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各种流量计的优缺点比较 流量计是如何工作的

时间:2020-08-04    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     
1 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,从而且推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、精度较佳的产品,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,属于比较精确的流量计;(2)重复性好;(3)无零点扰能力好;(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。 

应用概况: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、天然气和低温流体统在欧洲和美国,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。 

2 涡街流量计 

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。 

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。 

涡街流量计是属于较为年轻的一类流量计,但其发展迅速,目前已成为通用的一类流量计。 

优点:(1)结构简单牢固;(2)适用流体种类多;(3)精度较高;(4)范围度宽;(5)压损小。 

缺点:(1)不适用于低雷诺数测量;(2)需较长直管段;(3)仪表系数较低(与涡轮流量计相比);(4)仪表在脉动流、多相流中尚缺乏应用经验。 

3电磁流量计 

电磁流量计是根据法拉弟电磁感应定律制成的一种测量导电性液体的仪表。 

电磁流量计有一系列优良特性,可以解决其它流量计不易应用的问题,如脏污流、腐蚀流的测量。 

70、80年代电磁流量在技术上有重大突破,使它成为应用广泛的一类流量计,在流量仪表中其使用量百分数不断上升。 

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)不能测量电导率很低的液体,如石油制品;(2)不能测量气体、蒸汽和含有较大气泡的液体;(3)不能用于较高温度。 

应用概况: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。 

4差压式流量计 

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。 

差压式流量计由一次装置(检测件)和二次装置(差压转换和流量显示仪表)组成。通常以检测件形式对差压式流量计分类,如孔板流量计、文丘里流量计、均速管流量计等。 

二次装置为各种机械、电子、机电一体式差压计,差压变送器及流量显示仪表。它已发展为三化(系列化、通用化及标准化)程度很高的、种类规格庞杂的一大类仪表,它既可测量流量参数,也可测量其它参数(如压力、物位、密度等)。 

差压式流量计的检测件按其作用原理可分为:节流装置、水力阻力式、离心式、动压头式、动压头增益式及射流式几大类。 

检测件又可按其标准化程度分为二大类:标准的和非标准的。 

所谓标准检测件是只要按照标准文件设计、制造、安装和使用,无须经实流标定即可确定其流量值和估算测量误差。 

非标准检测件是成熟程度较差的,尚未列入国际标准中的检测件。 

差压式流量计是一类应用广泛的流量计,在各类流量仪表中其使用量占居首位。近年来,由于各种新型流量计的问世,它的使用量百分数逐渐下降,但目前仍是较为重要的一类流量计。 

优点: 

(1)应用较多的孔板式流量, 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)。 

应用概况: 

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。 

5 浮子流量计 

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。 

浮子流量计是仅次于差压式流量计应用范围较为广泛的一类流量计,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。 

6容积式流量计 

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。 

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。 

应用概况: 

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%。 

7 超声流量计 

超声流量计是通过检测流体流动对超声束(或超声脉冲)的作用以测量流量的仪表。 

根据对信号检测的原理超声流量计可分为传播速度差法(直接时差法、时差法、相位差法和频差法)、波束偏移法、多普勒法、互相关法、空间滤法及噪声法等。 

超声流量计和电磁流量计一样,因仪表流通通道未设置任何阻碍件,均属无阻碍流量计,是适于解决流量测量困难问题的一类流量计,特别在大口径流量测量方面有较突出的优点,近年来它是发展迅速的一类流量计之一。 

优点: 

(1)可做非接触式测量;(2)为无流动阻挠测量,无压力损失;(3)可测量非导电性液体,对无阻挠测量的电磁流量计是一种补充。 

缺点: 

1)传播时间法只能用于清洁液体和气体;而多普勒法只能用于测量含有一定量悬浮颗粒和气泡的液体;(2)多普勒法测量精度不高。 

应用概况: 

(1)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; 

(2)气体应用方面在高压天然气领域已有使用良好的经验; 

3)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。 

8 科里奥利质量流量计 

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。 

9明渠流量计 

与前述几种不同,它是在非满管状敞开渠道测量自由表面自然流的流量仪表。 

非满管态流动的水路称作明渠,测量明渠中水流流量的称作明渠流量计(open channel flowmeter)。 

明渠流量计除圆形外,还有U字形、梯形、矩形等多种形状。 

明渠流量计应用场所有城市供水引水渠;火电厂引水和排水渠、污水治理流入和排放渠;工矿企业水排放以及水利工程和农业灌溉用渠道。有人估计1995台,约占流量仪表整体的1.6%,但是国内应用尚无估计数据。
计量是工业生产的眼睛。流量计量是计量科学技术的组成部分之一,它与国民经济、国防建设、科学研究有密切的关系。做好这一工作,对了保证产品质量、提高生产效率、促进科学技术的发展都具有重要的作用。特别是在能源危机、工业生产自动化程度愈来愈高的当今时代,流量计在国民经济中的地位与作用更加明显。

流量计量应用范围广泛

流量计量广泛应用于工农业生产、国防建设、科学研究对外贸易以及人民生活各个领域之中。

在石油工业生产中,从石油的开采、运输、炼冶加工直至贸易销售,流量计量贯穿于全过程中,任何一个环节都离不开流量计量。否则将无法保证石油工业的正常生产和贸易交往。在化工行业,流量计量不准确会造成化学成分分配比失调,无法保证产品质量,严重的还会发生生产安全事故。在电力工业生产中,对液体、气体、蒸汽等介质流量的测量和调节占有重要地位。流量计量的准确与否不仅对保证发电厂在参数下运行具有很大的经济意义,而且随着高温高压大容量机组的发展,流量测量已成为保证发电厂安全运行的重要环节。如大容量锅炉瞬时给水流量中断或减少,都可能造成严重的干锅或爆管事故。这就要求流量测量装置不但应做到准确计量,而且要及时地发出报警信号。在钢铁工业生产中,炼钢过程中循环水和氧气(或空气)的流量测量是保证产品质量的重要参数之一。在轻工业、食品、纺织等行业中,也都离不开流量计量。

在农业上,诸如农田水利、气象风速,甚至有些农业机械,像机动喷雾机、水泵的特性测试,同样需要流量计量。

在国防建设上,随着空间技术的发展,对流量计量提出了相当高的要求。如宇宙飞船、核潜艇的核动力控制,离不开流量仪表;火箭发功机试车一次消极大量的液化燃料,如果流量不准,不仅经济损失巨大,而且射程也会偏离几千公里;防化装备也少不了流量仪表;有些军事工程甚至配用上千台流量计。

科学研究、对外贸易方面,流量计量同样占有重要的地位和作用。与人们日常生活密切相关的自来水、煤气、天然气、油等都大量的应用流量仪表计量。
流量计是工业生产过程和科学实验的重要参数

流量与温度、压力、物位一样,是一般热工化工生产过程的重要参数。人们依靠这些参数对生产流程进行监督和控制,并实现生产流程的自动化。这对提高产品的质量与产量,保障生产安全,改进操作工艺,改善生产条件及科学实验等方面将有着重要意义,同时,流量计量是企业经济核算的重要依据,流量计量准确可靠是保证企业生产率进行,保证经济效益的重要手段之一。

流量计量是能源计量的重要组成部分

能源是发展同民经济的重要物质基础。当前能源问题已成为我国国民经济中的一个突出问题。节约能源,已被中央确定为一项重要方针。要搞好节能工作。首先必须对能源进行科学管理,能源的计量测试工作就是对能源进行科学的管理的一项重要技术基础工作。这一工作如果做得不好,节能的效果就难以确定。在生产中的水、油、气及其它流体介质,均属流量测量范畴。做好这一工作对于节能工作具有重要意义。我国不仅是一个大量的能源消耗国,而且能源利用率也很低,比发达国家约低20%左右,所以我国节能的潜力是很大。如果能源利用率提高1%,其经济效益将是非常可观的。在节能工作中,计量仪表是基础,流量计量将起到极为重要作用。

流量计量的内容

出于流量是一个动态量,流量测量是一项复杂的技术。从被测流体来说,包括气体、液体和混合流体这三种具有不同物理特性的流体;从测量流体流量时的条件来说,又是多种多样的,如测量时的温度可以从高温到极低温,测量时的压力可以从高压到低压;被测流量的大小可以从微小流量到大流量;被测流体的流动状态可以是层流、紊流等等。此外就液体而言,还存在粘度大小不同等情况。因此,为准确的测量流量,就必须研究不同流体在不同条件下的流量测量方法,并提供相应的测量仪表。这是流量计量的主要工作之一。由于被测流体的特性如此复杂,测量条件又各不相同,从而产生了各种不同的测量方法和测量仪表。显然,如果没有一个统一的检定流量测量仪表准确度的方法,那么要保证大规模生产的工艺要求,要保证贸易的平等互换是不可能的。此外,还必须有一套流量单位复现方法和检定系统对使用小流量仪表传递的标准方法。流量计量学的另一主要内容就是:研究流量单位的发现方法和检定系统,建立流量计量的基、标准装置,以保证量值传递和流量测量的准确度。 

流量计在出厂或使用之前,必须对其计量性能进行测试或检定,以保证产品质量和使用的准确度。为此,就必须建立复现流量单位量值的标准装置。所谓流量标准装置是指能够提供确定准确度流量值的测量设备。至于各种流量标准装置的结构、原理、技术要求和检定方法本站将有详细资料进行说明。 

流量计量的简史与前景展望

自古以来流量测量都是人类文明一种标志。埃及人用尼罗河流量计来预报年成的好坏。古罗马人修渠引水,采用孔板测量流量。但是,由于经济生产后,直到本世纪50年代,工业中使用的主要流量计只有孔板、皮托管、浮子流量计三种。被测介质的范围也较窄,测量准确度也只满足低水平的生产需要。第二次世界大战后,随着国际经济和科学技术的迅速发展,流量计量日益受到重视,流量仪表随之迅速发展起来。为满足不同种类流体特性,不同流动状态下的流量计量问题,近30年来,先后研制出并投入使用的流量计有速度式流量计、容积流量计、动量式流量计,电磁流量计、超声波流量计等几十种新型流量计。

目前国外投入使用的流量计有100多种,国内定型投产的也有近20种。随着工业生产的自动化,管道化的发展,流量仪表在整个仪表生产中所占比重越来越大。据国内外资料表明,在不同的工业部门中所使用的流量仪表占整个仪表总数的15-30%。随着流量仪表的迅猛发展,流量标准装置也得到较快发展,流量量值传递网络已经形成。目前水、油、气、蒸汽高精度的流量标准装置已在国家、省市计量机构建立,确保其流量量值传递的准确一致。

尽管如此,由于流量测量技术的复杂化,以及科学技术的迅速发展向流量计量提出更新更高的要求,流量计量的现况远不能满足生产的需要,还有大量的流量计量技术问题有待进一步研究解决。目的主要存在如下问题:
流量仪表的品种、规格、准确度和可靠性尚不能满足生产要求。特别对腐蚀性流体、脏污流体、高粘性流体、多相流体、特大流量、微小流量等,有待发展有效的测量手段。 

流量标准装置不能满足流量计检定要求,尤其是现场实液检定流量计的标准装置,是在我国目前情况下急待解决的问题。

流量计量技术水平有待进一步提高。

流量仪表的配备差距很大直接影响工业成本核算与经济管理。
上述问题的存在直接影响流量计量的发展,已引起各国重视,都在探讨其解决方法。

目前流量计量的发展动向可综述为以下几个方面。
采用新技术、研制新型流量计。随着科学技术的发展,超声波、激光、电磁、核技术及微计算机等新技术引入流量计量领域,使得无接触无活动部件间接技术大大发展,流量传感器趋向电子化和数字化,为流量计量开拓新的领域。新型流量计要求非接触式流量数字模型简明;量程比宽、线性化、数字化;可线性高,价格低廉,维修方便。 
开发特殊流量测量研究,加大流量、高粘性流体、极低温流、多相流、高压及低压气体流量测量等。


在线实校检定流量计的标准装置的研究。流量计的检定目前大多采用离线检定法。
使用该方法核定的流量计虽经误差修正,但因其检定条件与流量计使用条件相差甚大造成附加的使用误差,降低测量准确度。在线实液标定法是解决这一问题的根本方法。在线实液标定法的主要问题是标准装置的合理设计。目前移动式标准装置和标准流量计是人们比较重视的标准装置。但距实用还有一定距离。 
随着科学技术的飞速发展在广大流量计量科学工作者的艰苦努力下,相信在今后不长的时期内,流量计量技术将台提高到一个新的水平。



    系统故障分析步骤

    (1)进口超声波流量计系统指示值达到最小时,首先检查现场检测仪表,如果正常,则故障在显示仪表。当现场检测仪表指示也最小,则检查调节阀开度,若调节阀开度为零,则常为调节阀到调节器之间故障。当现场检测仪表指示最小,调节阀开度正常,故障原因很可能是系统压力不够、系统管路堵塞、泵不上量、介质结晶、操作不当等原因造成。若是仪表方面的故障,原因有:孔板差压流量计可能是正压引压导管堵;差压变送器正压室漏;机械式流量计是齿轮卡死或过滤网堵等。

    (2)进口超声波流量计系统指示值达到最大时,则检测仪表也常常会指示最大。此时可手动遥控调节阀开大或关小,如果流量能降下来则一般为工艺操作原因造成。若流量值降不下来,则是仪表系统的原因造成,检查流量控制仪表系统的调节阀是否动作;检查仪表测量引压系统是否正常;检查仪表信号传送系统是否正常。

    (3)进口超声波流量计系统指示值波动较频繁,可将控制改到手动,如果波动减小,则是仪表方面的原因或是仪表控制参数PID不合  适,如果波动仍频繁,则是工艺操作方面原因造成。

    以上只是进口超声波流量计的现场故障分析,实际现场还有一些复杂的控制回路,如串级控制、分程控制、程序控制、联锁控制等等。这些故障的分析就更加复杂,要具体分析.








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