流量儀表又稱為流量計(英文:flowmeter) ,常用的流量儀表有 1. 電磁流量計; 2. 渦街流量計; ⒊ 浮子流量計 ⒋ 科氏力質量流量計; ⒌ 熱式(氣體)質量流量計; ⒍ 超聲波流量計; ⒎ 渦輪流量計。主要應用於工業生產過程,能源計量 ,環境保護工程 交通運輸, 生物技術, 科學實驗, 海洋氣象,江河湖泊等領域。
1、流量儀表的單位和刻度
1.1 流量按如下單位表示:
體積流量用 m 3 /h、l/h;
質量流量用 kg/h、t/h;
標準狀態下,氣體體積流量用 Nm 3 /h(0 ℃、0.101325 MPa)。
1.2 兩種可供選擇的刻度
1.2.1 方根刻度範圍:(滿刻度讀數為 0~10 方根)
(1)最大流量的刻度讀數不應超過 9.5;
(2)正常流量的刻度讀數應為 6.0~8.5,最好在 7;
(3)最小流量的刻度讀數不應小於 3。對於智能變送器/就地差壓指示,不小於 2;
(4)如果為了增加測量範圍,可采用兩個變送器,組成寬量程流量測量回路。此時,第一個變送器的最大差壓範圍不小於 50kPa,第二個變送器的差壓範圍不小於 5 kPa。最小流量的方根讀數不小於 1。如有可能,這種情況下使用渦街流量計替代差壓變送器。
1.2.2 線性刻度範圍:(滿刻度讀數為 0 %~100 %線性)
(1)最大流量的刻度讀數不應超過 90 %;
(2)正常流量的刻度讀數應為 40 %~70 %,最好為 50 %;
(3)最小流量的刻度讀數不應小於 10 %。1.2 遠傳差壓式水位測量裝置。
2、流量儀表的選型
流量測量優先采用節流裝置配差壓變送器的方式,也可以根據工藝條件、精度要求、當地規範等因素選擇其他類型流量計。
用於貿易交接等工況的流量計,其精度不應低於 0.2 %(測量值);用於內部結算、裝置間物料平衡等工況的流量計,其精度不應低於 0.5 %(測量值)。
2.1 差壓式流量計的選擇
2.1.1 標準節流裝置
(1)一般流體的流量測量, 選用標準節流裝置, 包括同心孔板、文丘裏、流量噴嘴等。
(2)流體雷諾數在 10000 以上時,節流裝置一般情況首先選用同心、銳邊孔板;除非工藝有特殊要求,盡量避免使用非同心孔板,偏心孔板和圓缺孔板;
(3)法蘭取壓孔板的安裝管道最小尺寸為 DN50(2″);
(4)對於工藝管線小於 DN50(2″)的可以使用角接取壓的內藏孔板,內藏孔板應帶直管段(上遊 15D,下遊 5D),采用製造廠標準;
(5)對於永久壓損要求很低情況,可以使用流量噴嘴或文丘裏管。在孔板的直管段長度不夠的情況下,可以選用文丘裏管。
2.1.2 非標準節流裝置
特殊情況下的流體流量測量可選用除同心孔板、文丘裏、流量噴嘴之外的非標準節流裝置,規定如下:
(1)被測介質為幹淨的氣體、液體,雷諾數在 10000~100000時,可選用 1/4 圓噴嘴;
(2)被測介質為幹淨的氣體、液體,雷諾數在 10000~300000時,可選用雙重孔板;
(3)管徑大於 DN100(4″),被測介質粘度低,且含有固體微粒,在孔板前後可能積存沉澱物時,可選用偏心孔板;
(4)管徑大於 DN100(4″),測量液體粘度低,含有氣體或氣體中含有凝液的介質,或液體中含有固體顆粒的介質時,可選用圓缺孔板;
(5)測量高粘度、 低雷諾數(低至 500, 或製造廠建議)的流體,如原油、油漿、渣油、瀝青等可選用楔型流量計,尺寸為DN40(1-1/2″)到 DN600(24″);
(6)無懸浮物的潔淨氣體、液體、蒸汽的微小流量,測量精度等級要求不高時,可選用內藏孔板差壓變送器;
(7)均速皮托管/阿紐巴可以用於低壓損, 非關鍵場合的潔淨介質;
(8)四分之一圓孔板可以用於雷諾數小於 10000 的潔淨介質;
(9)孔板法蘭最低壓力等級為 ASME B16.5 Class 300lb。
2.2 電磁流量計
在煉油、化工生產中,公用工程部分的有些液體(如循環水及生活用水等)介質具有導電性,因而可以應用電磁感應的方法來測量流量,電磁流量計的特點具有能夠測量酸、堿、鹽溶液以及含有固體顆粒(如泥漿)或纖維流量的測量。
2.2.1 測量原理
根據法拉第電磁感應定律製造的用來測量管內導電介質體積流量的感應式儀表。主要組成:電磁流量計的結構主要由磁路係統、測量導管、電極、外殼、襯裏和轉換器等部分組成。如圖 1所示,在一段用非導磁材料做成的管道外麵,安裝有一對磁極 N和 S,用以產生磁場,當導電液體(不小於 10-5~10-61/cm.? 即不小於水的導電率)流過管道時, 因流體切割磁力線而產生了感應電勢 E(根據發電機原理)。 此感應電勢由與磁極垂直方向的兩個電極引出。當磁場強度 H 不變,管道直徑一定時,這個感應電勢的大小僅與液體的流速有關,而與其它因素無關。電動勢 E 正比於磁通量密度 H,測量管內徑 D 與平均流速 V 的乘積。電動勢 E(流量信號)由電極檢出並通過電纜送至轉換器。 轉化器將流量信號放大處理後,可顯示流體流量,並能輸出脈衝、模擬電流等信號,用於流量的控製和調節。

感應電勢的大小由下式決定:
E=KHDV (1)
式中:E—為感應電勢即電極間的信號電壓(v)
H—磁場強度
D—測量管內徑(m),即導體垂直切割磁力線的長度;
V—平均流速(m/s)。
管道內體積流量計算公式:
Q=1/4πD2V (2)
將(2)式代入式(1)便得:
E=4KHQ/πD=kQ
式中 k=4KH/πD 為儀表常數。
式(1)中 K、D 為常數,由於勵磁電流是恒流的,故 H 也是常數,則由 E=kQ 可知,體積流量 Q 與信號電壓 E-成正比,即流速感應的信號電壓 E 與體積 Q 成線性關係。因此,隻要測量出E就可確定流量 Q, 這是電磁流量計的基本工作原理。 由 E=KHDV 可知,其輸出信號不受被測液體物理性質的影響(如溫度、壓力、粘度)。因此說電磁流量計是一種真正的體積流量計。
2.2.2 優缺點
zhiyaoyongputongdeshuishijibiaodinghoujiukeyiceliangqitarenhedaodianliutijiezhidetijiliuliang,erbuxuyaorenhexiuzheng。zheshidianciliuliangjideyituchuyoudian。lingwai,celiangguanneiwuhuodongjizuliubujian,yincijihumeiyouyalisunshi,bingqieyouhengaodekekaoxing。zuidaliuliangyuzuixiaoliuliangdebizhiyibanwei 20∶1以上,電磁流量計測量範圍度大,通常為 20∶1~50∶1,可(ke)選(xuan)流(liu)量(liang)範(fan)圍(wei)寬(kuan)。電(dian)磁(ci)流(liu)量(liang)計(ji)具(ju)有(you)顯(xian)著(zhu)的(de)優(you)點(dian),但(dan)也(ye)有(you)些(xie)缺(que)點(dian),主(zhu)要(yao)是(shi)在(zai)液(ye)體(ti)中(zhong)所(suo)感(gan)應(ying)出(chu)的(de)電(dian)勢(shi)數(shu)值(zhi)很(hen)小(xiao),所(suo)以(yi)要(yao)引(yin)入(ru)放(fang)大(da)係(xi)數(shu)很(hen)大(da)的(de)放(fang)大(da)器(qi)由(you)此(ci)造(zao)成(cheng)測(ce)量(liang)係(xi)統(tong)很(hen)複(fu)雜(za)、chengbengao,bingqiehenrongyishouwaijiediancichangganraodeyingxiang,zaishiyongbuqiadangshihuidadadiyingxiangyibiaodejingdu。dianciliuliangjibunengceliangfeidaodianyetideliuliang,yebunengceliangqitihezhengqideliuliang。zaishiyongzhongyaozhuyiweihu,fangzhidianjiyuguandaojianjueyuandepohuai。
2.3 質量流量計
質zhi量liang流liu量liang計ji的de測ce量liang方fang法fa,可ke分fen為wei間jian接jie測ce量liang和he直zhi接jie測ce量liang兩liang類lei。工gong程cheng中zhong一yi般ban用yong直zhi接jie式shi。直zhi接jie式shi質zhi量liang流liu量liang計ji的de輸shu出chu信xin號hao直zhi接jie反fan映ying質zhi量liang流liu量liang,其qi測ce量liang不bu受shou流liu體ti的de溫wen度du、壓力、密度變化的影響。直接式質量流量計有許多種形式。常用有以下兩種測量方式:
2.3.1 熱式質量流量計
熱式質量流量計的基本原理是利用外部熱源對管道內的被測流體加熱,熱能隨流體一起流動,通過測量因流體流動而造成的熱量(溫度)變化來反映出流體的質量流量。
2.3.2 科裏奧利質量流量計
測量原理:ruguozaiguanzitongbuzhendongdetongshi,jiangliutidaoruguannei,shizhiyanguanneixiangqianliudong,zeguanzijiangqiangpoliutiyuzhiyiqishangxiazhendong。liutiweilefankangzhezhongqiangpozhendong,huigeiguanziyigeyuqiliudongfangxiangchuizhidefanzuoyongli,zaizhezhongbeijiaozuokeliaolixiaoyinglidezuoyongxia,guanzidezhendongbutongbule,rukouduanguanyuchukouduanguanzaizhendongdeshijianxianhoushanghuichuxianchayi,(差異是由於入口段和出口段流體流向是相反的),zhejiaozuoxiangweishijiancha。zhezhongchayiyuliuguoguanzideliutizhiliangliuliangdedaxiaochengzhengbi。ruguotongguodianlunengjiancechuzhezhongshijianchayidedaxiao,zejiunengjiangzhiliangliuliangdedaxiaogeiquedingle。zhezhongliuliangjibeichengzuokeliaolizhijiezhiliangliuliangji,tayushijieshangmuqianzaiyongdejishizhongchangguirongjishiliuliangjidezuidabutongshitacedezhiliangdedaxiao,shiyongdedanweishi kg/h。用質量(如千克)作單位的流量計比用容積(如立升或立方米)作單位的容積式流量計要準確和恒定。因為質量是遵循守恒定律的。
科裏奧利質量流量計(簡稱科氏力流量計),是(shi)一(yi)種(zhong)利(li)用(yong)流(liu)體(ti)在(zai)振(zhen)動(dong)管(guan)中(zhong)流(liu)動(dong),而(er)產(chan)生(sheng)與(yu)質(zhi)量(liang)流(liu)量(liang)成(cheng)正(zheng)比(bi)的(de)科(ke)裏(li)奧(ao)利(li)力(li)的(de)原(yuan)理(li)來(lai)直(zhi)接(jie)測(ce)量(liang)質(zhi)量(liang)流(liu)量(liang)的(de)儀(yi)表(biao)。科(ke)氏(shi)力(li)原(yuan)理(li)的(de)質(zhi)量(liang)流(liu)量(liang)計(ji),可(ke)以(yi)按(an)以(yi)下(xia)特(te)點(dian)分(fen)類(lei):
測量管的數量:單管式,雙管式,多管式。單管式一般應用於小流量,或針對一般物料中有懸浮物等測量;多管式較為少見過;雙管式是最常見的。
測量管形狀:直管式,U 型管式,? 管式,微彎管式等。
儀表結構:一體式,分體式。
供電方式:二線製,四線製。
測量管保溫方式:普通型、保溫隔熱型、伴熱型(高溫用)。
優點:科裏奧利質量流量計直接測量質量流量,有很高的測量精度。
可測量流體範圍廣泛,包括高粘度的各種液體、含有固形物的漿液、含有微量氣體的液體、有足夠密度的中高壓氣體。測量管的振動幅小, 可視作非活動件, 測量管路內無阻礙件和活動件。
對(dui)應(ying)對(dui)迎(ying)流(liu)流(liu)速(su)分(fen)布(bu)不(bu)敏(min)感(gan),因(yin)而(er)無(wu)上(shang)下(xia)遊(you)直(zhi)管(guan)段(duan)要(yao)求(qiu)。測(ce)量(liang)值(zhi)對(dui)流(liu)體(ti)粘(zhan)度(du)不(bu)敏(min)感(gan),流(liu)體(ti)密(mi)度(du)變(bian)化(hua)對(dui)測(ce)量(liang)值(zhi)得(de)值(zhi)的(de)影(ying)響(xiang)微(wei)小(xiao)。可(ke)做(zuo)多(duo)參(can)數(shu)測(ce)量(liang),如(ru)同(tong)期(qi)測(ce)量(liang)密(mi)度(du),並(bing)由(you)此(ci)派(pai)生(sheng)出(chu)測(ce)量(liang)溶(rong)液(ye)中(zhong)溶(rong)質(zhi)所(suo)含(han)的(de)濃(nong)度(du)。
缺點:科裏奧利質量流量計不能用於測量低密度介質和低壓氣體;液體中含氣量超過某一限製(按型號而異)huixianzhezhuyingxiangceliangzhi。keliaolizhiliangliuliangjiduiwaijiezhendongganraojiaoweimingan,weifangzhiguandaozhendongyingxiang,dabufenxinghaokeliaolizhiliangliuliangjideliuliangchuanganqianzhuanggudingyaoqiujiaogao。bunengyongyujiaodaguanjing,muqianshangjuxianyu 150(200)mm以下。測量管內壁磨損腐蝕或沉積結垢會影響測量精度,尤其對薄壁管測量管的科裏奧利質量流量計更為顯著。
2.4 超聲波流量計
2.4.1 測量原理及組成
超聲波流量計是通過檢測流體流動對超聲束(或超聲脈衝)的作用以測量流量的儀表。超聲波流量計由超聲波換能器、電(dian)子(zi)線(xian)路(lu)及(ji)流(liu)量(liang)顯(xian)示(shi)和(he)累(lei)積(ji)係(xi)統(tong)三(san)部(bu)分(fen)組(zu)成(cheng)。超(chao)聲(sheng)波(bo)發(fa)射(she)換(huan)能(neng)器(qi)將(jiang)電(dian)能(neng)轉(zhuan)換(huan)為(wei)超(chao)聲(sheng)波(bo)能(neng)量(liang),並(bing)將(jiang)其(qi)發(fa)射(she)到(dao)被(bei)測(ce)流(liu)體(ti)中(zhong),接(jie)收(shou)器(qi)接(jie)收(shou)到(dao)的(de)超(chao)聲(sheng)波(bo)信(xin)號(hao),經(jing)電(dian)子(zi)線(xian)路(lu)放(fang)大(da)並(bing)轉(zhuan)換(huan)為(wei)代(dai)表(biao)流(liu)量(liang)的(de)電(dian)信(xin)號(hao)供(gong)給(gei)顯(xian)示(shi)和(he)積(ji)算(suan)儀(yi)表(biao)進(jin)行(xing)顯(xian)示(shi)和(he)積(ji)算(suan)。 這樣就實現了流量的檢測和顯示。
2.4.2 優、缺點
優點:超(chao)聲(sheng)波(bo)流(liu)量(liang)計(ji)是(shi)一(yi)種(zhong)非(fei)接(jie)觸(chu)式(shi)儀(yi)表(biao),它(ta)既(ji)可(ke)以(yi)測(ce)量(liang)大(da)管(guan)徑(jing)的(de)介(jie)質(zhi)流(liu)量(liang)也(ye)可(ke)以(yi)用(yong)於(yu)不(bu)易(yi)接(jie)觸(chu)和(he)觀(guan)察(cha)的(de)介(jie)質(zhi)的(de)測(ce)量(liang)。它(ta)的(de)測(ce)量(liang)準(zhun)確(que)度(du)很(hen)高(gao),幾(ji)乎(hu)不(bu)受(shou)被(bei)測(ce)介(jie)質(zhi)的(de)各(ge)種(zhong)參(can)數(shu)的(de)幹(gan)擾(rao),尤(you)其(qi)可(ke)以(yi)解(jie)決(jue)其(qi)它(ta)儀(yi)表(biao)不(bu)能(neng)測(ce)量(liang)的(de)強(qiang)腐(fu)蝕(shi)性(xing)、非導電性、放射性及易燃易爆介質的流量測量問題。
缺點:現(xian)今(jin)所(suo)存(cun)在(zai)的(de)缺(que)點(dian)主(zhu)要(yao)是(shi)可(ke)測(ce)流(liu)體(ti)的(de)溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei)受(shou)超(chao)聲(sheng)波(bo)換(huan)能(neng)鋁(lv)及(ji)換(huan)能(neng)器(qi)與(yu)管(guan)道(dao)之(zhi)間(jian)的(de)耦(ou)合(he)材(cai)料(liao)耐(nai)溫(wen)程(cheng)度(du)的(de)限(xian)製(zhi),以(yi)及(ji)高(gao)溫(wen)下(xia)被(bei)測(ce)流(liu)體(ti)傳(chuan)聲(sheng)速(su)度(du)的(de)原(yuan)始(shi)數(shu)據(ju)不(bu)全(quan)。目(mu)前(qian)我(wo)國(guo)隻(zhi)能(neng)用(yong)於(yu)測(ce)量(liang) 200 ℃以(yi)下(xia)的(de)流(liu)體(ti)。另(ling)外(wai),超(chao)聲(sheng)波(bo)流(liu)量(liang)計(ji)的(de)測(ce)量(liang)線(xian)路(lu)比(bi)一(yi)般(ban)流(liu)量(liang)計(ji)複(fu)雜(za)。這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei),一(yi)般(ban)工(gong)業(ye)計(ji)量(liang)中(zhong)液(ye)體(ti)的(de)流(liu)速(su)常(chang)常(chang)是(shi)每(mei)秒(miao)幾(ji)米(mi),而(er)聲(sheng)波(bo)在(zai)液(ye)體(ti)中(zhong)的(de)傳(chuan)播(bo)速(su)度(du)約(yue)為(wei) 1500 m/s 左右,被測流體流速(流量)變化帶給聲速的變化量最大也是 10 -3 數量級。若要求測量流速的準確度為 1 %,則對聲速的測量準確度需為 10 -5 ~10 -6 數(shu)量(liang)級(ji),因(yin)此(ci)必(bi)須(xu)有(you)完(wan)善(shan)的(de)測(ce)量(liang)線(xian)路(lu)才(cai)能(neng)實(shi)現(xian),這(zhe)也(ye)正(zheng)是(shi)超(chao)聲(sheng)波(bo)流(liu)量(liang)計(ji)隻(zhi)有(you)在(zai)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)技(ji)術(shu)迅(xun)速(su)發(fa)展(zhan)的(de)前(qian)題(ti)下(xia)才(cai)能(neng)得(de)到(dao)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)的(de)原(yuan)因(yin)。
流量儀表測量是自動化儀表的一部分, 是(shi)工(gong)廠(chang)自(zi)動(dong)化(hua)的(de)基(ji)礎(chu),是(shi)穩(wen)定(ding)工(gong)藝(yi)過(guo)程(cheng)運(yun)行(xing)的(de)重(zhong)要(yao)保(bao)證(zheng)。所(suo)以(yi)正(zheng)確(que)的(de)選(xuan)型(xing)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao),用(yong)戶(hu)在(zai)選(xuan)用(yong)流(liu)量(liang)儀(yi)表(biao)時(shi)應(ying)充(chong)分(fen)掌(zhang)握(wo)測(ce)量(liang)工(gong)況(kuang)的(de)各(ge)項(xiang)工(gong)藝(yi)條(tiao)件(jian)及(ji)其(qi)安(an)裝(zhuang)要(yao)求(qiu),了(le)解(jie)流(liu)量(liang)儀(yi)表(biao)的(de)測(ce)量(liang)原(yuan)理(li)及(ji)安(an)裝(zhuang)所(suo)處(chu)的(de)環(huan)境(jing)條(tiao)件(jian),以(yi)確(que)保(bao)正(zheng)確(que)地(di)選(xuan)用(yong)合(he)適(shi)的(de)流(liu)量(liang)儀(yi)表(biao), 提高流量儀表的準確性和穩定性。
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