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日新流量:流量计的种类

    用 来测量流动的流体流量的仪表统称为流量计。流 量计是工业测量中重要的仪表之一.随着工业生产的发展,对 流量测量的准确度和范围的要求越来越高,当 我们在使用各种流体时,较 多场合是需要了解流体的流量,从 而引出对流量的测量问题。流 量计广泛应用于能源计量如水、油等含能物质。目 前已投入使用的流量计已超过100种。从不同的角度出发,流 量计有不同的分类方法。常 用的分类方法有两种,一 是按流量计采用的测量原理进行归纳分类:二 是按流量计的结构原理进行分类。

一、按测量原理分类

(1)力学原理:属 于此类原理的仪表有利用伯努利定理的差压式、转子式;利 用动量定理的冲量式、可动管式;利 用牛顿第二定律的直接质量式;利 用流体动量原理的靶式;利 用角动量定理的涡轮式;利 用流体振荡原理的旋涡式、涡街式;利 用总静压力差的皮托管式以及容积式和堰、槽式等等。

(2)电学原理:用 于此类原理的仪表有电磁式、差动电容式、电感式、应变电阻式等。

(3)声学原理:利 用声学原理进行流量测量的有超声波式.声学式(冲击波式)等。

(4)热学原理:利 用热学原理测量流量的有热量式、直接量热式、间接量热式等。

(5)光学原理:激光式、光 电式等是属于此类原理的仪表。

(6)原于物理原理:核磁共振式、核 幅射式等是属于此类原理的仪表.

(7)其它原理:有标记原理(示踪原理、核磁共振原理)、相关原理等。

二、按 流量计结构原理分类

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

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。根据回转体形状不同,目前生产的产品分:适 于测量液体流量的椭圆齿轮流量计、腰轮流量计(罗茨流量计)、旋 转活塞和刮板式流量计;适 于测量气体流量的伺服式容积流量计、皮 膜式和转简流量计等.

2.叶轮式流量计

叶 轮式流量计的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.差压式流量计(变压降式流量计)

差 压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。

4.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。

5.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。

6.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。

7.电磁流量计

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.

8.超声波流量计

    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。超声波流量计虽然在70年代才出现,但 由于它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。

超 声波流量计按测量原理分可分为时差式和多普勒式
利 用时差式原理制造的时差式超声流量计近年来得到广泛的关注和使用,是 目前企事业使用最多的一种超声波流量计。
利 用多普勒效应制造的超声多普勒流量计多用于测量介质有一定的悬浮颗粒或气泡介质,使用有一定的局限性,但 却解决了时差式超声波流量计只能测量单一清澈流体的问题,也 被认为是非接触测量双相流的理想仪表。

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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