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隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,對于流量測量的準(zhǔn)確度和范圍的要求越來越高,流量測量技術(shù)日新月異,為了適應(yīng)各種用途,各種類型的流量計(jì)也相繼問世。
目前流量計(jì)的種類越來越多,常用的分類方法有兩種,一是按照流量計(jì)的測量原理進(jìn)行分類;二是按照流量計(jì)的結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行分類。
1.力學(xué)原理:屬于此類原理的儀表有利用伯努利定理的差壓式、轉(zhuǎn)子式;利用動量定理的沖量式、可動管式;利用牛頓第二定律的直接質(zhì)量式;利用流體動量原理的靶式;利用角動量定理的渦輪式;利用流體振蕩原理的旋渦式、渦街式;利用總靜壓力差的皮托管式以及容積式和堰、槽式等等。
2.電學(xué)原理:用于此類原理的儀表有電磁式、差動電容式、電感式、應(yīng)變電阻式等。
3.聲學(xué)原理:利用聲學(xué)原理進(jìn)行流量測量的有超聲波式.聲學(xué)式(沖擊波式)等。
4.熱學(xué)原理:利用熱學(xué)原理測量流量的有熱量式、直接量熱式、間接量熱式等。
5.光學(xué)原理:激光式、光電式等是屬于此類原理的儀表。
6.原于物理原理:核磁共振式、核幅射式等是屬于此類原理的儀表.
7.其它原理:有標(biāo)記原理(示蹤原理、核磁共振原理)、相關(guān)原理等。
按當(dāng)前流量計(jì)產(chǎn)品的實(shí)際情況,根據(jù)流量計(jì)的結(jié)構(gòu)原理,大致上以下幾種類型:
1.容積式流量計(jì)
容積式流量計(jì)相當(dāng)于一個標(biāo)準(zhǔn)容積的容器,它接連不斷地對流動介質(zhì)進(jìn)行度量。流量越大,度量的次數(shù)越多,輸出的頻率越高。容積式流量計(jì)的原理比較簡單,適于測量高粘度、低雷諾數(shù)的流體。根據(jù)回轉(zhuǎn)體形狀不同,目前生產(chǎn)的產(chǎn)品分:適于測量液體流量的橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)(羅茨流量計(jì))、旋轉(zhuǎn)活塞和刮板式流量計(jì);適于測量氣體流量的伺服式容積流量計(jì)、皮膜式和轉(zhuǎn)簡流量計(jì)等。
2.葉輪式流量計(jì)
葉輪式流量計(jì)的工作原理是將葉輪置于被測流體中,受流體流動的沖擊而旋轉(zhuǎn),以葉輪旋轉(zhuǎn)的快慢來反映流量的大小。典型的葉輪式流量計(jì)是水表和渦輪流量計(jì),其結(jié)構(gòu)可以是機(jī)械傳動輸出式或電脈沖輸出式。一般機(jī)械的準(zhǔn)確度較高,一般誤差為±0.2%-0.5%。
3.差壓式流量計(jì)(變壓降式流量計(jì))
差壓式流量計(jì)由一次裝置和二次裝置組成,一次裝置稱流量測量元件,它安裝在被測流體的管道中,產(chǎn)生寫蓅量(流速)成比例的壓力差,供二次裝詈進(jìn)行流量顯示。二次裝置稱顯示儀表,它接收測量元件產(chǎn)生的差壓信號,并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的流量進(jìn)行顯示.差壓流量計(jì)的一次裝置常為節(jié)流裝置或動壓測定裝置(皮托管、均速管等)。
二次裝置為各種機(jī)械式、電子式、組合式差壓計(jì)配以流量顯示儀表,差壓計(jì)的差壓敏感元件多為彈性元件。由于差壓和流量呈平方根關(guān)系,故流量顯示儀表都配有開平方裝置,以使流量刻度線性化。多數(shù)儀表還設(shè)有流量積算裝置,以顯示累積流量,以便經(jīng)濟(jì)核算。這種利用差壓測量流量的方法歷史悠久,比較成熟,世界各國一般都用在比較重要的場合,約占各種流量測量方式的70%。
4.變面積式流量計(jì)(等壓降式流量計(jì))
放在上大下小的錐形流道中的浮子受到自下而上流動的流體的作用力而移動。當(dāng)此作用力與浮子的“顯示重量”(浮子本身的重量減去它所受流體的浮九)相平衡時,俘子即靜止。浮子靜止的高度可作為流量大小的量度。由于流量計(jì)的通流截面積隨浮子高度不同而異,而浮子穩(wěn)定不動時上下部分的壓力差相等,因此該型流量計(jì)稱變面積式流量計(jì)或等壓降式流量計(jì)。該式流量計(jì)的典型儀表是轉(zhuǎn)子(浮子)流量計(jì)。
5.動量式流量計(jì)
利用測量流體的動量來反映流量大小的流量計(jì)稱動量式流量計(jì).由于流動流體的動量P與流體的密度及流速v的平方成正比,當(dāng)通流截面確定時,v與容積流量Q成正比。設(shè)比例系數(shù)為A,則Q=A,因此測得P,即可反映流量Q。這種型式的流量計(jì),大多利用檢測元件把動量轉(zhuǎn)換為壓力、位移或力等,然后測量流量。這種流量計(jì)的典型儀表是靶式和轉(zhuǎn)動翼板式流量計(jì)。
靶式流量計(jì)的工作原理:被測介質(zhì)在水平管道中流動受到流量計(jì)圓形靶片的阻力,介質(zhì)的一部分動壓能轉(zhuǎn)化為對靶片的作用力,其力的大小與流速有一定的關(guān)系。通過力矩轉(zhuǎn)式檢測出靶片上所受的力,即可求出介質(zhì)的流速和流量。
靶式流量計(jì)主要用于原油、渣油、蠟油等高粘度、低雷諾系數(shù)的流體的測量。當(dāng)被測介質(zhì)密度、靶直徑一定時,流量計(jì)的準(zhǔn)確度主要取決于流量系數(shù)。要使流量計(jì)滿足精度要求,其被測介質(zhì)最好是高粘度、低雷諾系數(shù)的流體。
6.沖量式流量計(jì)
利用沖量定理測量流量的流量計(jì)稱沖量式流量計(jì),多用于測量顆粒狀固體介質(zhì)的流量,還用來測泥漿、結(jié)晶型液體和研磨料等的流量。流量測量范圍從莓小時幾公斤到近方噸。真型的儀表是水平分力式?jīng)_臺流量計(jì),真測量原理是當(dāng)被測介質(zhì)叢一定高度自由下落到有傾斜角的檢測板上產(chǎn)生沖力,沖力的水平分力馬質(zhì)量流量成正比,故測量這個水平分力即可反映質(zhì)量流量的大小。
7.電磁流量計(jì)
電磁流量計(jì)是應(yīng)用導(dǎo)電體在磁場中運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,而感應(yīng)電動勢又和流量大小成正比,通過測電動勢來反映管道流量的原理而制成的。其測量精度和靈敏度都較高。工業(yè)上多用以測量水、礦漿等介質(zhì)的流量。可測最大管徑達(dá)2m,而直壓損極小。但導(dǎo)電率低的介質(zhì),如氣體、蒸汽等則不能應(yīng)用,電磁流量計(jì)造價(jià)較高,且信號易受外磁場干擾,影響了在工業(yè)管流測量中的廣泛應(yīng)用。為此,產(chǎn)品在不斷改進(jìn)更新,向微機(jī)化發(fā)展。
8.超聲波流量計(jì)
超聲波流量計(jì)是基于超聲波在流動介質(zhì)中傳播的速度等于被測介質(zhì)的平均流速和聲波本身速度的幾何和的原理而設(shè)計(jì)的。它也是由測流速來反映流量大小的。超聲波流量計(jì)雖然在70年代才出現(xiàn),但由于它可以制成非接觸型式,并可與超聲波水位計(jì)聯(lián)動進(jìn)行開口流量測量,對流體又不產(chǎn)生擾動和阻力,所以很受歡迎,是一種很有發(fā)展前途的流量計(jì)。利用多普勒效應(yīng)制造的超聲多普勒流量計(jì)近年來得到廣泛的關(guān)注,被認(rèn)頭是非接觸測量雙相流的理想儀表。
9.流體振蕩式流量計(jì)
流體振蕩式流量計(jì)是利用流體在特定流道條件下流動時將產(chǎn)生振蕩,且振蕩的頻率與流速成比例這一原理設(shè)計(jì)的.當(dāng)通流截面一定時,流速與導(dǎo)容積流量成正比。因此,測量振蕩頻率即可測得流量.這種流量計(jì)是70年代開發(fā)和發(fā)展起來的.由于它兼有無轉(zhuǎn)動部件和脈沖數(shù)字輸出的優(yōu)點(diǎn),很有發(fā)展前途。目前典型的產(chǎn)品有渦街流量計(jì)、旋進(jìn)旋渦流量計(jì)。
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