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几种在化工行业应用广泛的流量计的分类及特性
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在化工生产中，往往要对介质的量进行计量，或者想确定介质的流速，这就需要流量仪表。通过流量计结构不同，大致可分为：流量计；容积流量计；电磁流量计；压差式流量计；涡轮流量计；涡接式流量计；质量流量计。我们简要叙述一下他们的结构与适合的环境及选型的要求。 1、流量计又称（浮子）流量计 流量计又称浮子流量计，是较简单的一种流量计，它主要用于中小口径流量测量且要求相对不高的地方。一般使用在口径小于ф50的范围，量程比较宽，一般为10：1，最低5：1。压损低。它的检测元件是一根由下向上扩大的垂直锥管和一只随着流体流量变化沿着锥管上下移动的浮子，流体自下而上流过浮子时，在浮子上作用有差压、流体动压及磨擦力等，它与浮子向下的重量相平衡。浮子在锥管中的不同位置代表着不同的流量。常用流量计共有玻璃管流量计与金属管浮子流量计。玻璃管流量计结构简单，价格低廉，安装使用方便，是生产与科研实验用量较大的一种流量计。但由于玻璃管材料的限制，不能在易碎及高温高压场所使用。且不能远传。金属管子流量计与玻璃管子流量计相比，还有耐高压高温、结构牢固、不会破碎的特点。它可以适应恶劣的工作条件。并且可以远传，有标准信号输出。缺点就是价格较贵。 2、容积式流量计 容积式流量计是在全部流量计中属于最准确的一类流量计。主要有椭圆齿轮式、腰轮式、螺杆式（双转子式）、刮板式、活塞式和旋叶式、转筒式、膜式（测气体用）。容积式流量计的工作原理是由两个具有相互滚动的进行接触（或不接触）旋转的特殊形状测量元件，以椭圆齿轮为例，就是两个相互啮合的齿轮，一个为主动轮，一个为从动轮。当物料进入时，主动轮由于受到压力的作用，带动从动轮工作，转子每旋转一周，就排出四个由转子与壳壁围成的初月形空腔的流体体积。通过其与时间的关系，就可算出瞬时流量与累积流量。容积式流量计的主要优点是：计量精度高；安装直管段对计量精度影响不大；可用于高粘度场合；量程比较宽，一般在5：1至10：1，特殊可达30：1或更大；可借助介质动力，无需外部能源，可直读，简单方便。缺点是：一般只适用于中小口径；价格较昂贵；由于受零件变形的影响，一般不适用于在高低温下使用，在-30~160℃；在容积式流量计的测量当中，要杜绝颗粒性杂质，所以一般情况下，流量计前要装过滤器，但可管路阻力会增大；而且要杜绝气液混合；由于间隙较小，检测元件易卡死，安全性较差。 3、电磁流量计promag 电磁流量计是利用流体导电的特性来测量流体流量的。其特点是该仪表测量流体流量时，不受温度、压力、密度、粘度及流体组分的影响。由于管内无突出部分和可动部件，适合于对含有悬浮固体粒子的污水、煤浆的测量。特别适合于对腐蚀性介质的测量 。量程范围宽，并能测量正反方向流体的流量。按照目前的技术，要求被测介质的电导率必需达到或超过0.01u S/cm。 4、差压式流量计（内含节流件） 差压式流量计用途较为广泛，其中双以节流式差压流量计最为普及。它的工作原理是：充满管道的流体，当它流经管道内的节流件时，流束将在节流件处形成局部收缩。此时流速增大静压降低，在节流件前后产生差压，流量愈大，差压愈大，因而可依据差压来衡量流量的大小。按结构形式来分，可分为标准孔板式、标准喷嘴式、经典文丘里管式、文丘里喷嘴式、1/4圆孔板式、锥形入口孔板、圆缺孔板、偏心孔板等。它的优缺点是：结构较为简单，性能稳定，使用期长，价格低廉；品种齐全，类型较多；重复性、精度尚属于一般，范围窄，一般为3：1~4：1；压头损较大；安装要求较高，如需较长的直管段等。 5、涡轮式流量计 涡轮式流量计是叶轮式流量计中的主要品种，还包括风速计与水表。它的原理是：当被测流体流过传感器时，在流体的作用下，叶轮受力旋转，转速与管道平均流速成正比，叶轮转动改变磁电转换器的磁阻值，检测线圈中的磁通发生周期性变化，产生周期性的感应电势，即脉冲信号，经放大器放大后，送至二次仪表进行显示。它的优点是：准确度高，可达±0.25%~±0.5%R，精密度可达±0.15%R（液体）；重复性好；无零点飘移，抗干扰能力强；结构紧凑轻巧，安装维护方便，流通能力大；安全性好（叶轮发生故障被卡信，也不会断流）；缺点是：流体的特性（密度、粘度）的变化对注量计的影响较大，需采取补偿措施；仪表受流速分布和旋转流影响较大，故传感器的上下游必须保持必要的直管段；对介质的清洁度要求较高；DN50mm以下流量计受物性影响较严重，难以保持优良的特性。 6、涡街流量计（prowirl） 涡街流量计的工作原理是在流体中设置旋涡发生体，从而发生体两侧交替地产生有规则的旋涡，旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列，产生一定的频率，通过公式f=St＊v/（1-1.27d/D）＊d，（St为斯特劳哈尔数，为无量纲数，与旋涡发生体及雷诺数有关；v为流速；d为发生体迎面宽度；D为公称通径）即可得出流速。一般的来说，涡街流量计输出信号（频率）不受流体物性和组分变化的影响，是指仪表系数仅与旋涡发生体形状和尺寸以及雷诺数有关。它的优点是：结构简单牢固，安装维护方便；适用多种类流体，液、气、蒸汽及部分混合相皆适用；精确度较高，一般达±1%R左右；流量范围宽，可达10：1或20：1或更大；压头损失小；无零点飘移；价格相对便宜；缺点是：不适于低雷诺数Re＜20000 的情况，对高粘度、低流速、小口径的使用有限制；对环境的要求较高，应尽量杜绝有振动的场所，且上游侧需要有较长的直管段；仪表系数较低，口径愈大愈低。信号分辨率降低，故口径不宜过大，一般应用于DN25~DN300mm。 7、质量流量计（西门子） 质量流量计是一种新型的流量测量仪表，它可以直接用于测量介质的质量流量、密度，具有测量精度高、量程比宽、稳定性好、维护量低等特点，在石化行业得到了广泛应用。分为科里奥利质量流量计与热式质量流量计。比较常用的是科里奥利质量流量计。它是基于希腊人科里奥利力原理制成的流量计。在传感器的外壳内有一对平行的测量管，该管在安装于管子端部的电磁驱动线圈作用下，做近似于音叉的振动。当流体通过两个平行的测量管时，会产生一个与流速方向横向的加速度及相应的科里奥利力，该力使测量管振荡而发生扭曲，这一扭曲现象称为科里奥利现象。测量管扭曲的大小是完全与流经测量管的质量流量的大小成正比的。质量流量计的特点是：具有很高的精度；所测的质量流量与流体的温度、压力、粘度、电导率和流动状态无关，但流体必须充满；应保证测量管无腐蚀与磨损及结垢，这都会影响测量准确度；零点飘移较大，且压头损失较大；忌液气混合；传感器法兰前后必需加装具有足够强度的支架以避免管道振动干扰，引起测量误差。 |
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