湖北南控儀表科技有限公司作者
測(cè)量流體流量的儀表統(tǒng)稱為流量計(jì),流量計(jì)是工業(yè)測(cè)量中重要的儀表之一。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,對(duì)流量測(cè)量的準(zhǔn)確度和范圍的要求越來(lái)越高,為了適應(yīng)各種用途,各種類型的流量計(jì)相繼問(wèn)世。目前已投入使用的流量計(jì)已超過(guò)100種。那么流量計(jì)分哪些種類呢,常用的分類方法有很多,我們這里按流量計(jì)的結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行分類一下。
1.容積式流量計(jì)
容積式流量計(jì),又稱定排流量計(jì),在流量?jī)x表中是精度很高的一類。它利用機(jī)械測(cè)量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個(gè)已知的體積部分,根據(jù)測(cè)量室逐次重復(fù)地充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來(lái)測(cè)量流體體積總量。常用的有橢圓齒輪流量計(jì),腰輪流量計(jì)等。
2.葉輪式流量計(jì)
葉輪式流量計(jì)的工作原理是將葉輪置于被測(cè)流體中,受流體流動(dòng)的沖擊而旋轉(zhuǎn),以葉輪旋轉(zhuǎn)的快慢來(lái)反映流量的大小。典型的葉輪式流量計(jì)是水表和渦輪流量計(jì),其結(jié)構(gòu)可以是機(jī)械傳動(dòng)輸出式或電脈沖輸出式。一般機(jī)械式傳動(dòng)輸出的水表準(zhǔn)確度較低,誤差約±2%,但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,造價(jià)低,國(guó)內(nèi)已批量生產(chǎn),并標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化。電脈沖信號(hào)輸出的渦輪流量計(jì)的準(zhǔn)確度較高,一般誤差為0.5%。常用有液體渦輪流量計(jì)氣體渦輪流量計(jì)等。
3.差壓式流量計(jì)
差壓式流量計(jì)由一次裝置和二次裝置組成.一次裝置稱流量測(cè)量元件,它安裝在被測(cè)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。二次裝置稱顯示儀表。它接收測(cè)量元件產(chǎn)生的差壓信號(hào),并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的流量進(jìn)行顯示.差壓流量計(jì)的一次裝置常為節(jié)流裝置或動(dòng)壓測(cè)定裝置(孔板 均速管等)。二次裝置為各種電子式、組合式差壓計(jì)配以流量顯示儀表.差壓計(jì)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,以使流量刻度線性化。多數(shù)儀表還設(shè)有流量積算裝置,以顯示累積流量,以便經(jīng)濟(jì)核算。這種利用差壓測(cè)量流量的方法歷史悠久,比較成熟,世界各國(guó)一般都用在比較重要的場(chǎng)合,約占各種流量測(cè)量方式的70%。發(fā)電廠主蒸汽、給水、凝結(jié)水等的流量測(cè)量都采用這種表計(jì)。常用的主要有孔板流量計(jì),阿牛巴,威力巴等
4.變面積式流量計(jì)
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(dāng)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(jì)的通流截面積隨浮子高度不同而異,而浮子穩(wěn)定不動(dòng)時(shí)上下部分的壓力差相等,因此該型流量計(jì)稱變面積式流量計(jì)或等壓降式流量計(jì)。該式流量計(jì)的典型儀表是轉(zhuǎn)子(浮子)流量計(jì)。
5.沖量式流量計(jì)
利用沖量定理測(cè)量流量的流量計(jì)稱沖量式流量計(jì),多用于測(cè)量顆粒狀固體介質(zhì)的流量,還用來(lái)測(cè)泥漿、結(jié)晶型液體和研磨料等的流量。流量測(cè)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(jì),其測(cè)量原理是當(dāng)被測(cè)介質(zhì)從一定高度h自由下落到有傾斜角 的檢測(cè)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(cè)量這個(gè)水平分力即可反映質(zhì)量流量的大小。按信號(hào)的檢測(cè)方式,該型流量計(jì)分位移檢測(cè)型和直接測(cè)力型。常用的如沖板流量計(jì)。
6.電磁流量計(jì)
電磁流量計(jì)是應(yīng)用導(dǎo)電體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)又和流量大小成正比,通過(guò)測(cè)電動(dòng)勢(shì)來(lái)反映管道流量的原理而制成的。其測(cè)量精度和靈敏度都較高。工業(yè)上多用以測(cè)量水、礦漿等介質(zhì)的流量,應(yīng)用廣泛??蓽y(cè)管徑達(dá)2m,而且壓損極小。但導(dǎo)電率低的介質(zhì)則不能應(yīng)用。
7.超聲波流量計(jì)
超聲波流量計(jì)是基于超聲波在流動(dòng)介質(zhì)中傳播的速度等于被測(cè)介質(zhì)的平均流速和聲波本身速度的幾何和的原理而設(shè)計(jì)的。它也是由測(cè)流速來(lái)反映流量大小的。超聲波流量計(jì)雖然在70年代才出現(xiàn),但由于它可以制成非接觸型式,并可與超聲波水位計(jì)聯(lián)動(dòng)進(jìn)行開(kāi)口流量測(cè)量,對(duì)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(jì)。常用的有外夾式超聲波,插入式超聲波,管道式超聲波流量計(jì)等
8.流體振蕩式流量計(jì)
流體振蕩式流量計(jì)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(shè)計(jì)的.當(dāng)通流截面一定時(shí),流速與導(dǎo)容積流量成正比。因此,測(cè)量振蕩頻率即可測(cè)得流量.這種流量計(jì)是70年代開(kāi)發(fā)和發(fā)展起來(lái)的.由于它兼有無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件和脈沖數(shù)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(jì)、旋進(jìn)旋渦流量計(jì)等。
9.質(zhì)量流量計(jì)
質(zhì)量流量計(jì)分直接式和間接式兩種。直接式質(zhì)量流量計(jì)利用與質(zhì)量流量直接有關(guān)的原理進(jìn)行測(cè)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(yīng)式和科里奧利力式等質(zhì)量流量計(jì)。間接式質(zhì)量流量計(jì)是用密度計(jì)與容積流量直接相乘求得質(zhì)量流量的。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,流動(dòng)工質(zhì)的溫度、壓力等運(yùn)行參數(shù)不斷提高,在高溫高壓的情況下, 由于材質(zhì)和結(jié)構(gòu)等方面的原因,直接式質(zhì)量流量計(jì)的應(yīng)用遇到困難,而間接式質(zhì)量流量計(jì)由于密度計(jì)受濕度和壓力適用范圍的限制,往往也不好實(shí)際應(yīng)用。因此,在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛采用的是溫度壓力補(bǔ)償式質(zhì)量流量計(jì)??砂阉醋饕环N間接式質(zhì)量流量計(jì),不是配用密度計(jì),而是利用溫度、壓力與密度間的關(guān)系,用溫度、壓力信號(hào)經(jīng)函數(shù)運(yùn)算為密度信號(hào),與容積流量相乘而得到質(zhì)量流量.目前溫度、壓力補(bǔ)償式質(zhì)量流量計(jì)雖已實(shí)用化,但當(dāng)被測(cè)介質(zhì)參數(shù)變化范圍很大或很迅速時(shí),正確地補(bǔ)償將很困難或不可能,因此進(jìn)一步研究在實(shí)際生產(chǎn)中適用的質(zhì)量流量計(jì)和密度計(jì)還是一個(gè)課題。
除上述的流量計(jì)外還有適用于明渠測(cè)流的各種堰式流量計(jì)、槽式流量計(jì);適于大口徑測(cè)流的插入式流量計(jì);測(cè)量層流流量的層流流量計(jì);適于二相流測(cè)量的相關(guān)法流量計(jì);以及激光法、核磁共振法流量計(jì)和多種示蹤法、稀釋法測(cè)流等。隨著科技的發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用需要,新型流量計(jì)將不斷涌現(xiàn)流量計(jì)的類型將更為齊全。
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