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      技術文章-液體流量計

      液體流量計的工作原理及結構

      發布時間:2022-03-17 09:42:13 人氣: 24

      測量流體流量的儀表統稱為液體流量計或流量表。液體流量計是工業測量中重要的儀表之一。隨著工業生產的發展,對流量測量的準確度和范圍的要求越來越高。流量測量技術日新月異,為了適應各種用途,各種類型的流量計相繼問世,目前已投入使用的流量計已超過 100 種。

      每種產品都有它特定的適用性,也都有它的局限性。按測量原理分為力學原理、熱學原理、聲學原理、電學原理、光學原理、原子物理學原理等。

      按流量計的結構原理進行分類,有容積式流量計、差壓式流量計、浮子流量計、渦輪流量計、電磁流量計、流體振蕩流量計中的渦街流量計、質量流量計和插入式流量計。

      按測量對象劃分,就有封閉管道和明渠兩大類;按測量目的又可分為總量測量和流量測量,其儀表分別稱作總量表和流量計??偭勘頊y量一段時間內流過管道的流量,是以短暫時間內流過的總量除以該時間的商來表示,實際上流量計通常亦備有累積流量裝置,做總量表使用,而總量表亦備有流量發訊裝置。因此, 以嚴格意義來分流量計和總量表已無實際意義。


      01、電磁流量計

      電磁流量計內部裝有兩個勵磁線圈,通過被稱為急削的幫助,這些線圈會在整個測量管橫截面上產生恒定磁場。兩個用于測量感應電壓的電極,以一定的角度安裝在管壁內。測量管內壁安裝的襯里,防止了導電液體和金屬管之間形成短路。起初,當液體沒有流動的時候,兩個電極之間不會測量到任何感應電壓。導電液體中的帶電粒子平均分布。這里分別以紅色和藍色綠色表示,然而,只要液體開始在測量管中流動,磁場相對帶電粒子施加作用力。由此,液體中的正負帶電粒子被分開,并集中到管壁的兩側。

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      此時,兩個電極將檢測到電壓波形,并進行測量。該電壓與管道中流體的流速成正比,與已知管道橫截面一起??捎嬎愠鰧嶋H的體積流量。流速越大,帶電粒子分離就越大。從而電極之間測量到的電壓就越大。實際應用中,電極在測量到真實電壓的同時,也測量到了干擾電壓。而干擾電壓必須從真實的信號中分離出來,一個成功的分離干擾電壓的方法,是使用直流脈沖產生磁場。這樣一來,磁場極性被交替互換。這里以慢動作說明,現在在測量電機上獲取的電壓將不斷改變磁性。由此可消除所有恒定干擾電壓。例如液體中的電化學影響或外部磁場的電磁影響。這樣,此類干擾電壓的大小將不會對實際檢測信號有任何影響,其優勢是穩定的測量和穩定的系統零點。定的測量和穩定的系統零點。


      02、孔板流量計

      孔板流量計廣泛應用于石油、化工、冶金、電力、輕工等部門??装辶髁坑?(又稱節流裝置、差壓式流量計)是測量流量的差壓發生裝置,配合各種差壓計或差壓變送器可測量管道中各種流體的流量。

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      被測流體為液體時,為防止氣泡進入導壓管,取壓口應處工藝管道中心線下偏≤45°的位置上,正負取壓口處于與管道對稱位置時,兩者應在同一水平面上被測流體為氣體時,為防止液體(冷凝液)進入導壓管,取壓口應處工藝管道中心管道上方線上偏≤45°的位置上,正負取壓口處于與管道對稱位置時,兩者應在同一水平線上。被測流體為蒸汽時,應保證冷凝器中冷凝液面恒定和正負導壓管上的冷凝面高度一致。正負壓口處于與管道對稱位置時,兩者應在同一水平面上。


      03、渦街流量計

      16世紀意大利人雷奧納多達芬奇,觀察到漩渦如何在流動的水中形成。大約400年以后,匈牙利物理學家卡門描述了這些漩渦形成的物理定律。以下就是該測量方法的原理,每個渦街流量計內都有一個擋體安裝在管道中央,該擋體適用于干擾流場的障礙物。擋體下游是一個用于記錄流動流體所產生的最精微壓差的機械傳感器。如果流體不流動,將不會形成漩渦。一旦流體開始流動,并達到一定的流速。將在擋體下游逐漸形成漩渦。這些漩渦在擋體兩側交替分開,并由流體帶走?,F在擋體的下游形成高壓和低壓區從而出現了被稱為卡門渦街的現象。

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      這些壓差與通過漩渦的頻率完全匹配,并由機械傳感器精確計量。這里以慢動作顯示,該傳感器非常獨特,因為它內在的平衡系統使得管道在承受高達1G的振動,壓力沖擊和溫度驟變時,都對測量沒有任何影響。兩個連續漩渦之間的距離,與流體的特定體積相對應。因此,對通過的漩渦進行計數可計算總的流量。流速越高,測得漩渦的頻率就越高。在一些應用中,速度太低,以致無法形成可檢測到的漩渦。然而,可以通過安裝縮徑的渦街流量計來增加速度。該變動不會影響測量精度??稍趥鞲衅髦屑尤霚囟葌鞲衅鱽碓黾庸δ?,此類配置加上內置流量計算儀,可計算隨溫度變化的質量流量或能量流。該功能在飽和蒸汽或各類工業氣體的測量中尤為重要。


      04、超聲波流量計

      根據對信號檢測的原理超聲流量計可分為傳播速度差法(直接時差法、時差法、相位差法和頻差法)、波束偏移法、多普勒法、互相關法、空間濾法及噪聲法等。超聲流量計和電磁流量計一樣,因儀表流通通道未設置任何阻礙件,均屬無阻礙流量計,是適于解決流量測量困難問題的一類流量計,特別在大口徑流量測量方面有較突出的優點,它是發展迅速的一類流量計之一。

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      05、科里奧利質量流量計

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      在沒有流體流經流量管時,流量管由安裝在流量管端部的電磁驅動線圈驅動,其振幅小于1mm,頻率約為80Hz,流體流入流量管時被強制接受流量管的上下垂直運動。在流量管向上振動的半個周期內,流體反抗管子向上運動而對流量管施加一個向下的力;反之,流出流量管的流體對流量管施加一個向上的力以反抗管子向下運動而使其垂直動量減少。這便導致流量管產生扭曲,在振動的另外半個周期,流量管向下振動,扭曲方向則相反,這一扭曲現象被稱之為科里奧利(Coriolis)現象,即科氏力。

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