流量儀表的類型及特性

    流量儀表的分類方法很多，至今外還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。表1列出了工業(yè)生產(chǎn)過程中常用的七大類流量儀表的型式及其主要特點(diǎn)。下面分別作簡要介紹。

    1　差壓型

    差壓測量技術(shù)是目前應(yīng)用zui廣泛的一種流量測量方法，幾乎能測量各種工況下單相流體和高溫高壓下流體的流量。70年代，這種技術(shù)曾占到*的80%。今天，隨著新技術(shù)的應(yīng)用，這個(gè)比例已降至40%左右，仍占了近“半壁江山”。差壓型流量計(jì)一般由節(jié)流裝置、變送器兩部份組成。節(jié)流裝置常見的有孔板、噴嘴、畢托管、均速管等。節(jié)流裝置的作用是使流經(jīng)的流體收縮且在其上、下游產(chǎn)生差壓。根據(jù)伯努利能量守恒定律和連續(xù)性方程可以得出，它與節(jié)流件的幾何形狀、直徑比以及流體的溫度、壓力、粘度、密度等因素有關(guān)。

    由于是平方根關(guān)系，所以差壓型流量儀表的測量范圍一般不大，只有3∶1～5∶1。在此范圍內(nèi)，孔板的讀數(shù)精度約為2%～3%，文丘里管的讀數(shù)精度約為3%～4%。各種節(jié)流裝置中，孔板由于其結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，所以zui為常用。但是它對(duì)加工尺寸要求嚴(yán)格。只要按規(guī)范要求加工、安裝，經(jīng)檢驗(yàn)合格后就可以在不確定度范圍內(nèi)進(jìn)行流量測量，而不需要用實(shí)液檢定。節(jié)流裝置都有一個(gè)不可恢復(fù)的壓力損失，壓損zui大的是銳邊孔板，為儀表zui大差壓的25%～40%。畢托管的壓損則很小，可以忽略不計(jì)，但它對(duì)流體形面的變化非常敏感。

    2　變面積型

    這種類型流量計(jì)的典型代表是轉(zhuǎn)子流量計(jì)。對(duì)于3″以內(nèi)的管道，此流量計(jì)效果較好。它的突出優(yōu)點(diǎn)是直接就地測量時(shí)不用外加電源。轉(zhuǎn)子流量計(jì)按其制造材料不同，分為玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)和金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)兩大類。玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)子位置清晰可見，易讀數(shù)，多用于常溫、常壓、透明和腐蝕性介質(zhì)，如空氣、煤氣、氬氣等。金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)一般帶有磁性連接指示器，用于高溫、高壓的場合，并且能傳輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)與記錄儀等配套使用，計(jì)量累積流量。目前市場上有一種帶加載彈簧錐形頭的垂直式變面積式流量計(jì)，它沒有冷凝室和緩沖室，測量范圍達(dá)到100∶1，并且是線性輸出，zui適于蒸汽的測量。

    3　振蕩型

    渦街流量計(jì)是振蕩型流量儀表的典型代表。它是在流體前進(jìn)方向上放置一非流線形物體，流體在該物體后方形成兩列規(guī)則的非對(duì)稱漩渦列。漩渦列的頻率與流速成一定比例。這種測量方法的特點(diǎn)是管道內(nèi)無可動(dòng)部件，讀數(shù)重復(fù)性、可靠性好，使用壽命長，線性測量范圍寬（氣體約為30∶1，液體約為10∶1），幾乎不受溫度、壓力、密度、粘度等變化的影響，壓力損失小，精度高（約0 5%～1%）。其工作溫度可達(dá)300℃以上，工作壓力可達(dá)30ｍPａ以上。但流體流速分布情況和脈動(dòng)流會(huì)影響測量精度。不同的介質(zhì)可采用不同的漩渦感測技術(shù)，對(duì)于蒸汽可用振動(dòng)盤式或壓電晶體式，對(duì)于空氣可采用熱力式或超聲波式，而對(duì)于水，幾乎感測技術(shù)都適用。和孔板一樣，渦街流量計(jì)的流量系數(shù)也是由一組尺寸來決定的。

    4　電磁型

    這類流量計(jì)是利用導(dǎo)電的流體流經(jīng)磁場時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電壓的大小來檢測流量的。因此它只適用于導(dǎo)電介質(zhì)（目前已有適用于導(dǎo)電率低至0 008μｓ ｃｍ介質(zhì)的產(chǎn)品）。從理論上講，這種方法不受流體的溫度、壓力、密度和粘度的影響，量程比可達(dá)100∶1，精度約為0 5%。適用管徑從2ｍｍ到3ｍ。廣泛應(yīng)用于水、泥漿、紙漿或腐蝕性介質(zhì)的流量。電磁型流量計(jì)由于信號(hào)微弱，滿量程時(shí)，通常只有2 5～8ｍＶ，流量很小時(shí)僅有幾毫伏，易受外界干擾。因此，要求變送器的外殼、屏蔽線、測量導(dǎo)管、變送器兩端的管道都要接地并單獨(dú)設(shè)置接地點(diǎn)，不要連接在電機(jī)、電器等的公用地線上。

    5　超聲波型

    這類流量計(jì)zui常見的是多普勒流量計(jì)和時(shí)差流量計(jì)。多普勒流量計(jì)是根據(jù)被測流體中移動(dòng)目標(biāo)所反射的聲波頻率的變化來檢測流量的。此法適用于測量高速流體，不宜測量低速流體，且準(zhǔn)確度較低，對(duì)管道內(nèi)壁的光滑度要求較高，但它的電路簡單。

    時(shí)差流量計(jì)是通過超聲波在注流體中順流和逆流傳播的時(shí)間差來測量流量的。由于時(shí)差的數(shù)量級(jí)很小（一般為10-6ｓ），因此，為保證測量準(zhǔn)確度，對(duì)電子線路的要求較高，從而儀表的成本相應(yīng)增加。時(shí)差流量計(jì)一般適用于純凈且流速場均勻的層流液體。對(duì)于紊流液體，可采用多聲束時(shí)差流量計(jì)。

    6　動(dòng)量矩型

    這類流量計(jì)是根據(jù)動(dòng)量矩守恒原理，通過流體沖擊旋轉(zhuǎn)部件（葉輪、螺旋器等），使之旋轉(zhuǎn)，而旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)速與流速成比例關(guān)系。再利用磁學(xué)、光學(xué)、機(jī)械計(jì)數(shù)等方法將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，從而計(jì)算出流量。

    渦輪流量計(jì)是這類儀表中應(yīng)用zui廣泛且準(zhǔn)確度較高的一種。它適用于氣體、液體介質(zhì)，但在結(jié)構(gòu)上略有不同。用于氣體的，其葉輪角度較小，而且葉片數(shù)量多。渦輪流量計(jì)的準(zhǔn)確度可達(dá)0 2%～0 5%，在狹小范圍內(nèi)可達(dá)0 1%。量程比為10∶1，壓損小，耐壓高。但它對(duì)流體的潔凈度有一定要求，且易受流體密度和粘度的影響，口徑越小，影響越大。和孔板一樣，要保證安裝點(diǎn)前后有足夠的直管段，以避免流體旋轉(zhuǎn)而改變對(duì)葉片的作用角度。

    7　正位移型

    這類儀表的工作原理是根據(jù)旋轉(zhuǎn)體每旋轉(zhuǎn)一周，流體移動(dòng)一個(gè)固定量來測量的。儀表的設(shè)計(jì)方式各異，如橢圓齒輪流量計(jì)、旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)和刮板流量計(jì)等。橢圓齒輪流量計(jì)的量程比較大，可以達(dá)到20∶1，且。但運(yùn)動(dòng)齒輪易被流體中的雜質(zhì)卡死。旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)單位流通量大，但由于結(jié)構(gòu)上的原因，泄漏量較大，準(zhǔn)確度不高。正位移型的流量計(jì)基本與流體粘度無關(guān)，適用于油脂類、水等介質(zhì)，但不適用于蒸汽、空氣等介質(zhì)。