2)應用范圍廣泛,至今尚無任何一類流量計可與之相比擬;

      (3)檢測件與變送器、.顯示儀表分別由不同廠家生產,便于規模經濟生產。

      缺點:

      (1)測量精度普遍偏低;

      (2)范圍度窄,一般***3:1~4:1

      (3)現場安裝條件要求高;

      (4)壓損大(指孔板、噴嘴等)。

      (5)變送器等引壓管線多,易產生泄漏、堵塞、凍結及人為破壞。

          差壓式流量計按結構分類:1、標準孔板;2、標準噴嘴;3、文丘里管;4、偏心孔板;5,整體孔板;

      6、彎管;7、臨界流節流裝置;8、文丘里噴嘴。適用流體:單相流體,包括液、氣、蒸汽、部分混相流,如氣固、氣液、液固等。工作狀態:常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫。

      1.3浮子流量計

          浮子流量計,又稱轉子流量計,是以浮子在垂直錐形管中升降,進行測量的體積流量儀表。

          浮子流量計是***次于差壓式流量計應用范圍***寬廣的一類流量計,特別在小、微流量方面有舉足輕重的作用。

      優缺點:

      (1)玻璃管浮子流量計結構簡單,價格低廉,使用方便,缺點是耐壓力溫度低,玻璃管易碎;

      (2)適用于小管徑和低流速;

      (3)壓力損失較低。

      (4)有較寬的流量范圍,一般為10: 1,缺點是精度低,主要作為直觀流動指示或對精度要求不高的

      現場指示儀表。

      1.4渦輪流量計

          渦輪流量計,是葉輪式流量計中的主要品種,它一般由傳感器和顯示儀兩部分組成,也可做成整體式。采用多葉片的轉子(渦輪)感受流體平均流速,從而推導出流量或總量的儀表。

          渦輪流量計和容積式流量計、科氏質量流量計是重復性、精度***佳的產品,十大類型流量計之一,其產品已發展為多品種、多系列批量生產的規模。

      優點:

      (1)高精度,在所有流量計中,屬于***準確的流量計(液體一般士0. 196一士0.596,氣體范圍士0.5%一士1.596);

      (2)重復性好,短期達0.0596^-0.296,適用于貿易結算;

      (3)無零點漂移,抗干擾能力好;

      (4)范圍度寬,可達40: 1-10: 1;

      (5)結構緊湊,安裝維護方便。

      缺點:

      (1)不能長期保持校準特性,檢定周期短;

      (2)流體物性(密度、粘度)對流量特性有較大影響。

      (3)不適于脈動流和混相流;

      (4)*********(DN50以下)性能難以提高。

      應用概況:

          渦輪流量計在以下一些測量對象獲得廣泛應用:石油、有機液體、無機液、液化氣、天然氣和低溫流體統在歐洲和美國,渦輪流量計在用量上是***次于孔板流量計的天然計量儀表,***荷蘭在天然氣管線上就采用了2600多臺各種尺習‘,壓力從0.8-6.SMPa的氣體渦輪流量計,它們己成為優良的天然氣計量儀表。

      1.5電磁流量計

          電磁流量計是根據法拉弟電磁感應定律制成的一種測量導電性液體的儀表。

          電磁流量計有一系列優良特性,可以解決其它流量計不易應用的問題,如臟污流、腐蝕流的測量。

          70, 80年代電磁流量在技術上有重大突破,使它成為應用廣泛的一類流量計,在流量儀表中其使用量百分數不斷上升。

      優點:

      (1)測量通道是一段光滑直管,不會阻塞,適用于測量含固體顆粒的液固二相流體,如紙漿、煤水漿、礦漿、泥漿、污水等;

      (2)不產生流量檢測所造成的壓力損失,節能效果好;

      (3)所測得體積流量實際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的明顯影響;

      (4)流量范圍大,口徑范圍寬(通常為20: 1^50: 1);

      (5)可應用腐蝕性流體。

      缺點:

      (1)不能測量電導率很低的液體,如石油制品和有機溶劑等;

      (2)不能測量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體;

      (3)不能用于較高溫度的液體。

      應用概況:

          電磁流量計應用領域廣泛,大口徑儀表較多應用于給排水工程;中*********常用于固液雙相等高要求或難測場合,如鋼鐵工業高爐風口冷卻水控制,造紙工業測量紙漿液和黑液,化學工業的強腐蝕液,有色冶金工業的礦漿;,J、口徑、微*********常用一于醫藥工業、食品工業、生物化學等有衛生要求的場所。

      1.6渦街流量計

          渦街流量計是在流體中安放一根非流線型游渦發生體,流體在發生體兩側交替地分離釋放出兩串規則地交錯排列的游渦的儀表。

          渦街流量計按頻率檢出方式可分為:應力式、應變式、電容式、熱敏式、振動體式、光電式及超聲式等。

          渦街流量計一是屬于***年輕的一類流量計,但其發展迅速,目前己成為通用的一類流量計。

      優點:

      (1)結構簡單牢固,安裝維護方便;

      (2)適用流體種類多,如液體、氣體、蒸汽和部分混相流體:

      (3)精度較高(與差壓式或浮子式比較),一般為士1%~2%;

      (4)范圍度寬,一般10: 120: 1;

      (5)壓損小,無零點漂移。

      缺點:

      (1)不適用于低雷諾數測量,故不適用于高粘度、低流速、*********使用;

      (2)需一定長度的直管段;

      (3)儀表系數較低(與渦輪流量計相比),一般用于DN300以下;

      (4)儀表在脈動流、多相流中尚缺乏理論和實踐驗證。

      應用概況:

          渦街流量計自20世紀70年代應用以來,由于一些突出的特點,受到用戶歡迎,發展迅速。在水、空氣、蒸汽等氣、液流體的計量中廣泛使用,特別是在蒸汽貿易計量中有逐步替代孔板的趨勢。我市供熱貿易計量中,渦街占80%以上,在眾多流量計中,渦街的經濟性較好,基本性能處于中等偏上水平,購置費用低于質量式、電磁式等,且安裝、運行、維護費低于差壓式、容積式、渦輪式等。

      1.7超聲流量計

          超聲流量計是通過檢測流體流動對超聲束(或超聲脈沖)的作用以測量流量的儀表。

          根據對信號檢測的原理超聲流量計可分為(1)傳播時間法;(2)波束偏移法;(3)多普勒效應法;<4)相關法;(5)噪聲法等。

          超聲流量計和電磁流量計一樣,因儀表流通通道未設置任何阻礙件,均屬無阻礙流量計,是適于解決流量測量困難問題的一類流量計,特別在大口徑流量測量方面有較突出的優點,近年來它是發展迅速的一類流量計之一。

      優點:

      (1)可作非接觸式測量;

      (2)為無流動阻撓測量,無壓力損失;

      (3)可測量非導電性液體,對無阻撓測量的電磁流量計是一種補充。

      缺點:

      (1)傳播時問法只能用于清潔液體和氣體;而多普勒法只能用于測量含有一定量異相的液體;

      (2)多普勒法測量精度不高。

      (3)外夾裝式超聲流量計一不能用于襯里或結垢太厚的管道或銹蝕嚴重的管道。

      應用概況:

      (1)傳播時間法應用于清潔、單相液體和氣體。典型應用有給水、工廠排放液、液化天然氣等;

      (2)多普勒法適用于異相含量不太高的雙相流體,例如:未處理污水、工廠排放液、臟流程液;通常不

      適用于非常清潔的液體。

      2流量儀表的檢定/校準

      2.1檢定的目的:流量儀表檢測主要目的(1)開發研制的試驗,確定儀表的性能;(2)產品出廠檢

      驗,確保流量儀表、產品質量;(3)使用中首檢和周期檢定,確保流量儀表貿易結算***值準確可靠。

      2.2檢定的方法:檢定方法可分為三種:直接比較測量法、間接測量法和綜合測量法。

      2.3檢定裝置:流量檢定標準裝置可分為:質量法、容積法、標準表法、鐘罩法、體積管法以及臨界噴嘴法等。

          靜態容積法、水流量標準裝置是發展歷史***悠久,設計及工藝***完善的一種流量檢驗裝置,是各國原始標準的主要類型,在流量檢定中占主要的地位,廣泛用于容積式、渦輪式、渦街式、超聲波、電磁、質量流量計檢定。

      孔板主要用間接測量法檢定。

      3結論

          由上述可知,流量計發展到今天雖然己日趨成熟,但其種類仍然極其繁多,至今尚無一種對于任何場合都適用的流量計。

          每種流量計都有其適用范圍,也都有局限性。這就要求我們:

      (1)在選擇儀表時,一定要熟悉儀表和被測對象兩方面的情況,并要兼顧考慮其它因素,這樣測量才會準確:

      (2)努力研制新型儀表,使其在現有的基礎上更加完善。


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