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.压差式流量计
压差流量计是一种测定流量的仪器。它是利用流体流经节流装置时所产生的压力差与流量之间存在一 定关系的原理,通过测量压差来实现流量测定。节流装置是在管道中安装的一个局部收缩元件,最常用的有孔板、喷嘴和文丘里管。
优点:
(1)应用最多的孔板式流量计结构牢固,性能稳定可靠,使用寿命长;
(2)应用范围广泛,至今尚无任何一类流量计可与之相比拟;
(3)检测件与变送器、显示仪表分别由不同厂家生产,便于规模经济生产。
缺点:
(1)测量精度普遍偏低;
(2)范围度窄,一般仅 3:1~4:1;
(3)现场安装条件要求高;
(4)压损大(指孔板、喷嘴等)。
差压式流量计应用范围特别广泛,在封闭管道的流量测量中各种对象都有应用,如流体方面:单相、混 相、洁净、脏污、粘性流等;工作状态方面:常压、高压、真空、常温、高温、低温等;管径方面:从几 mm 到几 m;流动条件方面:亚音速、音速、脉动速度等。它在各工业部门的用量约占流量计全部用量的 1/4~1/3。
2.孔板流量计
优点:
标准节流件是全世界通用的,并得到了国际标准组织的认可,无需实流校准,即可投用,在流量计中亦是唯一的。结构易于复制,简单、牢固、性能稳定可靠、价格低廉;
缺点:
测量的重复性、精确度在流量计中属于中等水平,由于众多因素的影响错综复杂,精确度难于提高。范围度窄,由于流量系数与雷诺系数有关,一般范围度仅 3∶1 ~ 4∶1。有较长的直管段长度要求,一般难于满足。尤其对较大管径,问题更加突出;压力损失大; 通常为维持一台孔板流量计正常运行,水泵需要附加动力克服孔板的压力损失。该附加耗电量可直接由压力损失和流量计算确定。一年约需多消耗电数万度,折合人民币数万元。
应用:
应用范围广,包括全部单相流体(液、气、蒸汽)、部分混相流,一般生产过程的管径、工作状态(温度、压力)皆有产品。检测件和差压显示仪表可分开不同厂家生产,便于专业化规模生产;
3.浮子流量计
浮子流量计,又称转子流量计,是表面积式流量计的一种,在一根由下向上扩大的垂直锥管中,圆形横截面的浮子的重力是由液体动力承受的,从而使浮子可以在锥管内自由地上升和下降。
浮子流量计是仅次于差压式流量计应用范围最宽广的一类流量计,特别在小、微流量方面有举足轻重的作用。
80 年代中期,日本、西欧、美国的销售金额占流量仪表的 15%~20%。我国产量 1990 年估计在 12~14 万台,其中 95%以上为玻璃锥管浮子流量计。
特点:
(1)玻璃锥管浮子流量计结构简单,使用方便,缺点是耐压力低,有玻璃管易碎的较大风险;
(2)适用于小管径和低流速;
(3)压力损失较低。
4.容积式流量计
流体通过流量计,就会在流量计进出口之间产生一定的压力差.流量计的转动部件(简称转子)在这个压力差作用下产生旋转,并将流体由入口排向出口.在这个过程中,流体一次次地充满流量计的“计量空间”,然后又不断地被送往出口。在给定流量计条件下,该计量空间的体积是确定的,只要测得转子的转动次数.就可以得到通过流量计的流体体积的累积值。
优点:
(1)计量精度高;
(2)安装管道条件对计量精度没有影响;
(3)可用于高粘度液体的测量;
(4)范围度宽;
(5)直读式仪表无需外部能源可直接获得累计,总量,清晰明了,操作简便。
缺点:
(1)结果复杂,体积庞大;
(2)被测介质种类、口径、介质工作状态局限性较大;
(3)不适用于高、低温场合;
(4)大部分仪表只适用于洁净单相流体;
(5)产生噪声及振动。
应用:
容积式流量计与差压式流量计、浮子流量计并列为三类使用量最大的流量计,常应用于昂贵介质(油 品、天然气等)的总量测量。工业发达国家近年来 PD流量计(不包括家用煤气表和家用水表)的销售金额占流量仪表的 13%~23%;我国 约占 20%,1990 年产量(不包括家用煤气表)估计为 34 万台,其中椭圆齿轮式和腰轮式分别约占 70%和 20%。
5.污水流量计种类
污水流量计的特点:
1、污水流量计结构简单、牢固可靠、使用寿命长。
2、测量管内无活动部件和阻力部件,无压损,不会产生阻塞 测量可靠,抗干扰能力强 体积小、重量轻、安装方便、维护量小、测量范围宽,测量不受流体温度、密度、压力、粘度、电导率等变化的影响,可在老管道上开孔改造安装,施工安装简单,工程量小。
6.涡轮流量计
涡轮流量计,是速度式流量计中的主要种类,它采用多叶片的转子(涡轮)感受流体平均流速,从而推动 导出流量或总量的仪表。
一般它由传感器和显示仪两部分组成,也可做成整体式。
涡轮流量计和容积式流量计、科里奥利质量流量计称为流量计中三类重复性、精度最佳的产品,作为十大类型流量计之一,其产品已发展为多品种、多系列批量生产的规模。
优点:
(1)高精度,在所有流量计中,属于最精确的流量计;
(2)重复性好;
(3)元零点漂移,抗干扰能力好;
(4)范围度宽;
(5)结构紧凑。
缺点:
(1)不能长期保持校准特性;
(2)流体物性对流量特性有较大影响。
应用
涡轮流量计在以下一些测量对象获得广泛应用:石油、有机液体、无机液、液化气、天然气和低温流体在欧洲和美国,涡轮流量计在用量上是仅次于孔板流量计的天然计量仪表,仅荷兰在天然气管线上就采用了 2600 多台各种尺寸,压力从 0.8~6.5MPa 的气体涡轮流量计,它们已成为优良的天然气计量仪表。
7.涡街流量计(USF)
工作原理:流体充满管道流经管道内的节流装置时,流束会出现局部收缩,从而使流速增加,静压力低,于是在节流件前后便产生了压力降,即压差,介质流动的流量越大,在节流件前后产生的压差就越大,所以孔板流量计可以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衡定律和流动连续性定律为基准的。
优点
(1)涡街流量计无可动部件,测量元件结构简单,性能可靠,使用寿命长。
(2) 涡街流量计测量范围宽。量程比一般能达到 1:10。
(3) 涡街流量计的体积流量不受被测流体的温度、压力、密度或粘度等热工参数的影响。一般不需 单独标定。它可以测量液体、气体或蒸汽的流量。
(4) 它造成的压力损失小。
(5) 准确度较高,重复性为 0.5%,且维护量小。
缺点
(1) 涡街流量计工作状态下的体积流量不受被测流体温度、压力、密度等热工参数的影响,但液体或蒸汽的最终测量结果应是质量流量,对于气体,最终测量结果应是标准体积流量。质量流量或标准体 积流量都必须通过流体密度进行换算,必须考虑流体工况变化引起的流体密度变化。
(2)造成流量测量误差的因素主要有:管道流速不均造成的测量误差;不能准确确定流体工况变化时的介质密度;将湿饱和蒸汽假设成干饱和蒸汽进行测量。这些误差如果不加以限制或消除,涡街流量计 的总测量误差会很大。
(3)抗振性能差。外来振动会使涡街流量计产生测量误差,甚至不能正常工作。通道流体高流速冲击会使涡街发生体的悬臂产生附加振动,使测量精度降低。大管径影响更为明显。
(4)对测量脏污介质适应性差。涡街流量计的发生体极易被介质脏污或被污物缠绕,改变几何体尺寸, 对测量精度造成极大影响。
(5)直管段要求高。专家指出,涡街流量计直管段一定要保证前 40D 后 20D,才能满足测量要求。
(6)耐温性能差。涡街流量计一般只能测量 300℃以下介质的流体流量。
8.电磁流量计 (EMF)
工作原理是基于法拉第电磁感应定律。在电磁流量计中,测量管内的导电介质相当于法拉第试验中的导电金属杆,上下两端的两个电磁线圈产生恒定磁常当有导电介质流过时,则会产生感应电压。管道内部的两个电极测量产生的感应电压。测量管道通过不导电的内衬(橡胶,特氟隆等)实现与流体和测量电极的电磁隔离。
优点:
(1)测量通道是段光滑直管,不会阻塞,适用于测量含固体颗粒的液固二相流体,如纸浆、泥浆、污水等;
(2)不产生流量检测所造成的压力损失,节能效果好;
(3)所测得体积流量实际上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的明显影响;
(4)流量范围大,口径范围宽;
(5)可应用腐蚀性流体。
缺点:
(1)电磁流量计的应用有一定局限性,它只能测量导电介质的液体流量,不能测量非导电介质的流量;
(2)电磁流量计是通过测量导电液体的速度确定工作状态下的体积流量。如果电磁流量计转换器不考虑流体密度,仅给出常温状态下的体积流量是不合适的。
(3)电磁流量计的安装与调试比其它流量计复杂,且要求更严格。变在使用时,必须排尽测量管中存留的气体,否则会造成较大的测量误差。
(4)电磁流量计用来测量带有污垢的粘性液体时,粘性物或沉淀物附着在测量管内壁或电极上,使变送器输出电势变化,带来测量误差,电极上污垢物达到一定厚度,可能导致仪表无法测量。
(5)供水管道结垢或磨损改变内径尺寸,将影响原定的流量值,造成测量误差。
(6)变送器的测量信号为很小的毫伏级电势信号,除流量信号外,还夹杂一些与流量无关的信号,如同相电压、正交电压及共模电压等。
(7)价格较高
应用:
电磁流量计应用领域广泛,大口径仪表较多应用于给排水工程;中小口径常用于高要求或难测场合,如钢铁工业高炉风口冷却水控制,造纸工业测量纸浆液和黑液,化学工业的强腐蚀液,有色冶金工业的矿浆;小口径、微小口径常用于医药工业、食品工业、生物化学等有卫生要求的场所。
9.超声波流量计
超声波流量计通过检测流体流动对超声波产生的影响来对液体流量进行测量,其利用的是“时差法”。首先,使用探头1发射信号,信号穿过管壁1、流体、管壁2后被另一侧的探头2接收到;在探头1发射信号的同时探头2也发出同样的信号,经过管壁2、流体、管壁1后被探头1接收到;由于流速的存在使得两时间不等,存在时间差,因此根据时间差便可求得流速,进而得到流量值。
优点:
(1)超声波流量计是一种非接触式测量仪表,可用来测量不易接触、不易观察的流体流量和大管径流量。它不会改变流体的流动状态,不会产生压力损失,且便于安装。
(2)可以测量强腐蚀性介质和非导电介质的流量。
(3)超声波流量计的测量范围大,管径范围从20mm~5m.
(4)超声波流量计可以测量各种液体和污水流量。
(5)超声波流量计测量的体积流量不受被测流体的温度、压力、粘度及密度等热物性参数的影响。可以做成固定式和便携式两种形式。
缺点:
(1)超声波流量计的温度测量范围不高,一般只能测量温度低于200℃的流体。
(2)抗干扰能力差。易受气泡、结垢、泵及其它声源混入的超声杂音干扰、影响测量精度。
(3)直管段要求严格,为前20D,后5D。否则离散性差,测量精度低。
(4)安装的不确定性,会给流量测量带来较大误差。
(5)测量管道因结垢,会严重影响测量准确度,带来显著的测量误差,甚至在严重时仪表无流量显示
(6)可靠性、精度等级不高(一般为1.5~2.5级左右),重复性差。
(7)使用寿命短(一般精度只能保证一年)。
(8)超声波流量计是通过测量流体速度来确定体积流量,对液体应该测量它的质量流量,仪表测量质量流量是通过体积流量乘以人为设定的密度后得到的,当流体温度变化时,流体密度是变化的,人为设定密度值,不能保证质量流量的准确度。只能在测量流体速度的同时,又测量了流体密度,才能通过运算,得到真实质量流量值。
应用:
传播时间法应用于清洁、单相液体和气体。典型应用有工厂排放液、:怪液、液化天然气等;气体应用方面在高压天然气领域已有使用良好的经验;多普勒法适用于异相含量不太高的双相流体,例如:未处理污水、工厂排放液、脏流程液;通常不适用于非常清洁的液体。
10.质量流量计
在现代工业生产中,流动工质的温度、压力等运行参数不断提高,在高温高压的情况下,由于材质和结构等方面的原因,直接式质量流量计的应用遇到困难,而间接式质量流量计由于密度计受湿度和压力适用范围的限制,往往也不好实际应用。因此,在工业生产中广泛采用的是温度压力补偿式质量流量计。可把它看作一种间接式质量流量计,不是配用密度计,而是利用温度、压力与密度间的关系,用温度、压力信号经函数运算为密度信号,与容积流量相乘而得到质量流量。
11.热式质量流量计(恒温差TMF)
优点:
(1)球阀安装,安装拆卸方便。并可以带压安装。
(2)基于金氏定律,直接测量质量流量。测量值不受压力和温度影响。
(3)响应迅速。
(4)量程范围大,管道式安装最小可以测量8.8mm管道的流量,最大可以测到30
(5)插入式类型的流量计,一支流量计可以用于测量多种管径。
缺点:
(1)精度不及其他类型流量计,一般为3%。
(2)适用范围窄,只能用于测量干燥的非爆炸性的气体,如压缩空气、氮气、氩气及其他中性气体。
12.科里奥利质量流量计(CMF)
科里奥利质量流量计(以下简称CMF)是利用流体在振动管中流动时,产生与质量流量成正比的科里奥利力原理制成的一种直接式质量流量仪表。
我国CMF的应用起步较晚,近年已有几家制造厂(如太行仪表厂)自行开发供应市场;还有几家制造厂组建合资企业或引用国外技术生产系列仪表。
国外CMF已发展30余系列,各系列开发在技术上着眼点在于:流量检测测量管结构上设计创新;提高仪表零点稳定性和精确度等性能;增加测量管挠度,提高灵敏度;改善测量管应力分布,降低疲劳损坏,加强抗振动干扰能力等。
文章开篇就说了,流量计每种产品都有它特定的适用性,也都有其局限性。每一款产品都有其特定的使用环境,因此在选择流量计的同时,一定要结合行业需要,谨慎选择!
根据行业调查发现,目前困扰蒸汽老板最大的问题,就是漏记问题,传感君分析总结共有4大漏点:
漏点一:管道气量小,流量计计不到;
管道用气量过小时,由于流量计测量下限不够导致蒸汽漏计;
漏点二:管道气量大,流量计计不到;
管道用气量过大时,由于流量计上限不够导致蒸汽漏计;
漏点三:设备受干扰,流量计计不到;
受到现场管道振动,电磁干扰等影响,流量计出现数据混乱甚至罢工,导致漏计;
漏点四:设备维修慢,流量计白漏掉;
流量计运行异常,售后反应不及时维修时间过长,导致蒸汽白白漏掉;
漏计问题在行业来说,漏的都是白花花的银子,轻则损失数千元,重则高达数十万元,如何选择一款性能稳定、测量低下限、不论管道气量过大或者过小均能准确计量的流量计呢?
另外,在传统的观念里,除了美国的艾默生、日本的横河,奥巴尔,德国的E+H等这些国外牌子(没有说这些牌子不好的意思),当然如果预算充足的话,选择这些完全可以,但对于资金有限,又想取得性价比较高的流量计,国产品牌是否有替代的流量计?
由于篇幅受限,小编先卖个关子,我们下一篇接着分析!!!
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