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什么是流量计或流量仪表?


  什么是流量计或流量仪表?流量计或流量仪表是指流体流量的测量仪表,流量计是工业测量中重要的仪表之一,随着工业生产的发展中,对流体流量测量的精度和范围的要求越来越高,流量计技术日新月异,为了适应各种用途,各种类型的流量计相继而出。目前已投入使用的流量计超过一百种。从不同的角度出发,流量计有不同的分类。常用的分类有两种,一是按流量计采用的测量原理分类;二是按流量计结构原理分类。
  一、按测量原理分类
  (1)力学原理:此原理的仪表利用伯努利定理的差压式、转子式;利用东亮定理的冲量式、可动管式;利用牛顿第二定律的直接质量式;利用流体东亮原理的靶式;利用角动量定理的涡轮式;利用流体振动原理的旋涡式、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:此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的有超声波、冲击波式等。
  (4)热学原理:利用热学原理进行流量测量的有热量式、直接量热式、间接量热式等。
  (5)光学原理:激光式、光电式等。
  (6)原子物理原理:核磁共振式、核辐射式等。
  二、按流量计结构原理分类
  按当前流量计产品的实际情况,根据流量计结构原理,分一下几种:
  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,不断对流动介质进行度量。流量越大,测量的次数越多,输出的频率越高。容积式流量计的原理比较简单。适用测量高粘度、低雷诺系数的介质。根据回转体形状不同,目前生产的产品:适用测量液体流量的椭圆齿轮流量计、腰轮流量计(罗茨流量计)、旋转活塞和刮板流量计;适用测量气体流量计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应流量的大小。典型的叶轮式流量计是水表和涡轮流量计,其结构可以是机械转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,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。
  3、差压式流量计
  差压式流量计有一次装置和二次装置组成,一次装置称流量测量元件,安装在被测流体的管道中,生产与流量(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。主要接收测量元件产生的差压信号,并将转换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,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,由于差压或流量呈平方根关系,故流量显示仪表都配有开平方装置,以使流量刻度线性化。多数仪表还没设有流量积算装置,以显示累积流量,以便经济核算。这种利用差压测量流量计的方法历史久远,比较成熟,世界各国一般都用在比较重要的场合,占流量测量方式的主流,发电厂主蒸汽、给水、凝结水等流量测量都采用这种流量计。
  4、面积式流量计
  放在上大下小的锥形流道中的浮子受到自下而上流动的流体的作用力而移动。当此作用力与浮子的“显示重量”(浮子本身的重量将去它所受流体的浮力)相平衡时,浮子即静止。浮子静止的高度可作为流量大小的量度。由于流量计通流截面积随浮子高度不同而异,而浮子稳定不动时上下部分的压力差相等,因此该型流量计称变面积式流量计或等压降式流量计。此流量计的典型仪表是转子(浮子)流量计。
  5、动量式流量计
  利用测量流体的动量来反应流量大小的流量计称动量式流量计,由于流动流体的动量P与流体的密度及流速v的平方成正比,及p=V?,当通过流截面确定时,v与容积流量Q成正比,故p=Q?。设比例关系数为A,则Q=A,因此,侧得P,即可反应流量Q。这种形式的流量计,大多利用检测元件把动量转换为压力、位移或力等,然后测量流量。这种流量的典型仪表是靶式和转动翼板式流量计。
  6、冲量式流量计
  利用冲量定理测量流量的流量计称冲量式流量计,多用于测量颗粒状固体介质的流量计,还用来测泥浆、结晶型液体和研磨料等流量。流量测量范围从每小时几公斤到近万吨。典型的仪表是水平分力式冲量流量计,其测量原理是当被测介质从一定高度自由下落到有倾斜角的测量板上产生一个冲力,冲力饿水平分力马质量流量成正比,故测量这个水平分力即可反映质量流量的大小。按信号的检测方式,该流量计分位移检测型和直接测力型。
  7、电磁流量计
  电磁流量计是应用导电体的磁场中运动生产感应电动势,而感应电动势又和流量大小成正比,通过测电动势来反映管道流量的原理而制成的。测量过程中需保证液体通过是满管状态,其测量精度和灵敏度都较高。工业上多用以测量水、矿浆等介质的流量。可测最大管径达3000mm,而且压损极小。但导电率低的介质,如气体、蒸汽等则不能使用。电磁流量计造价较高,且型号易受外磁场干扰,影响了在工业管流测量中的广泛应用。为此,产品再不断改进更新,增加的抗干扰模块,并向微机化发展。
  在现代工业生产中,流动介质的温度、压力等运行参数不断提高,在高温高压的情况下,由于材质和结构等方面的原因,直接式质量流量计应用遇到困难,而间接式质量流量计由于密度计受湿度和压力适用范围的限制,往往也不好实际应用。因此,在工业生产中广泛采用的是温压补偿式质量流量计。可看作一种间接式质量流量计,不是配用密度计,而是利用温度、压力与密度间的关系,用温度、压力信号经函数运算为密度信号,与容积流量相乘而得到质量流量。目前温压补偿式质量流量计虽已实用化,但当被测介质参数变化范围很大或很迅速时,正确地补偿很困难或不可能,因此进一步研究在手机生产中适用的质量流量计和密度计还是一课题。
  综上所述常用结构原理的流量计比各种结构的流量计很多,如适用明渠流量计,测量的各种堰式流量计、槽式流量计;适用大口径测流的插入式流量计;测量层流流量的层流流量计;适用二相流测量的相关法流量计;以及激光法、核磁共振法流量计和多种示踪法、稀释法测流等。随着科技的发展和实际应用的需要,新型流量计将不断涌现流量计的类型将更为齐全。
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