服務熱線:13655235852
微 信:13655235852
郵箱號碼:mczdhyb@163.com
網 址:http://www.njtxwy.com
地 址:淮安市金湖縣金北街道陳橋工業集中區196-6號
微 信:13655235852
郵箱號碼:mczdhyb@163.com
網 址:http://www.njtxwy.com
地 址:淮安市金湖縣金北街道陳橋工業集中區196-6號
液體流量計分類及工作原理
發布時間:2021-03-12 06:39:03??點擊次數:2164次
流量計是過程自動化儀表與裝置中重要的測量儀表之一,按著被測介質的物理屬性劃分,可分為液體流量計和氣體流量計。其中,液體流量計的種類有很多種,常見的液體流量計有:渦街流量計、渦輪流量計、電磁流量計、超聲波流量計、容積式流量計、差壓式流量計、轉子流量計、明渠流量計、科里奧利質量流量計等。下面分別闡述各種流量計的原理及特點。
1、渦街流量計。渦街流量計是根據卡門渦街原理研究生產的測量氣體、蒸汽或液體的體積流量、標況的體積流量或質量流量的體積流量計。渦街流量計幾乎可以測量所有的氣體、液體和蒸汽的流量。
渦街流量計工作原理
在流體中設置非流線型旋渦發生體(阻流體),則從旋渦發生體兩側交替地產生兩列有規則的旋渦,這種旋渦稱為卡曼渦街,如圖(一)所示。
旋渦列在旋渦發生體下游非對稱地排列。設旋渦的發生頻率為 f,被測介質來流的平均速度為 V,旋渦發生體迎流面寬度為 d,表體通徑為 D,根據卡曼渦街原理,有如下關系式:
f=StV/d 公式(1)
式中:
f-發生體一側產生的卡門旋渦頻率
St-斯特羅哈爾數(無量綱數)
V-流體的平均流速
d-旋渦發生體的寬度
由此可見,通過測量卡門渦街分離頻率便可算出瞬時流量。其中,斯特羅哈爾數(St)是無因次未知數,圖(二)表示斯特羅哈爾數(St)與雷諾數(Re)的關系。
在曲線表中 St=0.17 的平直部分,漩渦的釋放頻率與流速成正比,即為渦街流量傳感器測量范圍度。只要檢測出頻率 f 就可以求得管內流體的流速,由流速 V 求出體積流量。所測得的脈沖數與體積量之比,稱為儀表常數(K),見式(2)
K=N/Q(1/m3) 公式(2)
式中:K=儀表常數(1/m3)。
N=脈沖個數
Q=體積流量(m3)
2、渦輪流量計。這里的渦輪流量計主要是指液體渦輪流量計,渦輪流量計屬于速度式流量計,當流體流經渦輪流量計時,流體使葉輪旋轉。葉輪的旋轉速度與流體的速度相關,通過葉輪感受到的流體平均流速,推導出流量或總量。渦輪流量計具有精度高,重復性好,結構簡單,運動部件少,耐高壓,測量范圍寬,體積小,重量輕,壓力損失小,維修方便等優點。
渦輪流量計部件組成
通常渦輪流量計由整流器、儀表管段、傳感器和前置放大器構成。
整流器是為了消除或減少流動中的漩渦流、偏心流等各種非軸對稱流和脈動流而設置于流量計前端管道中的裝置。
儀表管段是指包括整流器、上下游直管段以及流量計在內的配管部分。
傳感器是把轉子的轉動轉換成電信號的裝置。通常把渦輪流量計中感知流體流速的渦輪及其組合(包括前后導流架、軸承、殼體及前置放大器)統稱為渦輪流量傳感器。
前置放大器是為了傳送傳感器的電信號而對其進行放大、整形,從而得到輸出信號的裝置。將輸出信號的信號處理、轉換部分稱為二次儀表或顯示儀表。
渦輪流量計工作原理
流體通過傳感器殼體時,由于葉輪的葉片與流向有一定的角度,流體的沖力使葉片具有轉動力矩,克服摩擦力矩和流體阻力之后葉片旋轉,在力矩平衡后轉速穩定,在一定的條件下,轉速與流速成正比,由于葉片有導磁性,它處于信號檢測器(由永久磁鋼和線圈組成)的磁場中,旋轉的葉片切割磁力線,周期性的改變著線圈的磁通量,從而使線圈兩端感應出電脈沖信號,此信號經過放大器的放大整形,形成有一定幅度的連續的矩形脈沖波,可傳至顯示儀表,顯示出流體的瞬時流量或累積流量。
在一定的流量范圍內,脈沖頻率 f 與流經傳感器的流體的瞬時流量 Q 成正比,流量方程為:
式中 qv —— 流體的瞬時流量(工作狀態下)m3/h ;
f —— 脈沖頻率,Hz;
K —— 傳感器的儀表系數 m-3 ,由校驗單給出。
每臺傳感器的儀表系數由我公司填寫在檢定**中,K 值設入配套的顯示儀表中,便可顯示出瞬時流量和累積總量。
3、電磁流量計。電磁流量計是應用法拉*電磁感應原理, 根據導電流體通過外加磁場時感生的電動勢來測量導電流體流量的一種流量計。電磁流量計優點有:結構簡單,無可動部件和阻流部件,無壓力損失,可測量腐蝕性介質,不受被測介質的溫度、粘度、密度以一定范圍的電導率的影響等。缺點是只能測量導電液體的流量。
電磁流量計工作原理(見圖 1-1)
流量計測量原理是基于法拉*電磁感應規律。流量計的測量管是一內襯絕緣材料的非導磁合金短管。兩只電*沿管徑方向穿通管壁固定在測量管上。其電*頭于襯里內表面基本齊平。勵磁線圈由雙向方波脈沖勵磁時,將在與測量管軸線垂直的方向上產生一磁通量密度為 B 的工作磁場。此時,如果具有一定電導率的流體流經測量管,將切割磁力線感應出電動勢 E。電動勢 E 正比于磁通量密度 B,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*檢出并通過電纜送至轉換器。轉換器將流量信號放大處理后,可顯示流體流量,并能輸出脈沖,模擬電流信號,用于流量的測量和控制。
式中:
E---------為電*間的信號電壓(v)
B---------磁通密度(T)
d---------測量管內徑(m)
V--------平均流速(m/s)
K---------常數
由于 K 為常數,勵磁電流是恒流的,故 B 也是常數,則由(1-1)式可知,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 與體積流量 Q 成線性關系。因此,只要測量出 E 就可確定流量 Q,這就是電磁流量計的基本工作原理。
由(1-1)式可知,被測流體介質的溫度、密度、壓力、導電率、液固兩相流體介質的液固成分比等參數不會影響測量結果。至于流動狀態只要符合軸對稱流動(如層流或紊流)就不會影響測量結果的。因此說電磁流量計是一種真正的體積流量計。
4、超聲波流量計。超聲波流量計是以 “速度差”為原理,測量圓管內液體流量的儀表。超聲波流量計可作非接觸測量,檢測件內無阻礙物,無可動部件,測量精度幾乎不受被測液體溫度、壓力、黏度、密度等參數的影響。超聲波流量計適用于測量強腐蝕性、易燃易爆、大口徑或不易接觸測量的介質流量。
5、容積式流量計。容積式流量計用于測量液體體積流量,它將流體引入計量空間內,并計算轉動次數。葉輪、齒輪、活塞或刮板等用以分流流體。容積式流量計的精確度較高,是測量粘性液體的幾種方法之一。容積式流量計主要品種有橢圓齒輪流量計、腰輪流量計、旋轉活塞式流量計、彈性刮板式流量計等。
容積式流量計結構與工作原理
橢圓齒輪流量計由流量變送器和計數機構組成。變送器與計數機構之間加裝散熱器,則構成高 溫型流量計。送變器由裝有一對橢圓齒輪轉子的計量室和密封聯軸器組成,計數機構則包含減速機 構、調節機構、計數器、發訊器。
計量室內由一對橢圓齒輪與蓋板構成初月形空腔作為流量的計量單位。橢圓齒輪靠流量計進出 口壓力差推動而旋轉,從而不斷地將液體經初月形空腔計量后送到出口處,每轉流過的液體是初月 形空腔的四倍,由密封聯軸器將橢圓齒輪轉的總數以及旋轉的快慢傳遞給計數機構或發訊器,便可 知道通過管道中液體總量和瞬時流量。
1.各種計數器功能及代號
2.型號及主要零件材質
*如有特殊需要請另行注明
6、差壓式流量計。差壓式流量計是采用介質流體流經節流裝置時產生的壓力差與流量之間存在一定關系的工作原理進行測定的。差壓式流量計包括孔板、文丘里管、噴嘴和均速管等。差壓式流量計可用于測量大多數液體、氣體和蒸汽的流速。差壓式流量計沒有移動部分,應用廣泛,易于使用。但堵塞后,它會產生壓力損失,影響精確度。
差壓式流量計原理及結構
節流裝置是測量流量的差壓感受元件。配合差壓變送器以及多功能流量積算、控制、記錄儀表,組成流量測量系統;對于氣體、蒸汽、密度變化較大流體流量測量,*好增加壓力變送器、溫度傳感器組成溫壓補償系統,對流量測量系統進行修正,以求更加精確的流量測量數據。當節流裝置與溫度傳感器配合使用,配合熱能積算功能儀表組成流量、熱能測量系統。由于節流裝置技術成熟,安裝方便,使用穩定可靠,價格合理等特點,在流量儀表中應用廣泛,幾乎可以應用所有流量測量范圍。
節流裝置由標準節流件,取壓裝置和符合要求的前、后直管組成。
節流組件由節流件、取壓裝置(包括取壓口、引壓短管、一次閥門)、配套法蘭組成。
充滿管道的流體,當它們流經管道內的節流裝置時,流束將在節流裝置的節流處形成局部收縮,從而使收縮面內平均流速增加,在節流件的上游側靜壓力上升,下游側靜壓力降低,于是在節流裝置前后便產生了壓力降或叫差壓△P,介質的流速愈大,在節流裝置前后產生的壓差也就愈大,所以可通過測量壓差來衡量流體流量的大小。這種測量方法是以能量守恒定律和流動連續性方程為基礎的。
7、轉子流量計。轉子流量計是根據節流原理測量流體流量的,但是它是改變流體的流通面積來保持轉子上下的差壓恒定,故又稱為變流通面積恒差壓流量計,也稱為浮子流量計。轉子流量計是工業上和實驗室常用的一種流量計。它具有結轉子流量計構簡單、直觀、壓力損失小、維修方便等特點。轉子流量計適用于測量通過管道直徑D<150mm的小流量,也可以測量腐蝕性介質的流量。
原理結構
由下而上的流體通過直立的測量管時,浮子在壓差的作用下上升、浮子上升的高度即代表流量的大小。并通過浮子中的磁鋼與指示器中的磁鋼耦合聯結傳遞給指示器,帶動指示器中的指針轉動。
8、明渠流量計。明渠流量計的工作原理是利用明渠技術,通過測量流體液位高度,再經過儀器內部的微處理器運算得到流量。明渠流量計與其他封閉滿管流量儀表不同,是在非滿管狀態下或敞開渠道具有自由便面自然流的流量儀表。明渠原理的明渠流量計價格低廉、使用簡單,因而在明渠流量測量中被廣泛采用。
9、科里奧利質量流量計。簡稱科氏力流量計,是一種利用流體在振動管道中流動時產生與質量流量成正比的科里奧利力原理來直接測量質量流量的裝置,由流量檢測元件和轉換器組成??评飱W利質量流量計實現了質量流量的直接測量,具有高精度,可測多重介質和多個工藝參數的特點,廣泛應用于石化,制藥,食品等行業。