流體的流量和流速,可分為質(zhì)量流量、質(zhì)量流速與體積流量、體積流速兩種。
質(zhì)量流量是,單位時間內(nèi)流過管道或設(shè)備的任一截面上的流體質(zhì)量。質(zhì)量流量通常用符號 G 表示,單位為 kg/s 。
體積流量是,單位時間內(nèi)流過管道或設(shè)備的任一截面上的流體體積。體積流量通常用符號 V 表示,單位為 m3/s 。
質(zhì)量流速是,單位時間內(nèi),管道或設(shè)備的單位截面上流過的流體質(zhì)量。通常用符號 WG 表示,單位為 kg/s·m2 。
體積流速是,單位時間內(nèi),管道或設(shè)備的單位截面流過的流體體積。體積流速通常用符號 WV 表示,單位為 m3/s·m2 或 m/s 。
流量測量方法 名詞與術(shù)語 ? 瞬時流量:單位時間內(nèi)流過管道橫截面的流體量(m3/h、t/h)。
? 累計流量:在一段時間內(nèi)流過管道橫截面的流體總量(m3、t)。 ? 流量計:用于測量管道中流量的計量器具稱為流量計。
主要的質(zhì)量指標(biāo) ? 流量范圍:最大與最小可測范圍,該范圍內(nèi)誤差不超過容許值。 ? 量程和量程比:量程是最大流量與最小流量之差;量程比是最大流量與最小流量之比,又稱范圍度。
測量誤差 基本誤差: 準(zhǔn)確度:流量計示值接近被測流量真值的能力,稱為流量計的準(zhǔn)確度。 準(zhǔn)確度等級有:0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0級。
? 重復(fù)性:流量計在同一工作條件下,多次重復(fù)測量,其示值一致性的程度,反映儀表隨機性誤差的大小。 按測量對象劃分就有封閉管道和明渠兩大類; 按測量目的又可分為總量測量和流量測量,其儀表分別稱作總量表和流量計。
按測量原理分有力學(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。 流量計簡介 流量測量方法和儀表的種類繁多。
工業(yè)用的流量儀表種類達100多種。品種如此之多的原因就在于至今還沒找到一種對任何流體、任何量程、任何流動狀態(tài)以及任何使用條件都適用的流量儀表。
本文按照目前最流行、最廣泛的分類法,分別介紹各種流量計的原理、特點、應(yīng)用概況及國內(nèi)外的發(fā)展情況。 序號 流量計種類 全球產(chǎn)量 百分比 1 差壓式流量計(孔板、文丘里) 45~55% 2 浮子流量計(又稱玻璃轉(zhuǎn)子流量計) 13~16% 3 容積式流量計(橢圓、腰輪、螺旋) 12~14% 4 渦輪流量計 9~11% 5 電磁流量計 5~6% 6 流體振蕩流量計(渦街、旋進) 2.2~3% 7 超聲流量計(時差式、多普勒) 1.6~2.2% 8 熱式流量計 2~2.5% 9 科里奧利質(zhì)量流量計 0.9~1.2% 10 其他流量計(插入式流量計 1.6~2.2% 1.1差壓式流量計 差壓式流量計是根據(jù)安裝于管道中流量檢測件產(chǎn)生的差壓,已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來計算流量的儀表。
差壓式流量計由一次裝置(檢測件)和二次裝置(差壓轉(zhuǎn)換和流量顯示儀表)組成。通常以檢測件形式對差壓式流量計分類,如孔板流量計、文丘里流量計、均速管流量計等。
二次裝置為各種機械、電子、機電一體式差壓計,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,它既可測量流量參數(shù),也可測量其它參數(shù)(如壓力、物位、密度等)。
差壓式流量計的檢測件按其作用原理可分為:節(jié)流裝置、水力阻力式、離心式、動壓頭式、動壓頭增益式及射流式幾大類。 檢測件又可按其標(biāo)準(zhǔn)化程度分為二大類:標(biāo)準(zhǔn)的和非標(biāo)準(zhǔn)的。
所謂標(biāo)準(zhǔn)檢測件是只要按照標(biāo)準(zhǔn)文件設(shè)計、制造、安裝和使用,無須經(jīng)實流標(biāo)定即可確定其流量值和估算測量誤差。 非標(biāo)準(zhǔn)檢測件是成熟程度較差的,尚未列入國際標(biāo)準(zhǔn)中的檢測件。
差壓式流量計是一類應(yīng)用最廣泛的流量計,在各類流量儀表中其使用量占居首位。近年來,由于各種新型流量計的問世,它的使用量百分數(shù)逐漸下降,但目前仍是最重要的一類流量計。
優(yōu)點: (1)應(yīng)用最多的孔板式流量計結(jié)構(gòu)牢固,性能穩(wěn)定可靠,使用壽命長; (2)應(yīng)用范圍廣泛,至今尚無任何一類流量計可與之相比擬; (3)檢測件與變送器、顯示儀表分別由不同廠家生產(chǎn),便于規(guī)模經(jīng)濟生產(chǎn)。 缺點: (1)測量精度普遍偏低; (2)范圍度窄,一般僅3:1~4:1; (3)現(xiàn)場安裝條件要求高; (4)壓損大(指孔板、噴嘴等)。
應(yīng)用概況: 差壓式流量計應(yīng)用范圍特別廣泛,在封閉管道的流量測量中各種對象都有應(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;流動條件方面:亞音速、音速、脈動流等。它在各工業(yè)部門的用量約占流量計全部用量的1/4~1/3。
1.2 浮子流量計 浮子流量計,又稱轉(zhuǎn)子流量計,是變面積式流量計的一種,在一根由下向上擴大的垂直錐管中,圓形橫截面的浮子的重力是由液體動力承受的,從而使浮子可以在錐管內(nèi)自由地上升和下降。 浮子流量計是僅次于差壓式流量計應(yīng)用范圍最寬廣的一類流量計,特別在小、微流量方面有舉足輕重的作用。
80年代中期,日本、西歐、美國的銷售金額占流量儀表的15%~20%。我國產(chǎn)量1990年估計在12~14萬臺,其中95%以上為玻璃錐管浮子流量計。
特點: (1)玻璃錐管浮子流量計結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,缺點是耐壓力低,有玻璃管易碎的較大風(fēng)險; (2)適用于小管徑和低流速; (3)壓力損失較低。 1.3容積式流量計 原理 結(jié)構(gòu) 容積式流量計按其測量元件分類,可分為橢圓齒輪流量計、刮板流量計、雙轉(zhuǎn)子流量計、旋轉(zhuǎn)活塞流量計、往復(fù)活塞流量計、圓盤流量計、液封轉(zhuǎn)筒式流量計、濕式氣量計及膜式氣量計等。
特點 (1)計量精度高; (2)安裝管道條件對計量精度沒有影響; (3)可用于高粘度液體的測量; (4)范圍度寬; (5)直讀式儀表無需外部能源可直接獲得累計,總量,清晰明了,操作簡便。 缺點: (1)結(jié)果復(fù)雜,體積龐大; (2)被測介質(zhì)種類、口徑、介質(zhì)工作狀態(tài)局限性較大; (3)不。
流量測量方法和儀表的種類繁多,分類方法也很多。
至今為止,可供工業(yè)用的流量儀表種類達60種之多。品種如此之多的原因就在于至今還沒找到一種對任何流體、任何量程、任何流動狀態(tài)以及任何使用條件都適用的流量儀表。
這60多種流量儀表,每種產(chǎn)品都有它特定的適用性,也都有它的局限性。按測量對象劃分就有封閉管道和明渠兩大類;按測量目的又可分為總量測量和流量測量,其儀表分別稱作總量表和流量計。
總量表測量一段時間內(nèi)流過管道的流量,是以短暫時間內(nèi)流過的總量除以該時間的商來表示,實際上流量計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)格意義來分流量計和總量表已無實際意義。
按測量原理分有力學(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。 本文按照目前最流行、最廣泛的分類法,即分為:容積式流量計、差壓式流量計、浮子流量計、渦輪流量計、電磁流量計、流體振蕩流量計中的渦街流量計、質(zhì)量流量計和插入式流量計來分別闡述各種流量計的原理、特點、應(yīng)用概況及國內(nèi)外的發(fā)展情況。
1.1差壓式流量計 差壓式流量計是根據(jù)安裝于管道中流量檢測件產(chǎn)生的差壓,已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來計算流量的儀表。 差壓式流量計由一次裝置(檢測件)和二次裝置(差壓轉(zhuǎn)換和流量顯示儀表)組成。
通常以檢測件形式對差壓式流量計分類,如孔板流量計、文丘里流量計、均速管流量計等。 二次裝置為各種機械、電子、機電一體式差壓計,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,它既可測量流量參數(shù),也可測量其它參數(shù)(如壓力、物位、密度等)。 差壓式流量計的檢測件按其作用原理可分為:節(jié)流裝置、水力阻力式、離心式、動壓頭式、動壓頭增益式及射流式幾大類。
檢測件又可按其標(biāo)準(zhǔn)化程度分為二大類:標(biāo)準(zhǔn)的和非標(biāo)準(zhǔn)的。 所謂標(biāo)準(zhǔn)檢測件是只要按照標(biāo)準(zhǔn)文件設(shè)計、制造、安裝和使用,無須經(jīng)實流標(biāo)定即可確定其流量值和估算測量誤差。
非標(biāo)準(zhǔn)檢測件是成熟程度較差的,尚未列入國際標(biāo)準(zhǔn)中的檢測件。 差壓式流量計是一類應(yīng)用最廣泛的流量計,在各類流量儀表中其使用量占居首位。
近年來,由于各種新型流量計的問世,它的使用量百分數(shù)逐漸下降,但目前仍是最重要的一類流量計。 優(yōu)點: (1)應(yīng)用最多的孔板式流量計結(jié)構(gòu)牢固,性能穩(wěn)定可靠,使用壽命長; (2)應(yīng)用范圍廣泛,至今尚無任何一類流量計可與之相比擬; (3)檢測件與變送器、顯示儀表分別由不同廠家生產(chǎn),便于規(guī)模經(jīng)濟生產(chǎn)。
缺點: (1)測量精度普遍偏低; (2)范圍度窄,一般僅3:1~4:1; (3)現(xiàn)場安裝條件要求高; (4)壓損大(指孔板、噴嘴等)。 應(yīng)用概況: 差壓式流量計應(yīng)用范圍特別廣泛,在封閉管道的流量測量中各種對象都有應(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;流動條件方面:亞音速、音速、脈動流等。
它在各工業(yè)部門的用量約占流量計全部用量的1/4~1/3。 1.2 浮子流量計 浮子流量計,又稱轉(zhuǎn)子流量計,是變面積式流量計的一種,在一根由下向上擴大的垂直錐管中,圓形橫截面的浮子的重力是由液體動力承受的,從而使浮子可以在錐管內(nèi)自由地上升和下降。
浮子流量計是僅次于差壓式流量計應(yīng)用范圍最寬廣的一類流量計,特別在小、微流量方面有舉足輕重的作用。 80年代中期,日本、西歐、美國的銷售金額占流量儀表的15%~20%。
我國產(chǎn)量1990年估計在12~14萬臺,其中95%以上為玻璃錐管浮子流量計。 特點: (1)玻璃錐管浮子流量計結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,缺點是耐壓力低,有玻璃管易碎的較大風(fēng)險; (2)適用于小管徑和低流速; (3)壓力損失較低。
1.3容積式流量計 容積式流量計,又稱定排量流量計,簡稱PD流量計,在流量儀表中是精度最高的一類。它利用機械測量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個已知的體積部分,根據(jù)測量室逐次重復(fù)地充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來測量流體體積總量。
容積式流量計按其測量元件分類,可分為橢圓齒輪流量計、刮板流量計、雙轉(zhuǎn)子流量計、旋轉(zhuǎn)活塞流量計、往復(fù)活塞流量計、圓盤流量計、液封轉(zhuǎn)筒式流量計、濕式氣量計及膜式氣量計等。 優(yōu)點: (1)計量精度高; (2)安裝管道條件對計量精度沒有影響; (3)可用于高粘度液體的測量; (4)范圍度寬; (5)直讀式儀表無需外部能源可直接獲得累計,總量,清晰明了,操作簡便。
缺點: (1)結(jié)果復(fù)雜,體積龐大; (2)被測介質(zhì)種類、口徑、介質(zhì)工作狀態(tài)局限性較大; (3)不適用于高、低溫場合; (4)大部分儀表只適用于潔凈單相流體; (5)產(chǎn)生噪聲及振動。 應(yīng)用概況: 容積式流量計與差壓式流量計、浮子流量計并列為三類使用量最大的流量計,常應(yīng)用于昂貴介質(zhì)(油品、天然氣等)的總量測量。
工業(yè)發(fā)達國家近年P(guān)D流量計(不包括家用煤氣表和家用水表)的銷售金額占流量儀表的13%~23%;我國約占20%,1990年產(chǎn)。
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