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液体流量计分类及工作原理

发布时间:2021-03-12 06:39:03??点击次数:264次

流量计是过程自动化仪表与装置中重要的测量仪表之一,按着被测介质的物理属性划分,可分为液体流量计和气体流量计。其中,液体流量计的种类有很多种,常见的液体流量计有:涡街流量计、涡轮流量计、电磁流量计、超声波流量计、容积式流量计、差压式流量计、转子流量计、明渠流量计、科里奥利质量流量计等。下面分别阐述各种流量计的原理及特点。
 
1、涡街流量计。涡街流量计是根据卡门涡街原理研究生产的测量气体、蒸汽或液体的体积流量、标况的体积流量或质量流量的体积流量计。涡街流量计几乎可以测量所有的气体、液体和蒸汽的流量。
涡街流量计工作原理 
在流体中设置非流线型旋涡发生体(阻流体),则从旋涡发生体两侧交替地产生两列有规则的旋涡,这种旋涡称为卡曼涡街,如图(一)所示。
旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。设旋涡的发生频率为 f,被测介质来流的平均速度为 V,旋涡发生体迎流面宽度为 d,表体通径为 D,根据卡曼涡街原理,有如下关系式:
f=StV/d   公式(1)
式中:
f-发生体一侧产生的卡门旋涡频率
St-斯特罗哈尔数(无量纲数)
V-流体的平均流速
d-旋涡发生体的宽度
由此可见,通过测量卡门涡街分离频率便可算出瞬时流量。其中,斯特罗哈尔数(St)是无因次未知数,图(二)表示斯特罗哈尔数(St)与雷诺数(Re)的关系。
在曲线表中 St=0.17 的平直部分,漩涡的释放频率与流速成正比,即为涡街流量传感器测量范围度。只要检测出频率 f 就可以求得管内流体的流速,由流速 V 求出体积流量。所测得的脉冲数与体积量之比,称为仪表常数(K),见式(2)
K=N/Q(1/m3)   公式(2)
式中:K=仪表常数(1/m3)。
N=脉冲个数
Q=体积流量(m3)
2、涡轮流量计。这里的涡轮流量计主要是指液体涡轮流量计,涡轮流量计属于速度式流量计,当流体流经涡轮流量计时,流体使叶轮旋转。叶轮的旋转速度与流体的速度相关,通过叶轮感受到的流体平均流速,推导出流量或总量。涡轮流量计具有精度高,重复性好,结构简单,运动部件少,耐高压,测量范围宽,体积小,重量轻,压力损失小,维修方便等优点。
涡轮流量计部件组成 
通常涡轮流量计由整流器、仪表管段、传感器和前置放大器构成。
整流器是为了消除或减少流动中的漩涡流、偏心流等各种非轴对称流和脉动流而设置于流量计前端管道中的装置。
仪表管段是指包括整流器、上下游直管段以及流量计在内的配管部分。
传感器是把转子的转动转换成电信号的装置。通常把涡轮流量计中感知流体流速的涡轮及其组合(包括前后导流架、轴承、壳体及前置放大器)统称为涡轮流量传感器。
前置放大器是为了传送传感器的电信号而对其进行放大、整形,从而得到输出信号的装置。将输出信号的信号处理、转换部分称为二次仪表或显示仪表。

涡轮流量计工作原理 
流体通过传感器壳体时,由于叶轮的叶片与流向有一定的角度,流体的冲力使叶片具有转动力矩,克服摩擦力矩和流体阻力之后叶片旋转,在力矩平衡后转速稳定,在一定的条件下,转速与流速成正比,由于叶片有导磁性,它处于信号检测器(由永久磁钢和线圈组成)的磁场中,旋转的叶片切割磁力线,周期性的改变着线圈的磁通量,从而使线圈两端感应出电脉冲信号,此信号经过放大器的放大整形,形成有一定幅度的连续的矩形脉冲波,可传至显示仪表,显示出流体的瞬时流量或累积流量。
在一定的流量范围内,脉冲频率 f 与流经传感器的流体的瞬时流量 Q 成正比,流量方程为: 
式中 qv —— 流体的瞬时流量(工作状态下)m3/h ;
f —— 脉冲频率,Hz; 
K —— 传感器的仪表系数 m-3 ,由校验单给出。 
每台传感器的仪表系数由我公司填写在检定证书中,K 值设入配套的显示仪表中,便可显示出瞬时流量和累积总量。
3、电磁流量计。电磁流量计是应用法拉第电磁感应原理, 根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来测量导电流体流量的一种流量计。电磁流量计优点有:结构简单,无可动部件和阻流部件,无压力损失,可测量腐蚀性介质,不受被测介质的温度、粘度、密度以一定范围的电导率的影响等。缺点是只能测量导电液体的流量。
电磁流量计工作原理(见图 1-1)
流量计测量原理是基于法拉第电磁感应规律。流量计的测量管是一内衬绝缘材料的非导磁合金短管。两只电极沿管径方向穿通管壁固定在测量管上。其电极头于衬里内表面基本齐平。励磁线圈由双向方波脉冲励磁时,将在与测量管轴线垂直的方向上产生一磁通量密度为 B 的工作磁场。此时,如果具有一定电导率的流体流经测量管,将切割磁力线感应出电动势 E。电动势 E 正比于磁通量密度 B,测量管内径 d 与平均流速 V的乘积、电动势 E(流量信号)由电极检出并通过电缆送至转换器。转换器将流量信号放大处理后,可显示流体流量,并能输出脉冲,模拟电流信号,用于流量的测量和控制。
式中:
E---------为电极间的信号电压(v)
B---------磁通密度(T)
d---------测量管内径(m)
V--------平均流速(m/s)
K---------常数
由于 K 为常数,励磁电流是恒流的,故 B 也是常数,则由(1-1)式可知,体积流量 Q 与信号电压 E 成正比,即流速感应的信号电压 E 与体积流量 Q 成线性关系。因此,只要测量出 E 就可确定流量 Q,这就是电磁流量计的基本工作原理。
由(1-1)式可知,被测流体介质的温度、密度、压力、导电率、液固两相流体介质的液固成分比等参数不会影响测量结果。至于流动状态只要符合轴对称流动(如层流或紊流)就不会影响测量结果的。因此说电磁流量计是一种真正的体积流量计。
4、超声波流量计。超声波流量计是以 “速度差”为原理,测量圆管内液体流量的仪表。超声波流量计可作非接触测量,检测件内无阻碍物,无可动部件,测量精度几乎不受被测液体温度、压力、黏度、密度等参数的影响。超声波流量计适用于测量强腐蚀性、易燃易爆、大口径或不易接触测量的介质流量。
 
5、容积式流量计。容积式流量计用于测量液体体积流量,它将流体引入计量空间内,并计算转动次数。叶轮、齿轮、活塞或刮板等用以分流流体。容积式流量计的精确度较高,是测量粘性液体的几种方法之一。容积式流量计主要品种有椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、旋转活塞式流量计、弹性刮板式流量计等。
容积式流量计结构与工作原理
椭圆齿轮流量计由流量变送器和计数机构组成。变送器与计数机构之间加装散热器,则构成高 温型流量计。送变器由装有一对椭圆齿轮转子的计量室和密封联轴器组成,计数机构则包含减速机 构、调节机构、计数器、发讯器。
计量室内由一对椭圆齿轮与盖板构成初月形空腔作为流量的计量单位。椭圆齿轮靠流量计进出 口压力差推动而旋转,从而不断地将液体经初月形空腔计量后送到出口处,每转流过的液体是初月 形空腔的四倍,由密封联轴器将椭圆齿轮转的总数以及旋转的快慢传递给计数机构或发讯器,便可 知道通过管道中液体总量和瞬时流量。
1.各种计数器功能及代号
2.型号及主要零件材质
*如有特殊需要请另行注明
6、差压式流量计。差压式流量计是采用介质流体流经节流装置时产生的压力差与流量之间存在一定关系的工作原理进行测定的。差压式流量计包括孔板、文丘里管、喷嘴和均速管等。差压式流量计可用于测量大多数液体、气体和蒸汽的流速。差压式流量计没有移动部分,应用广泛,易于使用。但堵塞后,它会产生压力损失,影响精确度。
差压式流量计原理及结构
节流装置是测量流量的差压感受元件。配合差压变送器以及多功能流量积算、控制、记录仪表,组成流量测量系统;对于气体、蒸汽、密度变化较大流体流量测量,最好增加压力变送器、温度传感器组成温压补偿系统,对流量测量系统进行修正,以求更加精确的流量测量数据。当节流装置与温度传感器配合使用,配合热能积算功能仪表组成流量、热能测量系统。由于节流装置技术成熟,安装方便,使用稳定可靠,bt365平台合理等特点,在流量仪表中应用广泛,几乎可以应用所有流量测量范围。
节流装置由标准节流件,取压装置和符合要求的前、后直管组成。
节流组件由节流件、取压装置(包括取压口、引压短管、一次阀门)、配套法兰组成。
充满管道的流体,当它们流经管道内的节流装置时,流束将在节流装置的节流处形成局部收缩,从而使收缩面内平均流速增加,在节流件的上游侧静压力上升,下游侧静压力降低,于是在节流装置前后便产生了压力降或叫差压△P,介质的流速愈大,在节流装置前后产生的压差也就愈大,所以可通过测量压差来衡量流体流量的大小。这种测量方法是以能量守恒定律和流动连续性方程为基础的。
7、转子流量计。转子流量计是根据节流原理测量流体流量的,但是它是改变流体的流通面积来保持转子上下的差压恒定,故又称为变流通面积恒差压流量计,也称为浮子流量计。转子流量计是工业上和实验室常用的一种流量计。它具有结转子流量计构简单、直观、压力损失小、维修方便等特点。转子流量计适用于测量通过管道直径D<150mm的小流量,也可以测量腐蚀性介质的流量。
原理结构 
由下而上的流体通过直立的测量管时,浮子在压差的作用下上升、浮子上升的高度即代表流量的大小。并通过浮子中的磁钢与指示器中的磁钢耦合联结传递给指示器,带动指示器中的指针转动。
8、明渠流量计。明渠流量计的工作原理是利用明渠技术,通过测量流体液位高度,再经过仪器内部的微处理器运算得到流量。明渠流量计与其他封闭满管流量仪表不同,是在非满管状态下或敞开渠道具有自由便面自然流的流量仪表。明渠原理的明渠流量计bt365平台低廉、使用简单,因而在明渠流量测量中被广泛采用。
 
9、科里奥利质量流量计。简称科氏力流量计,是一种利用流体在振动管道中流动时产生与质量流量成正比的科里奥利力原理来直接测量质量流量的装置,由流量检测元件和转换器组成。科里奥利质量流量计实现了质量流量的直接测量,具有高精度,可测多重介质和多个工艺参数的特点,广泛应用于石化,制药,食品等行业。

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