10種流量計儀器的原理和特點
1.孔板流量計
工作原理:當(dāng)流體充滿管道,流經(jīng)管道中的節(jié)流裝置時,流束會局部收縮,使流量增大,靜壓降低,所以節(jié)流元件前后會產(chǎn)生壓降,即壓差。介質(zhì)的流量越大,節(jié)流元件前后就會產(chǎn)生越大的壓差,因此孔板流量計可以通過測量壓差來測量流體流量。這種測量方法是基于能量守恒定律和流量連續(xù)定律。
特點:①節(jié)流裝置結(jié)構(gòu)簡單牢固,性能穩(wěn)定可靠,使用壽命長,價格低廉;②適用范圍廣,可測量所有單相流量,也可應(yīng)用部分混合相流量;③標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置無需實際流量校準(zhǔn)即可投入使用;④一體式孔板安裝更簡單,可直接與差壓變送器和壓力變送器連接,無需壓力管。
2.電磁流量計
原理:基于法拉第電磁感應(yīng)定律。在電磁流量計中,測量管中的導(dǎo)電介質(zhì)相當(dāng)于法拉第測試中的導(dǎo)電金屬棒。上下兩端的兩個電磁線圈產(chǎn)生恒磁。當(dāng)導(dǎo)電介質(zhì)流動時,會產(chǎn)生感應(yīng)電壓。管道內(nèi)的兩個電極測量感應(yīng)電壓。測量管通過絕緣內(nèi)襯(橡膠、聚四氟乙烯等)與流體和測量電極電磁隔離。).
特點:①雙向測量系統(tǒng);②傳感器要求的直管段較短,長度為管徑的5倍。③壓力損失?、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主要用于污水處理。
3.渦輪流量計
工作原理:在一定的流量范圍內(nèi),渦輪的轉(zhuǎn)速與流體的流量成正比。流體帶動渦輪旋轉(zhuǎn),渦輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電脈沖,由二次表顯示數(shù)據(jù),反映流體速度。
特點:①抗雜質(zhì)能力強;②抗電磁干擾和抗振動能力強;③其結(jié)構(gòu)和原理簡單方便維修;④幾乎沒有壓力損失,節(jié)省功耗。
4.文丘里流量計
工作原理:流體流經(jīng)文丘里流量計管路中的節(jié)流閥時,流速在文丘里節(jié)流閥出口處形成局部搜索,導(dǎo)致流速增大,靜壓差減小。文丘里流量計前后產(chǎn)生靜壓差。流體流量越大,靜壓差越大。根據(jù)壓差測量流量。
特點:沒有磨損和結(jié)垢問題,同時能有一定的整流功能,測量精度和穩(wěn)定性高。
5.橢圓齒輪流量計
工作原理:當(dāng)被測液體通過管道進(jìn)入流量計時,進(jìn)出口的壓力差帶動一對齒輪不斷轉(zhuǎn)動,由第一個月形腔測量的液體不斷輸送到出口。橢圓齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)和每次位移的四倍的乘積就是被測液體的總量。
特點:流量測量與流體的流動狀態(tài)無關(guān);介質(zhì)的粘度越大,從齒輪和測量空間之間的間隙泄漏的量就越小。因此,核試驗介質(zhì)的粘皮越大,泄漏誤差越小,更有利于測量。橢圓齒輪流量計測量精度高,適用于測量高粘度介質(zhì)的流量,但不適用于含有固體顆粒的流體(固體顆粒會堵塞齒輪,無法測量流量)。如果被測液體介質(zhì)中混有氣體,也會造成測量誤差。
6.轉(zhuǎn)子流量計
工作原理:測量流體流量時,被測流體從錐形管的下端流入,流體的流動沖擊轉(zhuǎn)子并對其產(chǎn)生作用力。當(dāng)流量足夠大時,產(chǎn)生的力將轉(zhuǎn)子抬起。同時,被測流體流經(jīng)轉(zhuǎn)子和錐形管壁之間的環(huán)形部分。這時作用在轉(zhuǎn)子上的力有三個:流體對轉(zhuǎn)子的動壓、轉(zhuǎn)子在流體中的浮力和轉(zhuǎn)子本身的重力。當(dāng)流量計垂直安裝時,轉(zhuǎn)子的重心將與錐體的軸線重合,作用在轉(zhuǎn)子上的三個力都在平行于錐體軸線的方向上。當(dāng)這三個力達(dá)到平衡時,轉(zhuǎn)子就會平穩(wěn)地漂浮在圓錐體中的某個位置。對于給定的轉(zhuǎn)子流量計,轉(zhuǎn)子的尺寸和形狀已經(jīng)確定,因此已知其在流體中的浮力和自重是恒定的,只有浮子上的流體動壓隨流速而變化。因此,當(dāng)來流速度變大或變小時,轉(zhuǎn)子會向上或向下運動,相應(yīng)位置的過流截面積也會發(fā)生變化,直到流速在相應(yīng)的速度下趨于平衡,轉(zhuǎn)子才會穩(wěn)定在新的位置。對于給定的轉(zhuǎn)子流量計,轉(zhuǎn)子在錐體中的位置與流經(jīng)錐體的流體的流速之間存在一一對應(yīng)關(guān)系。
特點:具有結(jié)構(gòu)簡單、直觀、壓力損失小、方便等特點。轉(zhuǎn)子流量計適用于測量直徑d
7.腰輪流量計
工作原理:當(dāng)流體通過流量計時,在流量計進(jìn)出口流體壓差的作用下,兩個腰輪會正向轉(zhuǎn)動。測量室內(nèi)的液體不斷進(jìn)出,只需知道測量室的容積和腰輪的轉(zhuǎn)動次數(shù),就可以計算出流體的流量。
特點:適用于各種清洗液的流量測量,特別適用于油的計量,也可做成流量計測量氣體。其計算精度高,可達(dá)0.1-0.5,壓力損失小,測量范圍大。
雙轉(zhuǎn)子流量計
工作原理:進(jìn)出口的小壓差驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。同時,雖然同一截面上每個轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動力矩不同,但兩個轉(zhuǎn)子在所有截面上的轉(zhuǎn)動力矩之和是相等的。所以兩個轉(zhuǎn)子分別以相同的轉(zhuǎn)速和扭矩旋轉(zhuǎn),排量平衡無脈動。螺桿轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈可以輸出8倍的空腔容積。因此,轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速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)通過磁耦合傳輸?shù)絻x表計數(shù)器,顯示通過流量計(通過管道)的流量。
特點:①適用于稀油、輕油、重油、含砂量和含水量大的原油,被測液體粘度范圍大;②通過流量計的液體流量大;③壽命長、精度高、可靠性高;④內(nèi)壓損失極小;⑤可以直接連接到計算機網(wǎng)絡(luò)。
8.目標(biāo)流量計
工作原理:流體流動時,對靶板施加一個力,使靶板產(chǎn)生輕微的位移。排量和流量有關(guān),流量是根據(jù)排量和流量的關(guān)系計算出來的。
特點:①整個儀器結(jié)構(gòu)牢固,無運動部件,插入式結(jié)構(gòu),拆卸方便;②各種防腐和耐高低溫材料(如哈氏合金、鈦等。)可以選擇;③整機可全密封無死角(焊接形式),無任何泄漏點,可承受42MPa高壓;④儀器配有自檢程序,故障現(xiàn)象一目了然;⑤傳感器不與被測介質(zhì)接觸,無零件磨損,使用安全可靠;⑥能準(zhǔn)確測量常溫、高溫500度和低溫-200度各種工況下的氣體和液體流量。
9.超聲波流量計
原理:超聲波流量計是通過檢測流體流動對超聲波的影響來測量液體流量的,它采用的是“時差法”。首先,探頭1用于發(fā)射信號,該信號在穿過管壁1、流體和管壁2之后由另一側(cè)的探頭2接收;當(dāng)探頭1發(fā)出信號時,探頭2也發(fā)出同樣的信號,該信號經(jīng)過管壁2、流體和管壁1后被探頭1接收。因為流速的存在,兩個時間有時間差,所以可以根據(jù)時間差得出流速,進(jìn)而得出流量值。
工作特點:可以測量常規(guī)管道的流量,也可以測量不易觀察和觸摸的管道的流量;它不僅可以測量常規(guī)流體的流量,還可以測量具有強腐蝕性、放射性、易燃易爆特性的流體的流量。然而,超聲波流量計限制了被測流體的溫度范圍。目前國內(nèi)的超聲波流量計只能用于測量200℃以下的流體。而且超聲波流量計的測量電路相當(dāng)復(fù)雜,對測量電路要求較高。
10.噴嘴流量計
工作原理:噴嘴的測量原理是基于流體力學(xué)的節(jié)流原理。當(dāng)它們流經(jīng)管道中的噴嘴時,流速會在噴嘴處局部收縮,使流速加快,靜壓降低。因此,噴嘴前后會產(chǎn)生壓降或壓差。介質(zhì)流量越大,噴嘴前后產(chǎn)生的壓力差越大。因此,可以通過測量壓差來測量流體流量。
特點:①結(jié)構(gòu)簡單,安裝方便;②噴嘴的壓力損失比孔板小,要求直管段長度短;③無需實流驗證,性能穩(wěn)定;④能承受高溫高壓和沖擊;⑤耐腐蝕性優(yōu)于孔板,使用壽命長;⑥精度高,重復(fù)性好,流出系數(shù)穩(wěn)定;⑦圓弧結(jié)構(gòu)設(shè)計,可測量各種液體、氣體、蒸汽和各種臟介質(zhì);⑧整體鍛造加工技術(shù)成本較高。
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