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各種流量計,優(yōu)缺點(diǎn)分析

一、孔板流量計

孔板流量計是將標(biāo)準(zhǔn)孔板與多參量差壓變送器(或差壓變送、溫度變送器及壓力變送器)配套組成的高量程比差壓流量裝置,可測量氣體、蒸汽、液體及天然氣的流量。廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、供熱、供水等領(lǐng)域的過程控制和測量??装辶髁坑嫳粡V泛適用于煤炭、化工、交通、建筑、輕紡、食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)及人民日常生活等國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域,是發(fā)展工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),節(jié)約能源,改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量,提高經(jīng)濟(jì)效益和管理水平的重要工具在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。在過程自動化儀表與裝置中,流量儀表有兩大功用:作為過程自動化控制系統(tǒng)的檢測儀表和測量物料數(shù)量的總量表。


優(yōu)點(diǎn):

1、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件是全用的,并得到了國際標(biāo)準(zhǔn)組織的認(rèn)可,無需實(shí)流校準(zhǔn),即可投用,在流量傳感器中也是唯一的;

2、結(jié)構(gòu)易于復(fù)制,簡單、牢固、性能穩(wěn)定可靠、價格低廉;

3、應(yīng)用范圍廣,包括全部單相流體(液、氣、蒸汽)、部分混相流,一般生產(chǎn)過程的管徑、工作狀態(tài)(溫度、壓力)皆可以測量;

4、檢測件和差壓顯示儀表可分開不同廠家生產(chǎn),便與專業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。

缺點(diǎn):

1、測量的重復(fù)性、精確度在流量傳感器中屬于中等水平,由于眾多因素的影響錯綜復(fù)雜,精確度難于提高;

2、范圍度窄,由于流量系數(shù)與雷諾數(shù)有關(guān),一般范圍度僅3∶1~4∶1;

3、有較長的直管段長度要求,一般難于滿足。尤其對較大管徑,問題更加突出;

4、壓力損失大;

5、孔板以內(nèi)孔銳角線來保證精度,因此傳感器對腐蝕、磨損、結(jié)垢、臟污敏感,長期使用精度難以保證,需每年拆下強(qiáng)檢一次;

6、采用法蘭連接,易產(chǎn)生跑、冒、滴、漏問題,大大增加了維護(hù)工作量。

二、立式腰輪流量計

腰輪流量計又叫羅茨流量計,其結(jié)構(gòu)特征為:在流量計的殼體內(nèi)有一個計量室,計量室內(nèi)有一對或兩對可以相切旋轉(zhuǎn)的腰輪。在流量計殼體外面與兩個搜輪同軸安裝了一對傳動齒輪,它們相互嚙合使兩個腰輪可以相互聯(lián)動。腰輪流量計能用于各種清潔液體的流量測量,尤其適用于油品計量,也可制成測量氣體的流量計。它的計準(zhǔn)確度高,可達(dá)0.1-0.5級。

特點(diǎn):

腰輪流量計產(chǎn)品設(shè)計新穎,外形美觀。具有重量輕、精度高,安裝使用方便等特點(diǎn)。是容積式流量計的典型產(chǎn)品之一。其主要缺點(diǎn)有:體積大、笨重.壓損較大.運(yùn)行中振動較大等 .利用互成45度角的兩對腰輪結(jié)構(gòu),可以大大減小運(yùn)行中的振動噪聲.

三、容積式流量計

容積式流量計,又稱定排量流量計,簡稱PD流量計,在流量儀表中是精度高的一類。它利用機(jī)械測量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個已知的體積部分,根據(jù)測量室逐次重復(fù)地充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來測量流體體積總量。容積式流量計按其測量元件分類,可分為橢圓齒輪流量計、刮板流量計、雙轉(zhuǎn)子流量計、旋轉(zhuǎn)活塞流量計、往復(fù)活塞流量計、圓盤流量計、液封轉(zhuǎn)筒式流量計、濕式氣量計及膜式氣量計等。

優(yōu)點(diǎn):

⑴計量精度高;

⑵安裝管道條件對計量精度沒有影響;

⑶可用于高粘度液體的測量;

⑷范圍度寬;

⑸直讀式儀表無需外部能源可直接獲得累計,總量,清晰明了,操作簡便。

缺點(diǎn):

⑴結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積龐大;

⑵被測介質(zhì)種類、口徑、介質(zhì)工作狀態(tài)局限性較大;

⑶不適用于高、低溫場合;

⑷大部分儀表只適用于潔凈單相流體;

⑸產(chǎn)生噪聲及振動。

四、橢圓齒輪流量計

橢圓齒輪流量計(又稱排量流量計,齒輪流量計),屬于容積式流量計一種,在流量儀表中是精度較高的一類。它利用機(jī)械測量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個已知的體積部分,根據(jù)計量室逐次、重復(fù)地充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來測量流量體積總量。橢圓齒輪流量計可以選用不同的材料(鑄鐵、鑄鋼、304不銹鋼、316不銹鋼)制造,它特別適合于重油、聚乙烯醇、樹脂等粘度較高介質(zhì)的流量測量。

特點(diǎn):

按照要求正確安裝后的橢圓齒輪流量計,使用時即可保證足夠的精度,通常累計值的精度可達(dá)0.5級,是一種較為準(zhǔn)確的流量計量儀表。但是,如果使用時被測介質(zhì)的流量過小,儀表的泄漏誤差的影響就會突出,不能再保證足夠的測量精度。因此,不同型號規(guī)格的橢圓齒輪流量計對小使用流量有一允許值,只有當(dāng)實(shí)際被測流量大于該下限流量允許值時,測量精度才能得到保證其次,使用橢圓齒輪流量計要注意被測介質(zhì)的溫度不能過高,否則不僅會增加測量誤差,而且有使齒輪發(fā)生卡死的可能。為此,橢圓齒輪流量計在儀表所規(guī)定的使用溫度范圍內(nèi)使用。

長期使用后的橢圓齒輪流量計,其內(nèi)部的齒輪會被腐蝕和磨損,從而影響測量精度。因此,要經(jīng)常注意觀察,并定期拆下進(jìn)行檢查,若條件允許好定期進(jìn)行標(biāo)定。

五、文丘里流量計

新一代差壓式流量測量儀表,其基本測量原理是以能量守恒定律——伯努力方程和流動連續(xù)性方程為基礎(chǔ)的流量測量方法。內(nèi)文丘里管由一圓形測量管和置入測量管內(nèi)并與測量管同軸的特型芯體所構(gòu)成。特型芯體的徑向外表面具有與經(jīng)典文丘里管內(nèi)表面相似的幾何廓形,并與測量管內(nèi)表面之間構(gòu)成一個異徑環(huán)形過流縫隙。流體流經(jīng)內(nèi)文丘里管的節(jié)流過程同流體流經(jīng)經(jīng)典文丘里管、環(huán)形孔板的節(jié)流過程基本相似。內(nèi)文丘里管的這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn),使之在使用過程中不存在類似孔板節(jié)流件的銳緣磨蝕與積污問題,并能對節(jié)流前管內(nèi)流體速度分布梯度及可能存在的各種非軸對稱速度分布進(jìn)行有效的流動調(diào)整(整流),從而實(shí)現(xiàn)了高精確度與高穩(wěn)定性的流量測量。

優(yōu)點(diǎn):

如果能完全按照ASME標(biāo)準(zhǔn)精確制造,測量精度也可以達(dá)到 0.5%, 但是國產(chǎn)文丘里由于其制造技術(shù)問題, 精度很難保證, 國內(nèi)老資格的技術(shù)力量雄厚的儀表廠也只能保證4% 測量精度,對于超超臨界發(fā)電的工況,這種喉管處的均壓環(huán)在高溫高壓下使用是一個很危險的環(huán)節(jié),不采用均壓環(huán),就不符合ASNE ISO5167標(biāo)準(zhǔn),測量精度就無法保證,這是高壓經(jīng)典式文丘里制造中的一個矛盾。

缺點(diǎn):

喉管和進(jìn)口/出口一樣材質(zhì),流體對喉管的沖刷和磨損嚴(yán)重,無法保證長期測量精度。結(jié)構(gòu)長度必須按ISO-5167規(guī)定制造, 否則就達(dá)不到所需精度, 由于ISO-5167對經(jīng)典文丘里的嚴(yán)格結(jié)構(gòu)規(guī)定, 使得它的流量測量范圍大/小流量比很小, 一般在 3 – 5 之間. 很難滿足流量變化幅度大的流量測量.

六、雙轉(zhuǎn)子氣體流量計

雙轉(zhuǎn)子流量計屬于目前國際上新一代容積式流量計,也稱為 UF —‖流量計或螺桿流量計。是用于管道中液體流量的測量和控制的精密儀表。廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、交通、船舶、油庫、碼頭、槽罐車等部門,特別適用于原油、精煉油、輕烴等工業(yè)液體的計量流量計可現(xiàn)場指示,字碼直接讀數(shù)并可配發(fā)訊器,輸出電脈沖信號,遠(yuǎn)傳到二次儀表或計算機(jī),組成自動控制、自動檢測和數(shù)據(jù)處理等系統(tǒng)。

特點(diǎn):

適用于稀油、輕質(zhì)油、稠油、含砂量大、含水量大的原油,被測量液體的粘度范圍大。流量計通過的液體流量大,大流量是同通徑普通容積表的二倍左右。使用壽命長,準(zhǔn)確度高,可靠性強(qiáng)。壓內(nèi)損失極小。有線遠(yuǎn)傳長距離為1000米,脈沖信號輸出N=0.1L(一個脈沖為1N),可直接與計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。

七、渦輪流量計

智能液體渦輪流量計是采用超低功耗單片微機(jī)技術(shù)研制的渦輪流量傳感器與顯示積算一體化的新型智能儀表,是速度式流量計中的主要種類,當(dāng)被測流體流過渦輪流量計傳感器時,在流體的作用下,葉輪受力旋轉(zhuǎn),其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比,同時,葉片周期性地切割電磁鐵產(chǎn)生的磁力線,改變線圈的磁通量,根據(jù)電磁感應(yīng)原理,在線圈內(nèi)將感應(yīng)出脈動的電勢信號,即電脈沖信號,此電脈動信號的頻率與被測流體的流量成正比。

特點(diǎn):

具有機(jī)構(gòu)緊湊、讀數(shù)直觀清晰、可靠性高、不受外界電源干擾、抗雷擊、成本低等明顯優(yōu)點(diǎn)。

八、轉(zhuǎn)子流量計

浮子流量計,又稱轉(zhuǎn)子流量計,通過量測設(shè)在直流管道內(nèi)的轉(zhuǎn)動部件的 (位置 )來推算流量的裝置。是變面積式流量計的一種。在一根由下向上擴(kuò)大的垂直錐管中 , 圓形橫截面的浮子的重力是由液體動力承受的 , 浮子可以在錐管內(nèi)自由地上升和下降。在流速和浮力作用下上下運(yùn)動,與浮子重量平衡后,通過磁耦合傳到與刻度盤指示流量。一般分為玻璃和金屬轉(zhuǎn)子流量計。金屬轉(zhuǎn)子流量計是工業(yè)上常用的,對于小管徑腐蝕性介質(zhì)通常用玻璃材質(zhì),由于玻璃材質(zhì)的本身易碎性,關(guān)鍵的控制點(diǎn)也有用全鈦材等貴重金屬為材質(zhì)的轉(zhuǎn)子流量計。

特點(diǎn):

轉(zhuǎn)子流量計是工業(yè)上和實(shí)驗(yàn)室常用的一種流量計。它具有結(jié)構(gòu)簡單、直觀、壓力損失小、維修方便等特點(diǎn)。轉(zhuǎn)子流量計適用于測量通過管道直 徑D<150mm的小流量,也可以測量腐蝕性介質(zhì)的流量。使用時流量計必須安裝在垂直走向的管段上,流體介質(zhì)自下而上地通過轉(zhuǎn)子流量計。其壓損小,量程比大(10:1),安裝維護(hù)方便,可廣泛用于復(fù)雜,惡劣環(huán)境及各種介質(zhì)條件的流量測量與過程控制中

九、靶式流量計

靶式流量計于六十年代開始應(yīng)用于工業(yè)流量測量,主要用于解決高粘度、低雷諾數(shù)流體的流量測量,后經(jīng)歷了氣動表和電動表兩大發(fā)展階段,SBL系列智能靶式流量計是在原有應(yīng)變片式(電容式)靶式流量計測量原理的基礎(chǔ)上 ,采用了新型力感應(yīng)式傳感器作為測量和敏感傳遞元件,同時利用了現(xiàn)代數(shù)字智能處理技術(shù)而研制的一種新式流量計量儀表。

特點(diǎn):

1、整臺儀表結(jié)構(gòu)堅固無可動部件,插入式結(jié)構(gòu),拆卸方便;

2、可選用多種防腐及耐高低溫材質(zhì)(如哈氏合金,鈦等);

3、整機(jī)可做成全密封無死角(焊接形式),無任何泄漏點(diǎn),可耐42MPa 高壓;

4、儀表內(nèi)設(shè)自檢程序,故障現(xiàn)象一目了然;

5、傳感器不與被測介質(zhì)接觸,不存在零部件磨損,使用安全可靠;

6、可就地采用干式標(biāo)定方法,即采用砝碼掛重法。單鍵操作可完成標(biāo)定;

7、具有多種安裝方式供選擇,如選擇在線插入式,安裝費(fèi)用低;

8、具有一體化溫度、壓力補(bǔ)償,直接輸出質(zhì)量或標(biāo)方;

9、具有可選小信號切除、非線性修正、濾波時間可選擇;

10、能準(zhǔn)確測量各種常溫、高溫500 度、低溫-200 度工況下的氣體、液體流量;

11、計量準(zhǔn)確,精度可達(dá)到0.2%;

12、重復(fù)性好,一般為0.05%~0.08%,測量快速;

13、壓力損失小,僅為標(biāo)準(zhǔn)孔板的1/2△P 左右;

14、抗干擾,抗雜質(zhì)能力特強(qiáng);

15、可根據(jù)實(shí)際需要更換阻流件(靶片)而改變量程;

16、低功耗電池現(xiàn)場顯示,能在線直讀示值,顯示屏可同時讀取瞬時和累積流量及百分比棒圖;

17、安裝簡單方便,極易維護(hù);

18、多種輸出形式,能遠(yuǎn)傳各種參數(shù);

19、抗震動性強(qiáng),一定范圍內(nèi)可測脈動流。

十、噴嘴流量計

噴嘴流量計是測量流量的差壓發(fā)生裝置,配合各種差壓計或差壓變送器可測量管道中各種流體的流量。標(biāo)準(zhǔn)噴嘴節(jié)流裝置與差壓變送器配套使用,可測量液體、蒸汽、氣體的流量,廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、輕工等部門。

一體式安裝由智能顯示儀(多參差變送器)和噴嘴裝置一道組成噴嘴流量計。它自帶有高品質(zhì)的差壓傳感器、壓力傳感器,熱電阻溫度傳感器。型智能顯示儀(多 參差變送器)不僅在差壓傳感器量程范圍自動適應(yīng),而且各種補(bǔ)償系數(shù)如:流出系數(shù)C、流束膨張系數(shù)ε等均進(jìn)行在線計算,真正實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)大量程的同時保證計量的精度。 采用大屏幕LCD同屏顯示累積流量、瞬時流量、瞬時壓力、瞬時溫度值,不用人工切換。4-20mA兩線制瞬時流量輸出。分本安型防爆產(chǎn)品及普通型產(chǎn)品兩大類。 分體式安裝由獨(dú)立的噴嘴裝置、差壓、壓力、溫度變送器、流量計算儀、截止閥等部份組合而成。各部份之間的連接組合由用戶自己完成。

特點(diǎn):

與孔板流量計相比,噴嘴流量計的壓力損失較小,因而節(jié)約能源,比較堅固耐用,適合高溫高壓流體,廣泛使用在電力、化工等行業(yè)的蒸汽流量測量。噴嘴流量計包括標(biāo)準(zhǔn)噴嘴(ISA1932噴嘴)、長頸噴嘴兩種。其設(shè)計制造均符合國際標(biāo)準(zhǔn)ISO5167或國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2624的規(guī)定。

十一、節(jié)流流量計

在氣體的流動管道上裝有一個節(jié)流裝置,其內(nèi)裝有一個孔板,中心開有一個圓孔,其孔徑比管道內(nèi)徑小,在孔板前燃?xì)夥€(wěn)定的向前流動,氣體流過孔板時由于孔徑變小,截面積收縮,使穩(wěn)定流動狀態(tài)被打亂,因而流速將發(fā)生變化,速度加快,氣體的靜壓隨之降低,于是在孔板前后產(chǎn)生壓力降落,即差壓(孔板前截面大的地方壓力大,通過孔板截面小的地方壓力?。?。差壓的大小和氣體流量有確定的數(shù)值關(guān)系,即流量大時,差壓就大,流量小時,差壓就小。流量與差壓的平方根成正比。節(jié)流式流量計是根據(jù)安裝于管道中流量檢測件產(chǎn)生的差壓,已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來計算流量的儀表。

特點(diǎn):

節(jié)流式流量計是一種典型的差壓式流量計.是目前工業(yè)生產(chǎn)中用來測量氣體、液體和蒸氣流量的常用的一種流量儀表.據(jù)調(diào)查統(tǒng)計,在煉鋼廠、煉油廠等工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中所使用的流量計有(70—80)%左右是節(jié)流式流量計.在整個工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中,節(jié)流式流量計也占流量儀表總數(shù)的一半以上.節(jié)流式流量計所以得到如此廣泛的應(yīng)用,主要是因?yàn)樗哂幸韵聝蓚€非常突出的優(yōu)點(diǎn):

1.結(jié)構(gòu)簡單,安裝方便,工作可靠,成本低,又具有一定準(zhǔn)確度.能滿足工程測量的需要.

2.有很長的使用歷史,有豐富的、可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),設(shè)計加工已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化.只要按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計加工的節(jié)流式流量計,不需要進(jìn)行實(shí)際標(biāo)定,也能在已知的不確定度范圍內(nèi)進(jìn)行流量測量.

尤其是第二個優(yōu)點(diǎn),使得節(jié)流式流量計在制造和使用上都非常方便.因?yàn)閷σ粋€流量計,特別是大流量測量用的流量汁,在檢定時將會遇到各種各樣的困難.

十二、電磁流量計

電磁流量計是20世紀(jì)50~60年代隨著電子技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的新型流量測量儀表。 電磁流量計是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理, 根據(jù)導(dǎo)電流體通過外加磁場時感生的電動勢來測量導(dǎo)電流體流量的一種儀器。

特點(diǎn)

1.測量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響;

2.測量管內(nèi)無阻礙流動部件,無壓損,直管段要求較低。對漿液測量有獨(dú)特的適應(yīng)性;

3.合理選擇傳感器襯里和電極材料,即具有良好的耐腐蝕和耐磨損性;

4.轉(zhuǎn)換器采用新穎勵磁方式,功耗低、零點(diǎn)穩(wěn)定、精確度高。流量范圍度可達(dá)150:1;

5.轉(zhuǎn)換器可與傳感器組成一體型或分離型;

6.轉(zhuǎn)換器采用16位高性能微處理器,2x16LCD顯示,參數(shù)設(shè)定方便,編程可靠;

7.流量計為雙向測量系統(tǒng),內(nèi)裝三個積算器:正向總量、反向總量及差值總量;可顯示正、反流量,并具有多種輸出:電流、脈沖、數(shù)字通訊、HART;

8.轉(zhuǎn)換器采用表面安裝技術(shù)(SMT),具有自檢和自診斷功能;

9.測量精度不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響,傳感器感應(yīng)電壓信號與平均流速呈線性關(guān)系,因此測量精度高。

10.測量管道內(nèi)無阻流件,因此沒有附加的壓力損失;測量管道內(nèi)無可動部件,因此傳感器壽命極長。

11.由于感應(yīng)電壓信號是在整個充滿磁場的空間中形成的,是管道載面上的平均值,因此傳感器所需的直管段較短,長度為5倍的管道直徑。

12.轉(zhuǎn)換器采用國際新的單片機(jī)(MCU)和表面貼裝技術(shù)(SMT),性能可靠,精度高,功耗低,零點(diǎn)穩(wěn)定,參數(shù)設(shè)定方便。點(diǎn)擊中文顯示LCD,顯示累積流量,瞬時流量、流速、流量百分比等。

13.雙向測量系統(tǒng),可測正向流量、反向流量。采用特殊的生產(chǎn)工藝和優(yōu)質(zhì)材料,確保產(chǎn)品的性能在長時候內(nèi)保持穩(wěn)定。