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常用流量计特性应用与检测

1概述

    随着经济发展,工业自动化控制、能源计量、城市公用事业、环境保护工程等对流量测量的需求急剧增长,特别是微电子技术和计算机技术的飞跃发展,极大地推动流量仪表的改进,新型流量计不断涌现,至今已有近百种流量计投向市场,本文要点讨论几种常用流量仪表的特性应用及检测。

    本文按照目前***流行、***广泛的分类法,即分为:容积式流量计、差压式流量计、浮子流量计、涡轮流量计、电磁流量计、涡街流量计、超声流量计、质量流量计和插入式流量计来分别阐述各种流量计的原理、特性、应用概况及检测。

1.1容积式流量计

    容积式流量计,又称定排量流量计,简称PD流量计,在流量仪表中是精度***高的一类它利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个己知的体积部分,根据测量室逐次重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流体体积总量。

    容积式流量计按其测量元件分类,可分为椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、螺杆流量计、刮板流量计、旋转活塞流量计、往复活塞流量计、转筒式流量计、膜式气量计等。

优点:

(1)计量精度高;基本误差一般为士0.5%,且可达士0.2%或更高。

(2)安装管道条件对计一量精度没有影响;

(3)可用于高粘度液体的测量;

(4)范围度宽;一般为10: 15: 1,特殊可达30: 1;

(5)直读式仪表无需外部能源可直接获得累计总量,清晰明了,操作简便。

缺点:

(1)结果复杂,体积庞大;

(2)被测介质种类、口径、介质工作状态局限性较大(一般只适用中*********);

(3)不适用于高、低温场合(一般为一10 C-50 0C );

(4)大部分仪表只适用于洁净单相流体;

(5)产生噪声及振动。

应用概况:

    容积式流量计与差压式流量计、浮子流量计并列为三类使用量***大的流量计,由于自身特征常应用于石油、化工、涂料、医药、食品以及能源等工业部门计量昂贵介质总量。

1.2差压式流量计

    差压式流量计早在20世纪20年代,美国和欧洲开始大规模研究,进入80年代进一步完善,国际标准ISO-5167发布,90年代中后期,该流量计成为用量***广的流量测量仪表(50%-60%)。差压式流量计是根据安装于管道中流量检测件产生的差压,己知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来计算流量的仪表。

    差压式流量计由一次装置(检测件)和二次装置(差压转换和流量显示仪表)组成。通常以检测件形式对差压式流量计分类,如孔板流量计、文丘里流量计、均速管流量计等。

    二次装置为各种机械、电子、机电一体式差压计,差压变送***及流量显示仪表。它已发展为三化(系列化、通用化及标准化)程度很高的、种类规格庞杂的一大类仪表,它既可测量流量参数,也可测量其它参数(如压力、物位、密度等)o

    差压式流量计的检测件按其作用原理可分为:节流装置、水力阻力式、离心式、动压头式、动压头增益式及射流式几大类。

    检测件又可按其标准化程度分为二大类:标准的和非标准的。

    所谓标准检测件是只要按照标准文件设计、制造、安装和使用,无须经实流标定即可确定其流量值和估算测量误差。

    非标准检测件是成熟程度较差的,尚未列入国际标准中的检测件。

    差压式流量计是一类应用***广泛的流量计,在各类流量仪表中其使用量占居******。近年来,由于各种新型流量计的问世,它的使用量百分数逐渐下降,但目前仍是***重要的一类流量计。

优点:

(1)应用***多的孔板式流量计结构简单牢固,性能稳定可靠,使用寿命长,价格低廉;

(2)应用范围广泛,至今尚无任何一类流量计可与之相比拟;

(3)检测件与变送***、.显示仪表分别由不同厂家生产,便于规模经济生产。

缺点:

(1)测量精度普遍偏低;

(2)范围度窄,一般仅3:1~4:1

(3)现场安装条件要求高;

(4)压损大(指孔板、喷嘴等)

(5)变送***等引压管线多,易产生泄漏、堵塞、冻结及人为破坏。

    差压式流量计按结构分类:1、标准孔板;2、标准喷嘴;3、文丘里管;4、偏心孔板;5,整体孔板;

6、弯管;7、临界流节流装置;8、文丘里喷嘴。适用流体:单相流体,包括液、气、蒸汽、部分混相流,如气固、气液、液固等。工作状态:常压、高压、真空、常温、高温、低温。

1.3浮子流量计

    浮子流量计,又称转子流量计,是以浮子在垂直锥形管中升降,进行测量的体积流量仪表。

    浮子流量计是仅次于差压式流量计应用范围***宽广的一类流量计,特别在小、微流量方面有举足轻重的作用。

优缺点:

(1)玻璃管浮子流量计结构简单,价格低廉,使用方便,缺点是耐压力温度低,玻璃管易碎;

(2)适用于小管径和低流速;

(3)压力损失较低。

(4)有较宽的流量范围,一般为10: 1,缺点是精度低,主要作为直观流动指示或对精度要求不高的

现场指示仪表。

1.4涡轮流量计

    涡轮流量计,是叶轮式流量计中的主要品种,它一般由传感***和显示仪两部分组成,也可做成整体式。采用多叶片的转子(涡轮)感受流体平均流速,从而推导出流量或总量的仪表。

    涡轮流量计和容积式流量计、科氏质量流量计是重复性、精度***佳的产品,十大类型流量计之一,其产品已发展为多品种、多系列批量生产的规模。

优点:

(1)高精度,在所有流量计中,属于***准确的流量计(液体一般士0. 196一士0.596,气体范围士0.5%一士1.596);

(2)重复性好,短期达0.0596^-0.296,适用于贸易结算;

(3)无零点漂移,抗干扰能力好;

(4)范围度宽,可达40: 1-10: 1;

(5)结构紧凑,安装维护方便。

缺点:

(1)不能长期保持校准特性,检定周期短;

(2)流体物性(密度、粘度)对流量特性有较大影响。

(3)不适于脉动流和混相流;

(4)*********(DN50以下)性能难以提高。

应用概况:

    涡轮流量计在以下一些测量对象获得广泛应用:石油、有机液体、无机液、液化气、天然气和低温流体统在欧洲和美国,涡轮流量计在用量上是仅次于孔板流量计的天然计量仪表,仅荷兰在天然气管线上就采用了2600多台各种尺习‘,压力从0.8-6.SMPa的气体涡轮流量计,它们己成为优良的天然气计量仪表。

1.5电磁流量计

    电磁流量计是根据法拉弟电磁感应定律制成的一种测量导电性液体的仪表。

    电磁流量计有一系列优良特性,可以解决其它流量计不易应用的问题,如脏污流、腐蚀流的测量。

    70, 80年代电磁流量在技术上有重大突破,使它成为应用广泛的一类流量计,在流量仪表中其使用量百分数不断上升。

优点:

(1)测量通道是一段光滑直管,不会阻塞,适用于测量含固体颗粒的液固二相流体,如纸浆、煤水浆、矿浆、泥浆、污水等;

(2)不产生流量检测所造成的压力损失,节能效果好;

(3)所测得体积流量实际上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的明显影响;

(4)流量范围大,口径范围宽(通常为20: 1^50: 1);

(5)可应用腐蚀性流体。

缺点:

(1)不能测量电导率很低的液体,如石油制品和有机溶剂等;

(2)不能测量气体、蒸汽和含有较大气泡的液体;

(3)不能用于较高温度的液体。

应用概况:

    电磁流量计应用领域广泛,大口径仪表较多应用于给排水工程;中*********常用于固液双相等高要求或难测场合,如钢铁工业高炉风口冷却水控制,造纸工业测量纸浆液和黑液,化学工业的强腐蚀液,有色冶金工业的矿浆;J、口径、微*********常用一于医药工业、食品工业、生物化学等有卫生要求的场所。

1.6涡街流量计

    涡街流量计是在流体中安放一根非流线型游涡发生体,流体在发生体两侧交替地分离释放出两串规则地交错排列的游涡的仪表。

    涡街流量计按频率检出方式可分为:应力式、应变式、电容式、热敏式、振动体式、光电式及超声式等。

    涡街流量计一是属于***年轻的一类流量计,但其发展迅速,目前己成为通用的一类流量计。

优点:

(1)结构简单牢固,安装维护方便;

(2)适用流体种类多,如液体、气体、蒸汽和部分混相流体:

(3)精度较高(与差压式或浮子式比较),一般为士1%~2%;

(4)范围度宽,一般10: 120: 1;

(5)压损小,无零点漂移。

缺点:

(1)不适用于低雷诺数测量,故不适用于高粘度、低流速、*********使用;

(2)需一定长度的直管段;

(3)仪表系数较低(与涡轮流量计相比),一般用于DN300以下;

(4)仪表在脉动流、多相流中尚缺乏理论和实践验证。

应用概况:

    涡街流量计自20世纪70年代应用以来,由于一些突出的特点,受到用户欢迎,发展迅速。在水、空气、蒸汽等气、液流体的计量中广泛使用,特别是在蒸汽贸易计量中有逐步替代孔板的趋势。我市供热贸易计量中,涡街占80%以上,在众多流量计中,涡街的经济性较好,基本性能处于中等偏上水平,购置费用低于质量式、电磁式等,且安装、运行、维护费低于差压式、容积式、涡轮式等。

1.7超声流量计

    超声流量计是通过检测流体流动对超声束(或超声脉冲)的作用以测量流量的仪表。

    根据对信号检测的原理超声流量计可分为(1)传播时间法;(2)波束偏移法;(3)多普勒效应法;<4)相关法;(5)噪声法等。

    超声流量计和电磁流量计一样,因仪表流通通道未设置任何阻碍件,均属无阻碍流量计,是适于解决流量测量困难问题的一类流量计,特别在大口径流量测量方面有较突出的优点,近年来它是发展迅速的一类流量计之一。

优点:

(1)可作非接触式测量;

(2)为无流动阻挠测量,无压力损失;

(3)可测量非导电性液体,对无阻挠测量的电磁流量计是一种补充。

缺点:

(1)传播时问法只能用于清洁液体和气体;而多普勒法只能用于测量含有一定量异相的液体;

(2)多普勒法测量精度不高。

(3)外夹装式超声流量计一不能用于衬里或结垢太厚的管道或锈蚀严重的管道。

应用概况:

(1)传播时间法应用于清洁、单相液体和气体。典型应用有给水、工厂排放液、液化天然气等;

(2)多普勒法适用于异相含量不太高的双相流体,例如:未处理污水、工厂排放液、脏流程液;通常不

适用于非常清洁的液体。

2流量仪表的检定/校准

2.1检定的目的:流量仪表检测主要目的(1)开发研制的试验,确定仪表的性能;(2)产品出厂检

验,确保流量仪表、产品质量;(3)使用中首检和周期检定,确保流量仪表贸易结算***值准确可靠。

2.2检定的方法:检定方法可分为三种:直接比较测量法、间接测量法和综合测量法。

2.3检定装置:流量检定标准装置可分为:质量法、容积法、标准表法、钟罩法、体积管法以及临界喷嘴法等。

    静态容积法、水流量标准装置是发展历史***悠久,设计及工艺***完善的一种流量检验装置,是各国原始标准的主要类型,在流量检定中占主要的地位,广泛用于容积式、涡轮式、涡街式、超声波、电磁、质量流量计检定。

孔板主要用间接测量法检定。

3结论

    由上述可知,流量计发展到今天虽然己日趋成熟,但其种类仍然极其繁多,至今尚无一种对于任何场合都适用的流量计。

    每种流量计都有其适用范围,也都有局限性。这就要求我们:

(1)在选择仪表时,一定要熟悉仪表和被测对象两方面的情况,并要兼顾考虑其它因素,这样测量才会准确:

(2)努力研制新型仪表,使其在现有的基础上更加完善。


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