一.引言
首先简单介绍一下流量计的概念:
凡是有物质流动的场合,人们为掌握其数量都需要流量测量,流量分为瞬时流量(Flow Rate)和累计流量(Total Flow)。
瞬时流量(Flow Rate):单位时间内流过封闭管道或明渠有效截面的量。流过的物质可以是气、液、固体。工程上常用的单位m3/h.。
累计流量(Total Flow):在某一段时间间隔内(可以是一天、一周、一月、一年)流体流过封闭管道或明渠有效截面的累计量称为累计流量,通过将瞬时流量对时间积分可求得累计流量。
流量计(Flowmeter):用以测量瞬时流量或累计流量的器具统称为流量计。
流量计广泛应用于能源计量如水,气等介质。流量计的种类繁多,可大体分为几大类,约几百种以上。
(1) 差压式流量计:1.皮托管 2.孔板 3.文丘里管。
(2) 转子流量计
(3) 容积式流量计:1.椭圆齿轮 2.腰轮 3.刮板 4.旋转活塞
(4) 涡轮流量计
(5) 电磁流量计 :大管径,造价高。安装时需要停水断管。
(6) 涡街流量计
(7) 超声波流量计
(8) 质量流量计
(9) 其它流量计
上述流量计优、缺点,用途各异。用户选表总想找到一种理想的流量计以解决它的流量计量问题,而流量计制造厂都力图制造出一种理想流量计以适应更广泛的需要。总结千百种流量计的所有优点可以提出理想流量计的条件如下:
1.检测件无阻碍物;
2.检测件可夹装在管道外部,可随意移动在任何地点测量而无须截断管道与流体;
3.仪表的流量计算方程简单明确,可外推到未知领域而无须实流校验;
4.频率脉冲输出信号,数字式仪表,便于远传抗干扰及与计算机联网;
5.仪表输出信号不受流体流动特性的影响;
6.仪表复现性高;
7.仪表范围度宽,线性好;
8.仪表可靠性高,价格适宜,维修技术不复杂;
9.无须个别实流校验,或只须“干校”,或在一、二种介质中校验可推广到各种介质;
10.检测件输出信号直接反映质量流量。
可以说至今并没有出现上述的理想流量计,所有流量计都多少具备一些上述条件,只不过有的多些,有的少些。所有流量计制造厂试制新产品都力图能更多地具备上述条件。
我们今天介绍的超声波流量计,目前之所以能被相当广泛的用户普遍接受是有客观原因的。主要是它能在更多方面更好地满足理想流量计的一些条件。
二、流量计类型及原理
2.1、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。
2.2、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 |