流量计原理和分类

2021-10-20 10:37:36 sciaps

  一, 流量计原理:

流量计

    流量计英文名称是flowmeter,全国科学技术名词审定委员会把它定义为:指示被测流量和(或)在选定的时间间隔内流体总量的仪表,流量计量是计量科学技术的组成部分之一。它与国民经济、国防建设、科学研究有密切的关系。做好这一工作,对保证产品质量、提高生产效率、促进科学技术的发展都具有重要的作用,特别是在能源危机、工业生产自动化程度愈来愈高的当今时代,流量计在国民经济中的地位与作用更加明显。从不同的角度出发,流量计有不同的分类方法。按当前流量计产品的实际情况,根据流量计的结构原理,

大致上可归纳为以下几种类型:

    1.容积式流量计--相当于一个标准容积的容器,它接连不断地对流动介质进行度量。流量越大,度量的次数越多,输出的频率越高。容积式流量计的原理比较简单,适于测量高粘度、低雷诺数的流体。


    2.叶轮式流量计--工作原理是将叶轮置于被测流体中,受流体流动的冲击而旋转,以叶轮旋转的快慢来反映流量的大小。典型的叶轮式流量计是水表和涡轮流量计,其结构可以是机械传动输出式或电脉冲输出式。一般机械式传动输出的水表准确度较低,误差约±2%,但结构简单,造价低,国内已批量生产,并标准化、通用化和系列化。电脉冲信号输出的涡轮流量计的准确度较高,一般误差为±0.2%一0.5%。

    3.电磁流量计--是应用导电体在磁场中运动产生感应电动势,而感应电动势又和流量大小成正比,通过测电动势来反映管道流量的原理而制成的。其测量精度和灵敏度都较高。工业上多用以测量水、矿浆等介质的流量。可测最大管径达2m,而且压损极小。但导电率低的介质,如气体、蒸汽等则不能应用。

电磁流量计造价较高,且信号易受外磁场干扰,影响了在工业管流测量中的广泛应用。为此,产品在不断改进更新,向微机化发展.


    4.超声波流量计--是基于超声波在流动介质中传播的速度等于被测介质的平均流速和声波本身速度的几何和的原理而设计的。它也是由测流速来反映流量大小的。超声波流量计可以制成非接触型式,并可与超声波水位计联动进行开口流量测量,对流体又不产生扰动和阻力,所以很受欢迎,是一种很有发展前途的流量计。

利用多普勒效应制造的超声多普勒流量计近年来得到广泛的关注,被认为是非接触测量双相流的理想仪表。


    5.差压式流量计(变压降式流量计)--由一次装置和二次装置组成.一次装置称流量测量元件,它安装在被测流体的管道中,产生与流量(流速)成比例的压力差,供二次装置进行流量显示。二次装置称显示仪表。它接收测量元件产生的差压信号,并将其转换为相应的流量进行显示.差压流量计的一次装置常为节流装置或动压测定装置(皮托管、均速管等)。二次装置为各种机械式、电子式、组合式差压计配以流量显示仪表.差压计的差压敏感元件多为弹性元件。由于差压和流量呈平方根关系,故流量显示仪表都配有开平方装置,以使流量刻度线性化。多数仪表还设有流量积算装置,以显示累积流量,以便经济核算。这种利用差压测量流量的方法历史悠久,比较成熟,世界各国一般都用在比较重要的场合,约占各种流量测量方式的70%。发电厂主蒸汽、给水、凝结水等的流量测量都采用这种表计。


    6.变面积式流量计(等压降式流量计)--放在上大下小的锥形流道中的浮子受到自下而上流动的流体的作用力而移动。当此作用力与浮子的“显示重量”(浮子本身的重量减去它所受流体的浮力)相平衡时,俘子即静止。浮子静止的高度可作为流量大小的量度。由于流量计的通流截面积随浮子高度不同而异,而浮子稳定不动时上下部分的压力差相等,因此该型流量计称变面积式流量计或等压降式流量计。该式流量计的典型仪表是转子(浮子)流量计。


    7.动量式流量计--利用测量流体的动量来反映流量大小的流量计称动量式流量计.由于流动流体的动量P与流体的密度 及流速v的平方成正比,即p  v2,当通流截面确定时,v与容积流量Q成正比,故p  Q2。设比例系数为A,则Q=A 因此,测得P,即可反映流量Q.这种型式的流量计,大多利用检测元件把动量转换为压力、位移或力等,然后测量流量。这种流量计的典型仪表是靶式和转动翼板式流量计。


    8.冲量式流量计--利用冲量定理测量流量的流量计称冲量式流量计,多用于测量颗粒状固体介质的流量,还用来测泥浆、结晶型液体和研磨料等的流量。流量测量范围从每小时几公斤到近万吨。典型的仪表是水平分力式冲量流量计,其测量原理是当被测介质从一定高度h自由下落到有倾斜角 的检测板上产生一个冲力,冲力的水平分力马质量流量成正比,故测量这个水平分力即可反映质量流量的大小。按信号(九)的检测方式,该型流量计分位移检测型和直接测力型。


    9.流体振荡式流量计--流体振荡式流量计是利用流体在特定流道条件下流动时将产生振荡,且振荡的频率与流速成比例这一原理设计的.当通流截面一定时,流速与导容积流量成正比。因此,测量振荡频率即可测得流量.这种流量计是70年代开发和发展起来的.由于它兼有无转动部件和脉冲数字输出的优点,很有发展前途。目前典型的产品有涡街流量计、旋进旋涡流量计。


    10.质量流量计--由于流体的容积受温度、压力等参数的影响,用容积流量表示流量大小时需给出介质的参数。在介质参数不断变化的情况下,往往难以达到这一要求,而造成仪表显示值失真。因此,质量流量计就得到广泛的应用和重视。质量流量计分直接式和间接式两种。直接式质量流量计利用与质量流量直接有关的原理进行测量,目前常用的有量热式、角动量式、振动陀螺式、马格努斯效应式和科里奥利力式等质量流量计。间接式质量流量计是用密度计与容积流量直接相乘求得质量流量的。


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