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探讨各种流量计的使用特点

来源:www.jsowyb.com 发布时间:2013-07-03 10:34:48

  在现代工业中,对流量的测量采用了各种各样的方法,这些测量方法基于不同的测量原理,利用不同输出信号的变化来反映流体流量的变化。根据测量原理,通常将流量测量方法分为3大类:(1)利用伯努利方程原理来测量流量;(2)速度式流量测量方法;(3)质量流量测量方法。

  在流体力学理论中,伯努利方程占有非常重要的地位,它说明了流体流线上各点之间的能量关系。以测量流体流速来得到流量的流量计称为速度式流量计,该流量计较为常用,种类较多,发展也较快。比较典型的速度式流量计有电磁流量计、涡街流量计、涡轮流量计、超声波流量计和热导式流量计等。

各种流量计的特点

    (1)电磁流量计测量原理是基于法拉第电磁感应定律。电磁流量计要求被测流体的电导率不能过低,因此目前只能测量水和一些酸、碱、盐溶液等,对气体和绝大多数油类都不适用。电磁流量计有2个显著特点:一是响应速度快,几乎没有滞后,非常适用于测量流体瞬时流量的变化;二是无阻碍流体流动的部件,对流体几乎无阻力。对于管内稳定的流体,严格轴对称速度分布流体进行测量,检测到的感生电动势可以很好地反映管内流体的平均流速。但是电磁流量计对于外界的电磁干扰非常敏感,在使用时需要采取一定的抗干扰措施,注意良好接地,以屏蔽外界的电磁场。

    (2)涡街流量计是在流体中安放一个非流线型旋涡发生体,使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旋涡,且在一定范围内旋涡分离频率与流量成正比的流量计。涡街流量计主要用于工业管道介质流体的流量测量,具有良好的介质适应能力,无需温度压力补偿即可直接测量蒸汽、气体、液体的工况体积流量,并配备温度、压力传感器来测量标况体积流量和质量流量,是节流式流量计的理想替代产品。涡街流量计有很多优点,如压力损失小,量程范围宽,准确度高,在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响等,并且无可动机械零件,因此可靠性高,维护量小。

    (3)涡轮流量计是利用流动的流体来推动叶轮转动,流体流速和叶轮转速成正比,通过测量叶轮转速得到流体流速,进而得到流量值。当被测流体流过传感器时,在流体作用下叶轮受力旋转,其转速与管道平均流速成正比,叶轮的转动将周期性地改变磁电转换器的磁阻值,检测线圈中的磁通随之发生周期性的变化,并产生周期性的感应电动势,即电脉冲信号,经放大器放大后,送至显示仪表显示。

    (4)超声波流量计是近年来发展较快的流量计。超声波在液体、固体中衰减很小,因而穿透能力很强,尤其是在不透明的固体中,超声波可穿透几十米的长度。利用超声波可以穿透物体的特性,在流体管道外设置超声波发送装置,以测量管内流体的流速。

    (5)热导式流量计是一种直接式质量流量计,它可以用来测量质量流量。当流体静止时,管道内加热元件的上下游温度对称分布,元件指示温度相等;当介质流动时,下游温度比上游温度高。随着流速的增加,温差增大,当流速增加到某一界限值后,两元件的温差将随流速的增加而逐渐减小。为了得到仪表的单值性,一般用温差增大的特性测量小流量,用温差减小的特性测量大流量。

流量计选型的一般性准则

    2.1 差压流量计的组成方式

    随着国内经济的不断发展,国家实施了节约能源消耗的系列举措,从而促进了对流量仪表的需求。特别是在冶金工业中的天然气、焦炉煤气、高炉煤气、工业用蒸汽及其他各类能源介质计量和各单内部成本核算等计量中,都迫切需要宽量程、高精度、高可靠性的计量仪表。差压式流量计以其技术成熟、结构简单、无可动部件、稳定可靠、适应面宽等优点独居流量计榜首。

    目前,差压流量计主要有以下3种组成方式:(1)一体式差压流量计,即将节流装置、差压、压力、温度、计算显示集成为一个整体的流量计,可以直接在表上显示流量,也可通过DC4~20mA电流远传瞬时流量值。这种一体式差压流量计包含了一台流量计所必备的全部要素,也代表了差压流量计的发展方向。(2)一体式差压流量变送器,将差压变送器直接安装到节流装置上,输出代表差压信号大小的DC4~20mA电信号,流量计算及温度、压力补偿由用户另外配置完成。由于没有流量显示或输出,因此不能称其为流量计。一体式差压流量变送器适合作为DCS(PLC)控制系统中的现场仪表,并将DC4~20mA的差压信号送到DCS(PLC)控制系统,然后由控制系统进行温度、压力补偿计算出被测的流量。(3)分体式差压流量计,由节流装置、差压变送器、压力变送器、温度变送器、流量计算显示仪组成。它是差压流量计的传统组成方式,近年来使用率已大幅下降。

选用流量计的一般原则

    (1)要正确地选择流量测量方法和仪表,并熟悉仪表和所测量的流体特性,同时还须考虑到费用的高低。在某一场所中仪表的选用方案可能有多种,选择时仅凭以往的经验或只考虑某一因素而贸然作出决定,有可能不能选择到最合适的仪表。

    (2)准确度是一台流量测量仪表非常重要的指标,同时也是在仪表选择过程中容易忽略的指标。

    (3)通常一台流量计的测量范围是指在保证准确度的前提下,该流量计能测量的最大瞬时流量和最小瞬时流量的比值范围。

    (4)流量测量仪表的永久压力损失也是一个很重要的指标,永久压力损失(不可恢复压损)过大,带来的直接后果就是动力和能源的浪费,通常将压损选定在2~30kPa之间,就能满足绝大部分工业现场的要求。

    (5)对流量测量仪表最重要的要求就是长期工作的稳定性和可靠性,应根据使用环境条件及使用状况来选择流量计,并将长期稳定性放在第一位,通常应选择无可动部件,对脏污、粉尘等不敏感,对使用环境无特殊要求(振动、电滋干扰、温度变化等)的流量计。

流量计种类的选择

    流量计的种类繁多,各有千秋,选择一种适合特定应用场所的流量计很不容易。经过全面综合考虑,差压式流量计具有技术成熟、结构简单、无可动部件、稳定可靠、适应面宽等特点,性能显著优于其他流量计,因此差压式流量计占国内外流量计用量的60%~70%,以绝对优势独居流量计榜首。

    差压式流量计具有适应面宽的特点,几乎可满足所有的现场需求。这一点也是其他种类的流量计达不到的。例如涡街式、涡轮式流量计的选用,需要用户的现场流量范围去适应流量计的要求。由于这几类流量计的特征、尺寸以及同一种管径的流量计测量的范围都是固定的,一旦用户现场流量范围超出其测量范围后,便不能使用,除非对工艺管道进行改造(缩径或扩管)。
选择流量计时应注意的事项

    (1)流量计的重复性要好;(2)流量测量系统的总准确度要高;(3)流量计本身有相当强的流动调整能力,而较短的直管段,无需流动调整器;(4)总永久压力损失要小,耗能费要少;(5)流量测量的量程比要宽;(6)流量计本身有自清扫能力,可测量脏污流体,无需过滤器;(7)流量计本身耐受流体磨蚀能力要强,性能要长期稳定,可靠耐用;(8)流量计本身无可动部件,检定周期较长,使用寿命较长;(9)流量计本身故障率要小,维护与修理费用要少;(10)流量计的购置费与校准费要适中,安装与运行花费要少。

  以上各项都是决定流量计选择的因素,在相关手册和仪表样本中可找到与这些决定因素有关的信息。在比较各种流量计的费用时,除了实际的购置费外,还有一系列因素要考虑到:(1)流量计的准确度和测量范围的改善,可以减少未被计量的能源数量,以及由此对经济效益、企业的效率和产品质量的影响;(2)同时还要估算安装费、长期维护费、流量计运行时的能耗费以及补偿总永久压力损失的耗能。只有综合考虑并权衡以上这些因素,才能做到流量计的合理选型和使用。

关键词:涡街流量计 电磁流量计 涡轮流量计

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