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          流量測量及流量儀表發展現狀
          更新時間:2019-12-02   點擊次數:1519次

          測量流體流量的儀表統稱為流量計或流量表.流量儀表是一種重要的記錄儀表.廣泛應用于生產生活 中的各個方面,近年來隨著工業生 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。

           

          流量測量在工業生產和過程控制中占有重要地位。由于流體性質、流動狀態、流動條件以及感測機理的復雜性,造成了如今流量測量儀表的多樣性、性和價格差異的懸殊性。作為其核心部分的流量傳感器種類繁多而且發展較快。

           

          流量計是能源計量的重要組成部分。特別是在熱電廠、石油、冶金、機械等領域, 通過流體流量的測量,人們可以了解掌握流動過程、進行生產工藝的自動控制、實行能源管理。從而可以保證產品質量,提高生產效率,節約能源,尤其是在能源危機、工業自動化程度越來越高的當今時代,流量儀表在國民經濟中的作用越來越明顯。

           

          流量傳感器的精度高低、穩定性好壞及適應工作環境能力的大小、智能化水平和性能價格比高低等指標極大地影響著社會各行業的發展。而現今向數字化、智能化、多功能化、網絡化發展是流量傳感器將來發展的必然趨勢,因此大力研究生產高質量的流量傳感器是十分必要的。

           

           

           

          流量傳感器的種類及特點

           

          流量傳感器品種繁多,傳統原理的儀表和新型的儀表,在微電子技術、計算機技術和通信網絡技術的融入下,不斷推陳出新。新測量原理的研究開發方興未艾,有些尚處于萌芽狀態,有些接近實用階段。

           

          1、容積式

          容積式流量傳感器出現較早,它的結構比較簡單,相當于用一個精密的標準容器對被測流體進行連續計量。被測流體流過時,推動轉子旋轉,2個驅動齒輪相互改變主從驅動關系作連續的、沒有死點的不等速旋轉運動。得知轉子的旋轉速度,就可以求出流體的流量。理論上,這種類型流量計的測量精度與流體的種類、黏度、密度等屬性無關。測量誤差一般為±(0.2%~O.5%)R,可作為工業流量計量的標準儀表。但當被測管道直徑較大時,儀表本體顯得過于笨重。

           

          2、渦輪式

          渦輪流量傳感器是近30年發展起來的速度式測量儀表。其工作原理是將渦輪置于被測流體中,液體流動沖擊渦輪葉片轉動,渦輪的轉速與流體的流量成正比。通過磁電轉換裝置將渦輪的轉速轉換為相應的電信號輸出。

          渦輪流量傳感器具有測量精度高、測量范圍廣等優點;但由于渦輪必須安裝在管道內,對被測流體的清潔度要求較高;流體的溫度、黏度、密度對測量精度影響較大;轉動部件會帶來軸承的磨損,影響傳感器的使用壽命。

          3、差壓式

          差壓式流量傳感器生產歷史較長,應用十分廣泛,生產已標準化,種類也很多。如:孔板、音速噴嘴、均速管、文丘里管等流量傳感器。差壓式流量傳感器工作原理是利用當流體流過內置于管道中的節流件時,其前后會出現一個與流量有關的壓力差值,通過測量壓差值就可獲得流量值。其特點是節流件的機加工精度高,安裝要求嚴格,其前后必須有足夠長的直管道,保證流體流態穩定;流體壓損大;對于低流速流體,產生的差壓小,誤差增大;不適于脈動的流體測量。

           

          4、變面積式

          轉子流量傳感器的出現較早,但廣泛應用于工業測量是在近幾十年。它具有靈敏度高、結構簡單、直觀、壓損小、測量范圍大、價格便宜等優點。

          它由一個錐形管和一個置于錐形管中可以上下自由移動的轉子組成,傳感器垂直安裝在測量管道上,被測流體由下向上流動,推動轉子,轉子懸浮的高度就是流量大小的量度。

          5、流體振蕩式

          卡門渦街流量傳感器是基于流體振蕩原理的測量儀表,近年來發展迅速,它利用插入到流體中漩渦發生體產生的漩渦頻率與流速有確定關系的原理,獲得流量。其特點是流體壓損??;可以用于液、氣的測量,可測量流速及質量流量;對流態要求穩定,管道條件要求嚴格,必須在漩渦發生體前后有一定長度的直管段,價格比較高。主要應用于鍋爐蒸汽  空壓機壓縮空氣,導熱油的測量。

           

          6、電磁式

          電磁流量傳感器是隨著電子技術的應用而發展起來的新型流量儀表,現已廣泛應用于各種導電液體的流量測量領域。

          根據法拉第電磁感應定律,導電的液體通過測量儀表流動,相當于導體通過磁場作切割磁力線的運動,由此感應出電動勢E,這個電動勢與平均流速成正比。電磁流量計原則上不受流體的溫度、壓力、密度和黏度等影響,且管道內部無阻擋部件和活動部件,不會改變流體原來的狀態。流速范圍在0~102m/s均可應用。適合于易燃、易爆、腐蝕性強的介質。但它在某些方面也有局限性;被測介質必須是導電液體,電導率大于10-3S/m;不能用來測量鐵磁性介質的流量;信號易受外磁場干擾。

           

           

           

           

          7、超聲波式

          超聲波流量傳感器是依據超聲波在流體中傳播時會載帶流體流速信息的原理,適用于兩相流流體測量,要求被測流體含有一定量的能反向超聲波的介質,即流體中有固體粒子或氣泡等兩相介質。

          8、質量式

          科理奧利質量流量傳感器應用廣泛,液體和氣體測量均可適用,20世紀70年代產生于美國,利用流體力學的原理,建立流體質量流量與流體作用力之間的函數關系。主要適用于液體測量,對于氣體測量則要求在高壓下,以確保質量流量在測量范圍內,適于在管道口徑小于200mm條件下的測量,當流體壓力變化大時,測量誤差增大。

           

           

          13、熱導式

          熱式流量傳感器為流量計量帶來了一場革命,實現了直接測量流體質量流量的目的。它利用傳熱學和流體力學理論,采用熱平衡原理,建立熱敏元件熱量損失與流體流速、質量流量之間的函數關系,從而獲得流體流速、流量。熱式流量傳感器主要有熱敏電阻式、半導體集成電路式等多種,根據管道中熱元件的熱量耗散與流速、質量的關系實現流量的測量;表面熱阻式,就是把熱源放在管道的外側,加熱管內流體,通過測量流體熱量的變化求出質量流量。

           

          流量儀表的發展趨勢

           

          1)傳感器輸出信號的數字化,由于網絡化發展正在興起,生產過程中的控制、管理和維護的計算機集成系統CMMS(Control,Management,andMaintenance System)對傳感器的信號進行處理時,要求傳感器的輸出信號必須是數字信號,可以通過現場總線進行傳輸。目前國外許多行業都在大力推行傳感器數字化和網絡化,制定傳感器輸出信號標準。所以國內在研究開發流量傳感器時應該有意識地設計符合這一要求的流量傳感器。

           

          2)智能化,將敏感元件與微處理器和信號處理電路集成到一個芯片上,有數字通信口能與微機連接,可以充分利用單片機的數據處理功能,減少隨機和系統誤差。具有自動校準功能;具有自檢報警功能,檢查各部件狀態是否正常,以保證測量的正確性;量程可自動調節。

          3)多功能化,將流量測量與溫度測量、液位測量、壓力測量等功能中的一種或多種結合在一起。采用新技術、新材料,研制新的傳感器。

          4)高性能化,要求量程比寬,應用范圍廣,可靠性高,不接觸測量,性價比高,傳感器小型化,示值不受被測介質狀態、參數及物理特性(溫度、壓力、密度、黏度等)變化的影響,安裝維修方便,壽命長。

          5)化,特殊流量傳感器的研究如大流量、小流量、高黏度、高溫流體、多相流體、高低壓氣流等。流量傳感器的研究應與經濟性緊密相連。發展熱式流量傳感器,利用光纖技術和光學理論發展光學式傳感器,正是大勢所趨。

           

          根據流體的特性來選擇流量傳感器

           

          選擇流量傳感器不僅需要根據自己的工況參數進行選擇,還要參考自己所測流體的特性。流體的特性也是影響流量傳感器選擇的一個重要因素。

           

          1、對于具有腐蝕、結垢、臟污類的流體

           

          如果要測量這類流體需要選用有轉動件及有檢測件的傳感器,如果選擇超聲波和電磁類的流量傳感器都會因腐蝕管道而帶來測量誤差。

           

          2、粘性液體粘性相差較大的流體

           

          這種情況您需要選擇容積式流量傳感器,,而不宜選用渦輪、浮子、渦街等流量傳感器。

           

          3、對于特殊流體參數的流量傳感器

           

          特殊的流體參數比如,壓縮性系數影響差壓式,電導率影響電磁等。

           

          4、與許多物理參數(如壓力、溫度、物位、成分)不同的是,流量必須以流體流動為前提,沒有流動就不存在流量。

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