就有封闭管道和明渠两大类;按测量目的又可分为总量测量和流量测量,其仪表分别 称作总量表和流量计。总量表测量一段时间内流过管道的流量,是以短暂时间内流过的总量除以该时间的 商来表示,实际上流量计通常亦备有累积流量装置,做总量表使用,而总量表亦备有流量发讯装置。因此, 以严格意义来分流量计和总量表已无实际意义。
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:
差压式流量计是根据安装于管道中流量检测件产生的差压,已知的流体条件和检测件与管道的几何尺 寸来计算流量的仪表。
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、脉动流等。它在各工业部门的用量约占流量计全部用量的 1/4~1/3。
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;
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。
孔板流量计是将标准孔板与多参量差压变送器(或差压变送、温度变送器及压力变送器)配套组成的高量程比差压流量装置,可测量气体、蒸汽、液体及天然气的流量。广泛应用于石油、化工、冶金、电力、供热、供水等领域的过程控制和测量。
浮子流量计,又称转子流量计,是变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。
(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;
容积式流量计,又称定排量流量计,简称 PD流量计,在流量仪表中是精度最高的一类。它利用机械测 量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分,根据测量室逐次重复地充满和排放该体积部分流体 的次数来测量流体体积总量。
容积式流量计按其测量元件分类,可分为椭圆齿轮流量计、刮板流量计、双转子流量计、旋转活塞流量计、往复活塞流量计、圆盘流量计、液封转筒式流量计、湿式气量计及膜式气量计等。
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。
1、流量计有节流式流量计、毕托管流量计、均速管流量计、转子流量计、靶式流量计,这些流量计是利用伯努利方程原理,通过测量流体差压信号反映流量;
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。
涡街流量计是在流体中安放一根非流线型游涡发生体,流体在发生体两侧交替地分离释放出两串规则地交 错排列的游涡的仪表。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.涡街流量计按频率检出方式可分为:应力式、应变式、电容式、热敏式、振动体式、光电式及超声式 等。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。
(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。
(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;
(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,例如气体和水处理较好的供热用水。另外在高温条件下其衬里需考虑。
(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。变送器和转换器必须配套使用,两者之间不能用两种不同型号的仪表配用。在安装变送器时,从安装地点的选择到具体的安装调试,必须严格按照产品说明书要求进行。安装地点不能有振动,不能有强磁场。在安装时必须使变送器和管道有良好的接触及良好的接地。变送器的电位与被测流体等电位。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。
(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。为了准确测量流量,必须消除各种干扰信号,有效放大流量信号。应该提高流量转换器的性能,最好采用微处理机型的转换器,用它来控制励磁电压,按被测流体性质选择励磁方式和频率,可以排除同相干扰和正交干扰。但改进的仪表结构复杂,成本较高。
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。?EMF从50年代初进入工业应用以来,使用领域日益扩展,80年代后期起在各国流量仪表销售金额中已占16%~20%。?我国近年发展迅速,1994年销售估计为6500~7500台。国内已生产最大口径为2~6m的ENF,并有实流校验口径3m的设备能力。
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。
(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。
(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。
(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。
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;
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。
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.目前温度、压力补偿式质量流量计虽已实用化,但当被测介质参数变化范围很大或很迅速时,正确地补偿将很困难或不可能,因此进一步研究在实际生产中适用的质量流量计和密度计还是一个课题。
在气体的流动管道上装有一个节流装置,其内装有一个孔板,中心开有一个圆孔,其孔径比管道内径小,在孔板前燃气稳定的向前流动,气体流过孔板时由于孔径变小,截面积收缩,使稳定流动状态被打乱,因而流速将发生变化,速度加快,气体的静压随之降火狐电竞低,于是在孔板前后产生压力降落,即差压(孔板前截面大的地方压力大,通过孔板截面小的地方压力小)。差压的大小和气体流量有确定的数值关系,即流量大时,差压就大,流量小时,差压就小。流量与差压的平方根成正比。节流式流量计是根据安装于管道中流量检测件产生的差压,已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来计算流量的仪表。
节流式流量计是一种典型的差压式流量计.是目前工业生产中用来测量气体、液体和蒸气流量的最常用的一种流量仪表.据调查统计,在炼钢厂、炼油厂等工业生产系统中所使用的流量计有(70—80)%左右是节流式流量计.在整个工业生产领域中,节流式流量计也占流量仪表总数的一半以上.节流式流量计所以得到如此广泛的应用,主要是因为它具有以下两个非常突出的优点:
喷嘴流量计是测量流量的差压发生装置,配合各种差压计或差压变送器可测量管道中各种流体的流量。标准喷嘴节流装置与差压变送器配套使用,可测量液体、蒸汽、气体的流量,广泛应用于石油、化工、冶金、电力、轻工等部门。
一体式安装由智能显示仪(多参差变送器)和喷嘴装置一道组成喷嘴流量计。它自带有高品质的差压传感器、压力传感器,热电阻温度传感器。AW2003-型智能显示仪(多 参差变送器)不仅在差压传感器量程范围自动适应,而且各种补偿系数如:流出系数C、流 束膨张系数ε等均进行在线计算,真正实现了扩大量程的同时保证计量的精度。采用大屏幕LCD同屏显示累积流量、瞬时流量、瞬时压力、瞬时温度值,不用人工切换。4-20mA两线制瞬时流量输出。分本安型防爆产品及普通型产品两大类。分体式安装由独立的喷嘴装置、差压、压力、温度变送器、流量计算仪、截止阀等部份组合而成。各部份之间的连接组合由用户自己完成。
与孔板流量计相比,喷嘴流量计的压力损失较小,因而节约能源,比较坚固耐用,适合高温高压流体,广泛使用在电力、化工等行业的蒸汽流量测量。喷嘴流量计包括标准喷嘴(ISA1932喷嘴)、长颈喷嘴两种。其设计制造均符合国际标准ISO5167或国家标准GB/T2624的规定。
靶式流量计于六十年代开始应用于工业流量测量,主要用于解决高粘度、低雷诺数流体的流量测量,先后经历了气动表和电动表两大发展阶段,SBL系列智能靶式流量计是在原有应变片式(电容式)靶式流量计测量原理的基础上 ,采用了最新型力感应式传感器作为测量和敏感传递元件,同时利用了现代数字智能处理技术而研制的一种新式流量计量仪表。
双转子流量计属于目前国际上最新一代容积式流量计,也称为 UF —‖流量计或螺杆流量计。是用于管道中液体流量的测量和控制的精密仪表。广泛应用于石油、化工、冶金、电力、交通、船舶、油库、码头、槽罐车等部门,特别适用于原油、精炼油、轻烃等工业液体的计量流量计可现场指示,字码直接读数并可配发讯器,输出电脉冲信号,远传到二次仪表或计算机,组成自动控制、自动检测和数据处理等系统。
适用于稀油、轻质油、稠油、含砂量大、含水量大的原油,被测量液体的粘度范围大。
腰轮流量计又叫罗茨流量计,其结构特征为:在流量计的壳体内有一个计量室,计量室内有一对或两对可以相切旋转的腰轮。在流量计壳体外面与两个搜轮同轴安装了一对传动齿轮,它们相互啮合使两个腰轮可以相互联动。腰轮流量计能用于各种清洁液体的流量测量,尤其适用于油品计量,也可制成测量气体的流量计。它的计最准确度高,可达0.1-0.5级。
腰轮流量计产品设计新颖,外形美观。具有重量轻、精度高,安装使用方便等特点。是容积式流量计的典型产品之一。其主要缺点有:体积大、笨重.压损较大.运行中振动较大等 .利用互成45度角的两对腰轮结构,可以大大减小运行中的振动噪声.
新一代差压式流量测量仪表,其基本测量原理是以能量守恒定律——伯努力方程和流动连续性方程为基础的流量测量方法。内文丘里管由一圆形测量管和置入测量管内并与测量管同轴的特型芯体所构成。特型芯体的径向外表面具有与经典文丘里管内表面相似的几何廓形,并与测量管内表面之间构成一个异径环形过流缝隙。流体流经内文丘里管的节流过程同流体流经经典文丘里管、环形孔板的节流过程基本相似。内文丘里管的这种结构特点,使之在使用过程中不存在类似孔板节流件的锐缘磨蚀与积污问题,并能对节流前管内流体速度分布梯度及可能存在的各种非轴对称速度分布进行有效的流动调整(整流),从而实现了高精确度与高稳定性的流量测量。
优点:如果能完全按照ASME标准精确制造,测量精度也可以达到 0.5%, 但是国产文丘里由于其制造技术问题, 精度很难保证, 国内老资格的技术力量雄厚的开封仪表厂也只能保证4% 测量精度,对于超超临界发电的工况,这种喉管处的均压环在高温高压下使用是一个很危险的环节,不采用均压环,就不符合ASNE ISO5167标准,测量精度就无法保证,这是高压经典式文丘里制造中的一个矛盾。
喉管和进口/出口一样材质,流体对喉管的冲刷和磨损严重,无法保证长期测量精度。结构长度必须按ISO-5167规定制造, 否则就达不到所需精度, 由于ISO-5167对经典文丘里的严格结构规定, 使得它的流量测量范围最大/最小流量比很小, 一般在 3 – 5 之间. 很难满足流量变化幅度大的流量测量.
该仪表的工作原理是基于流体的动量和压力作用于仪表腔体产生的变形,测量复合效应的变形求取流量。本仪表由美国GMI工程和管理学院开发,已申请两项专利。
它是由俄罗斯科学工程中心工业仪表公司开发,是基于悬浮效应理论研制的。该仪表已在若干现场成功的应用(例如在核电站安装2000余台测量热水流量,连续使用8年),且还在改进以扩大应用领域。