分門別類 流量計(jì)工作原理詳解析(圖)

  隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新型的流量?jī)x表在不斷的涌現(xiàn)，品種繁多，性能各異，其使用條件及技術(shù)參數(shù)也各不相同。至今為止,可供工業(yè)用的流量?jī)x表種類達(dá)60種之多，而每種產(chǎn)品都有它特定的適用性,也都有它的局限性，并且沒(méi)有一種流量?jī)x表能夠適用于任何流體、任何量程、任何流動(dòng)狀態(tài)以及任何使用條件。

    1.流量計(jì)產(chǎn)品分類

    按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，流量計(jì)可以分為不同的類別。按測(cè)量對(duì)象劃分就有封閉管道和明渠兩大類。按測(cè)量原理分有力學(xué)原理、熱學(xué)原理、聲學(xué)原理、電學(xué)原理、光學(xué)原理、原子物理學(xué)原理等。按測(cè)量目的又可分為總量測(cè)量和流量測(cè)量,其儀表分別稱作總量表和流量計(jì)。總量表測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道的流量,是以短暫時(shí)間內(nèi)流過(guò)的總量除以該時(shí)間的商來(lái)表示,實(shí)際上流量計(jì)通常亦備有累積流量裝置,做總量表使用,而總量表亦備有流量發(fā)訊裝置。因此,以嚴(yán)格意義來(lái)分流量計(jì)和總量表已無(wú)實(shí)際意義。按照目前*流行、*廣泛的分類法，流量計(jì)可以分為:容積式流量計(jì)、差壓式流量計(jì)、浮子流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、電磁流量計(jì)、流體振蕩流量計(jì)中的渦街流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)和插入式流量計(jì)。

    2.流量計(jì)產(chǎn)品簡(jiǎn)介

    本節(jié)從流量計(jì)的原理、特點(diǎn)和應(yīng)用方面簡(jiǎn)要介紹幾種在水工業(yè)行業(yè)中應(yīng)用比較廣泛的流量計(jì)。

?    電磁流量計(jì)

    電磁流量計(jì)的工作原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。在電磁流量計(jì)中，測(cè)量管內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)相當(dāng)于法拉第試驗(yàn)中的導(dǎo)電金屬桿，上下兩端的兩個(gè)電磁線圈產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)。當(dāng)有導(dǎo)電介質(zhì)流過(guò)時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓（工作原理如下圖所示）。管道內(nèi)部的兩個(gè)電極測(cè)量產(chǎn)生的感應(yīng)電壓。測(cè)量管道通過(guò)不導(dǎo)電的內(nèi)襯（橡膠，特氟隆等）實(shí)現(xiàn)與流體和測(cè)量電極的電磁隔離。

    市場(chǎng)上電磁流量計(jì)的功能差別較大，簡(jiǎn)單的就只是測(cè)量單向流量，只輸出模擬信號(hào)帶動(dòng)后位儀表；多功能儀表有測(cè)雙向流、量程切換、上下限流量報(bào)警、空管和電源切斷報(bào)警、小信號(hào)切除、流量顯示和總量計(jì)算、自動(dòng)核對(duì)和故障自診斷、與上位機(jī)通信和運(yùn)動(dòng)組態(tài)等。有些型號(hào)儀表的串行數(shù)字通信功能可選多種通信接口和專用芯片（ASIC），以連接HART協(xié)議系統(tǒng)、PROFTBUS、Modbus、FF現(xiàn)場(chǎng)總線等。

    電磁流量計(jì)有一系列優(yōu)良特性,可以解決其它流量計(jì)不易應(yīng)用的問(wèn)題,如臟污流、腐蝕流的測(cè)量。上世紀(jì)70、80年代電磁流量在技術(shù)上有重大突破,其應(yīng)用十分廣泛。

 優(yōu)點(diǎn):

測(cè)量通道是段光滑直管,不會(huì)阻塞,適用于測(cè)量含固體顆粒的液固二相流體,如紙漿、泥漿、污水等2    

不產(chǎn)生流量檢測(cè)所造成的壓力損失,節(jié)能效果好2    

所測(cè)得體積流量實(shí)際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的明顯影響;2    

流量范圍大,口徑范圍寬;2    

可應(yīng)用腐蝕性流體。2    

    缺點(diǎn):

不能測(cè)量電導(dǎo)率很低的液體,如石油制品2    

不能測(cè)量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體2    

不能用于較高溫度。2    

    電磁流量計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,大口徑儀表較多應(yīng)用于給排水工程;中小口徑常用于高要求或難測(cè)場(chǎng)合,如鋼鐵工業(yè)高爐風(fēng)口冷卻水控制,造紙工業(yè)測(cè)量紙漿液和黑液,化學(xué)工業(yè)的強(qiáng)腐蝕液,有色冶金工業(yè)的礦漿;小口徑、微小口徑常用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、生物化學(xué)等有衛(wèi)生要求的場(chǎng)所。

?    超聲流量計(jì)

    超聲流量計(jì)是通過(guò)檢測(cè)流體流動(dòng)對(duì)超聲束(或超聲脈沖)的作用以測(cè)量流量的儀表。根據(jù)對(duì)信號(hào)檢測(cè)的原理超聲流量計(jì)可分為傳播速度差法(直接時(shí)差法、時(shí)差法、相位差法和頻差法)、波束偏移法、多普勒法、互相關(guān)法、空間濾法及噪聲法等。

    超聲流量計(jì)和電磁流量計(jì)一樣,因儀表流通通道未設(shè)置任何阻礙件,均屬無(wú)阻礙流量計(jì),是適于解決流量測(cè)量困難問(wèn)題的一類流量計(jì),特別在大口徑流量測(cè)量方面有較突出的優(yōu)點(diǎn),近年來(lái)它是發(fā)展迅速的一類流量計(jì)之一。

    優(yōu)點(diǎn)：

可做非接觸式測(cè)量2    

為無(wú)流動(dòng)阻撓測(cè)量,無(wú)壓力損失2    

可測(cè)量非導(dǎo)電性液體,對(duì)無(wú)阻撓測(cè)量的電磁流量計(jì)是一種補(bǔ)充2    

    缺點(diǎn):

傳播時(shí)間法只能用于清潔液體和氣體;而多普勒法只能用于測(cè)量含有一定量懸浮顆粒和氣泡的液體2    

多普勒法測(cè)量精度不高2    

    應(yīng)用領(lǐng)域：

傳播時(shí)間法應(yīng)用于清潔、單相液體和氣體，如工廠排放液、液化天然氣等2    

氣體應(yīng)用方面在高壓天然氣領(lǐng)域已有使用良好的經(jīng)驗(yàn)2    

多普勒法適用于異相含量不太高的雙相流體,例如，未處理污水、工廠排放液、2    

    臟流程液;通常不適用于非常清潔的液體

    差壓式流量計(jì)是一類應(yīng)用*廣泛的流量計(jì),在各類流量?jī)x表中其使用量占居首位。近年來(lái),由于各種新型流量計(jì)的問(wèn)世,其應(yīng)用量略有下降,但目前仍是*重要的一類流量計(jì)。差壓式流量計(jì)是根據(jù)安裝于管道中流量檢測(cè)件產(chǎn)生的差壓,已知的流體條件和檢測(cè)件與管道的幾何尺寸來(lái)計(jì)算流量的儀表。該流量計(jì)由一次裝置(檢測(cè)件)和二次裝置(差壓轉(zhuǎn)換和流量顯示儀表)組成。

    通常以檢測(cè)件形式對(duì)差壓式流量計(jì)分類,如孔板流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、均速管流量計(jì)等。二次裝置為各種機(jī)械、電子、機(jī)電一體式差壓計(jì),差壓變送器及流量顯示儀表。它已發(fā)展為三化(系列化、通用化及標(biāo)準(zhǔn)化)程度很高的、種類規(guī)格龐雜的一大類儀表,它既可測(cè)量流量參數(shù),也可測(cè)量其它參數(shù)(如壓力、物位、密度等)。

    優(yōu)點(diǎn):

應(yīng)用*多的孔板式流量計(jì)結(jié)構(gòu)牢固,性能穩(wěn)定可靠,使用壽命長(zhǎng)2    

應(yīng)用范圍廣泛,至今尚無(wú)任何一類流量計(jì)可與之相比擬2    

檢測(cè)件與變送器、顯示儀表分別由不同廠家生產(chǎn),便于規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)2    

    缺點(diǎn):

測(cè)量精度普遍偏低2    

范圍度窄,一般僅3:1－4:12    

現(xiàn)場(chǎng)安裝條件要求高2    

壓損大(指孔板、噴嘴等)2    

    差壓式流量計(jì)應(yīng)用范圍特別廣泛,在封閉管道的流量測(cè)量中各種對(duì)象都有應(yīng)用,如流體方面:單相、混相、潔凈、臟污、粘性流等;工作狀態(tài)方面:常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫等;管徑方面:從幾mm到幾m;流動(dòng)條件方面:亞音速、音速、脈動(dòng)流等。它在各工業(yè)部門的用量約占流量計(jì)全部用量的1/4－1/3。

?    渦輪流量計(jì)

    渦輪流量計(jì),是速度式流量計(jì)中的主要種類,它采用多葉片的轉(zhuǎn)子(渦輪)感受流體平均流

    速,從而且推導(dǎo)出流量或總量。渦輪流量計(jì)一般它由傳感器和顯示儀兩部分組成,也可做成整

    體式。

    優(yōu)點(diǎn):

高精度,在所有流量計(jì)中,屬于***的流量計(jì)2    

重復(fù)性好2    

無(wú)零點(diǎn)漂移,抗干擾能力好2    

范圍度寬2    

結(jié)構(gòu)緊湊2    

    缺點(diǎn):

不能長(zhǎng)期保持校準(zhǔn)特性2    

流體物性對(duì)流量特性有較大影響。2    

    渦輪流量計(jì)在以下一些測(cè)量對(duì)象獲得廣泛應(yīng)用:石油、有機(jī)液體、無(wú)機(jī)液、液化氣、天然氣和低溫流體。在歐洲和美國(guó),渦輪流量計(jì)在用量上是僅次于孔板流量計(jì)的天然計(jì)量?jī)x表。