流量測量儀表是用來測量管道或明溝中的液體、氣體或蒸汽等流體流量的工業(yè)自動化儀表,又稱流量計。
流量是指單位時間內(nèi)流經(jīng)管道有效截面的流體數(shù)量,流體數(shù)量用體積表示者稱為體積流量,單位為米³/時、升/時等;流體數(shù)量用質(zhì)量表示者稱為質(zhì)量流量,單位為噸/時、千克/時等。
流量可利用各種物理現(xiàn)象來間接測量,所以流量測量儀表種類繁多。按測量方法分,流量計有差壓式、變面積式、容積式、速度式和電磁式等。
差壓流量計是應用非常廣泛的一類流量測量儀表,約占流量測量儀表總數(shù)的70%。它由節(jié)流裝置和差壓計兩部分組成,充滿圓管的流體流經(jīng)節(jié)流件(如孔板)時,流束在孔板處形成局部收縮,由于流速增加、靜壓力降低而在孔板前后產(chǎn)生壓差,這一壓差與流量的平方成正比。
測量壓差的儀表有應變、電容和振弦式等差壓變送器,以及雙波紋管差壓計等類型。這類儀表調(diào)試方便,且已規(guī)范化。只要將節(jié)流裝置與差壓計配套就可用于測量流體的流量。
變面積式流量計的主要形式是轉(zhuǎn)(浮)子流量計,是由錐形玻璃管和浮子組成,浮子能在垂直安裝的錐形玻璃管內(nèi)上下移動。被測流體自下向上流過管壁與浮子之間環(huán)隙時,托起浮子向上,這時管與浮子之間的環(huán)隙面積增大,直到浮子兩邊壓差所形成的力與浮子重力相等時,浮子便處在一個平衡位置。
流量變化時浮子兩邊壓差所形成的力也隨之變化,使浮子又在一個新的位置上重新平衡,浮子浮起的高度即為流量計的讀數(shù)。
渦輪流量計由傳感器和顯示儀表組成,傳感器主要由磁電感應轉(zhuǎn)換器和渦輪組成。流體流過傳感器時,先經(jīng)過前導流件,再推動鐵磁材料制成的渦輪旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)的渦輪切割固殼體上的磁電感應轉(zhuǎn)換器的磁力線,磁路中的磁阻便發(fā)生周期性的變化,從而感應出交流電信號。
信號的頻率與被測流體的體積流量成正比,傳感器的輸出信號經(jīng)前置放大器放大后輸至顯示儀表,進行流量指示和積算。渦輪轉(zhuǎn)速信號還可用光電效應、霍耳效應等轉(zhuǎn)換器檢出。
電磁流量計是由傳感器、轉(zhuǎn)換器和顯示儀表組成,根據(jù)法拉第電磁感應定律工作。
卡門渦街流量計是在流體中放置一個非流線型柱狀物(圓柱或三角柱形等),在某一雷諾數(shù)范圍內(nèi)便會在柱狀物后面的兩側(cè)交替地產(chǎn)生一種有規(guī)律的旋渦。根據(jù)兩側(cè)旋渦之間的距離與同側(cè)旋渦之間距的相互關系,就可測出旋渦頻率即可得出體積流量。
一般流量計測量的是體積流量,而流體密度是隨著溫度、壓力的變化而變化的。因此,在密度變化的情況下,求出的體積流量對某一規(guī)定的工況來說是不準確的,而質(zhì)量流量卻與溫度、壓力變化無關。因此在一些情況下,就需要使用質(zhì)量流量計了。質(zhì)量流量計可分為直接式和推導式兩類。
為了滿足流量測量的特殊要求,隨著新技術的發(fā)展,又出現(xiàn)一些新型流量測量儀表。例如多普勒激光流速計能測量射流元件內(nèi)氣流變化速度、超聲速的氣流和湍流、燃燒火焰,特別是它能測量速度的分布;用氣動力輸送各種物料時,需要測量氣-固兩相流的流量,為此而研制出一種不需要單獨標定的相關流量計。
另外,為了解決煙絲、水泥和玉米粉等固體流量測量,而研制出沖量流量計;為解決礦石、紙、煤破碎后變成漿狀液的輸送,和污水處理、挖泥等污泥的運送中的計量問題,已有耐磨內(nèi)襯和帶濃度補償?shù)碾姶帕髁坑;另外,在大口徑中插入一種由小口徑渦輪、渦街和電磁等制成的插入式流量計,就可測量大流量,而且儀器價格低廉,壓損小,也便于維修。
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