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技術(shù)文章流量計原理及分類(lèi)
更新時(shí)間:2016-08-05 點(diǎn)擊次數:4194次一 按測量原理分類(lèi)
(1)力學(xué)原理:屬于此類(lèi)原理的儀表有利用伯努利定理的差壓式,轉子式;利用動(dòng)量定理的沖量式,可動(dòng)管式;利用牛頓第二定律的直接質(zhì)量式;利用流體動(dòng)量原理的靶式;利用角動(dòng)量定理的渦輪式;利用流體震蕩原理的漩渦式,渦街式;利用總靜壓力差的皮托管式以及容積式和堰,槽式等等。
(2)聲學(xué)原理:利用聲學(xué)原理進(jìn)行流量測量的有超聲波式,聲學(xué)式(沖擊波式)等。
(3)電學(xué)原理:用于此類(lèi)原理的儀表有電磁式,差動(dòng)電容式,電感式,應變電阻式等。
(4)熱學(xué)原理:利用熱學(xué)原理測量流量的有熱量式,直接量熱式,間接量熱式等。
(5)光學(xué)原理:激光式,光電式等是屬于此類(lèi)原理的儀表。
(6)原子物理原理:核磁共振式,核輻射式等是屬于此類(lèi)原理的儀表。
(7)其他原理:有標記原理(示蹤原理,核磁共振原理),相關(guān)原理等。
二 按流量計結構原理分類(lèi)
按當前流量計產(chǎn)品的實(shí)際情況,根據流量計的結構原理,大致上可歸納為以下幾種類(lèi)型:
(1)容積式流量計
容積式流量計相當于一個(gè)標準容積的容器,它接連不斷地對流動(dòng)介質(zhì)進(jìn)行度量。流量越大,度量次數越多,輸出的頻率越高。容積式流量計的原理比較簡(jiǎn)單,適用于測量高粘度,低雷諾數的流體。根據回轉體形狀不同,目前生產(chǎn)的產(chǎn)品分為:適于測量液體流量的橢圓齒輪流量計,腰輪流量計(羅茨流量計),旋轉活塞和刮板式流量計;適于測量氣體流量的伺服式容積流量計,皮膜式和轉簡(jiǎn)流量計等。
(2)葉輪式流量計
葉輪式流量計的工作原理是將葉輪置于被測流體中,受流體流動(dòng)的沖擊而旋轉,以葉輪旋轉的快慢來(lái)反應流量的大小。典型的葉輪式流量計是水表和渦輪流量計,其結構可以是機械傳動(dòng)輸出式或電脈沖輸出式。一般機械式傳動(dòng)輸出的水表準確度較低,誤差約±2%,但結構簡(jiǎn)單,造價(jià)低,國內已批量生產(chǎn),并標準化、通用化和系列化。電脈沖信號輸出的渦輪流量計的準確度較高,一般誤差為±0.2%一0.5%。
(3)差壓式流量計(變壓降式流量計)
差壓式流量計由一次裝置和二次裝置組成,一次裝置稱(chēng)流量測量元件,它安裝在被測流體的管道中,產(chǎn)生與流量(流速)成比例的壓力差,供二次裝置進(jìn)行流量顯示。二次裝置稱(chēng)顯示儀表。它接收測量元件產(chǎn)生的差壓信號,并將其轉換為相應的流量進(jìn)行顯示.差壓流量計的一次裝置常為節流裝置或動(dòng)壓測定裝置(皮托管、均速管等)。二次裝置為各種機械式、電子式、組合式差壓計配以流量顯示儀表。差壓計的差壓敏感元件多為彈性元件,由于差壓和流量呈平方根關(guān)系,故流量顯示儀表都配有開(kāi)平方裝置,以使流量刻度線(xiàn)性化。多數儀表還設有流量積算裝置,以顯示累積流量,以便經(jīng)濟核算。這種利用差壓測量流量的方法歷史悠久,比較成熟,世界各國一般都用在比較重要的場(chǎng)合,約占各種流量測量方式的70%。發(fā)電廠(chǎng)主蒸汽、給水、凝結水等的流量測量都采用這種表計。目前生產(chǎn)的產(chǎn)品分:孔板流量計、楔形流量計、文丘里管流量計、平均皮托管。
(4)變面積式流量計
放在上大下小的錐形流道中的浮子受到自下而上流動(dòng)的流體的作用力而移動(dòng)。當此作用力與浮子的“顯示重量”(浮子本身的重量減去它所受流體的浮力)相平衡時(shí),俘子即靜止。浮子靜止的高度可作為流量大小的量度。由于流量計的通流截面積隨浮子高度不同而異,而浮子穩定不動(dòng)時(shí)上下部分的壓力差相等,因此該型流量計稱(chēng)變面積式流量計或等壓降式流量計。該式流量計的典型儀表是轉子(浮子)流量計。
(5)動(dòng)量式流量計
利用測量流體的動(dòng)量來(lái)反映流量大小的流量計稱(chēng)動(dòng)量式流量計.由于流動(dòng)流體的動(dòng)量P與流體的密度及流速v的平方成正比,即p v2,當通流截面確定時(shí),v與容積流量Q成正比,故pQ2。設比例系數為A,則Q=A 因此,測得P,即可反映流量Q.這種型式的流量計,大多利用檢測元件把動(dòng)量轉換為壓力、位移或力等,然后測量流量。這種流量計的典型儀表是靶式和轉動(dòng)翼板式流量計。
(6)沖量式流量計
利用沖量定理測量流量的流量計稱(chēng)沖量式流量計,多用于測量顆粒狀固體介質(zhì)的流量,還用來(lái)測泥漿、結晶型液體和研磨料等的流量。流量測量范圍從每小時(shí)幾公斤到近萬(wàn)噸。典型的儀表是水平分力式?jīng)_量流量計,其測量原理是當被測介質(zhì)從一定高度h自由下落到有傾斜角的檢測板上產(chǎn)生一個(gè)沖力,沖力的水平分力馬質(zhì)量流量成正比,故測量這個(gè)水平分力即可反映質(zhì)量流量的大小。按信號(九)的檢測方式,該型流量計分位移檢測型和直接測力型。
(7)電磁流量計
電磁流量計是應用導電體在磁場(chǎng)中運動(dòng)產(chǎn)生感應電動(dòng)勢,而感應電動(dòng)勢又和流量大小成正比,通過(guò)測電動(dòng)勢來(lái)反映管道流量的原理而制成的。其測量精度和靈敏度都較高。工業(yè)上多用以測量水、礦漿等介質(zhì)的流量??蓽yzui大管徑達2m,而且壓損極小。但導電率低的介質(zhì),如氣體、蒸汽等則不能應用。
電磁流量計造價(jià)較高,且信號易受外磁場(chǎng)干擾,影響了在工業(yè)管流測量中的廣泛應用。為此,產(chǎn)品在不斷改進(jìn)更新,向微機化發(fā)展。
(8)超聲波流量計
超聲波流量計是基于超聲波在流動(dòng)介質(zhì)中傳播的速度等于被測介質(zhì)的平均流速和聲波本身速度的幾何和的原理而設計的。它也是由測流速來(lái)反映流量大小的。超聲波流量計雖然在70年代才出現,但由于它可以制成非接觸型式,并可與超聲波水位計聯(lián)動(dòng)進(jìn)行開(kāi)口流量測量,對流體又不產(chǎn)生擾動(dòng)和阻力,所以很受歡迎,是一種很有發(fā)展前途的流量計。
超聲波流量計的分類(lèi):
1. 多譜勒式超聲波流量計:換能器1發(fā)射頻率為f1的超聲波信號,經(jīng)過(guò)管道內液體中的懸浮顆?;驓馀莺?,頻率發(fā)生偏移,以f2的頻率反射到換能器2,這就是多譜勒將就,f2與f1之差即為多譜勒頻差fd。設流體流速為v,超聲波聲速為c,多譜勒頻移fd正比于流體流速v。當管道條件、換能器安裝位置、發(fā)射頻率、聲速確定以后,c、f1、θ即為常數,流體流速和多譜勒頻移成正比,通過(guò)測量頻移就可得到流體流速,進(jìn)而求得流體流量。
2. 時(shí)差式超聲波流量計:時(shí)差式超聲波流量計是利用聲波在流體中順流傳播和逆流傳播的時(shí)間差與流體流速成正比這一原理來(lái)測量流體流量的。
(9)流體振蕩式流量計
流體振蕩式流量計是利用流體在特定流道條件下流動(dòng)時(shí)將產(chǎn)生振蕩,且振蕩的頻率與流速成比例這一原理設計的。當通流截面一定時(shí),流速與導容積流量成正比。因此,測量振蕩頻率即可測得流量。這種流量計是70年代開(kāi)發(fā)和發(fā)展起來(lái)的,由于它兼有無(wú)轉動(dòng)部件和脈沖數字輸出的優(yōu)點(diǎn),很有發(fā)展前途。目前典型的產(chǎn)品有渦街流量計、旋進(jìn)旋渦流量計。
(10)質(zhì)量流量計
由于流體的容積受溫度、壓力等參數的影響,用容積流量表示流量大小時(shí)需給出介質(zhì)的參數。在介質(zhì)參數不斷變化的情況下,往往難以達到這一要求,而造成儀表顯示值失真。因此,質(zhì)量流量計就得到廣泛的應用和重視。質(zhì)量流量計分直接式和間接式兩種。直接式質(zhì)量流量計利用與質(zhì)量流量直接有關(guān)的原理進(jìn)行測量,目前常用的有量熱式、角動(dòng)量式、振動(dòng)陀螺式、馬格努斯效應式和科里奧利力式等質(zhì)量流量計。間接式質(zhì)量流量計是用密度計與容積流量直接相乘求得質(zhì)量流量的。
還有適用于明渠測流的各種堰式流量計、槽式流量計;適于大口徑測流的插入式流量計;測量層流流量的層流流量計;適于二相流測量的相關(guān)法流量計;以及激光法、核磁共振法流量計和多種示蹤法、稀釋法測流等。