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            現(xiàn)行流量計的特點以及選型

            作者: 時間:2013-10-29 來源:網(wǎng)絡 收藏


            1.3 電磁

            電磁的原理是基于法拉第電磁感應定律,它是一種測量導電性液體的體積流量儀表。根據(jù)法拉第電磁感應定律,導體在磁場中運動時切割磁力線,在導體兩端產(chǎn)生感應電勢,利用右手定則即可確定感應電動勢,如圖3所示。計算式如下:

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            圖3 電磁原理

            式中

            E——感應電動熱勢;
            k——補償系數(shù);
            B——磁感應強度;
            D——測量管徑;
            υ——液體平均流速。

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            式中

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            主要特點:

            (1)沒有阻流元件,不會堵塞,適用于帶有懸浮物、固體顆粒的液體和污水的測量。
            (2)沒有附加壓力損失,節(jié)約能耗。
            (3)儀表測量范圍大,流速可在0.5~10m/s內選定。
            (4)不能用于低導電率液體。
            (5)由于內襯材料為絕緣材料的限制,不能用于較高溫的場合。

            1.4 均速管流量計

            均速管流量計(國外稱Annbar、Torbar、Probar、Verabar、Itabar……等),是基于皮托管測速原理,以測管道中直線上幾個點的流速來推算流量的一種插入式流量儀表,如圖4所示。它是一根沿直徑插入管道中的中空金屬桿,在影響流體流動方向有成對的測壓孔,一般有三對,其外形似笛子。迎流面的多點測壓孔測量的是總壓,與全壓管相連通,引出平均全壓p1;背流面的中心處有一開孔,與靜壓管相通,引出靜壓p2。利用全壓與靜壓之差來計算流速,其計算式為:

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            圖4 均速管流量計原理

            式中

            Qv——體積流量;
            α——流量系數(shù);
            ε——可膨脹系數(shù);
            D——管道內徑;
            ρ1——被測流體密度;
            Δp——差壓,Δp=p1-p2。

            主要特點:

            (1)結構簡單,重量輕。
            (2)適應范圍寬闊,可適用于多種流體(氣、液、蒸汽)。
            (3)壓損小,節(jié)能效果顯著。
            (4)在直管段長度不足時,準確度難以高于±2%~±3%,不宜作為計量儀表。
            (5)易于堵塞,要求流體潔凈。

            1.5 平衡流量計

            平衡流量計(balancedflowmeter,BFM)是一種新型的流量計,是美國國家航空航天局(NASA)下屬馬歇爾航空飛行中心(NASA-MSFC)針對航天飛機的主發(fā)動機液氧測量而設計發(fā)明的一種新型流量計,由A+FlowTek公司生產(chǎn),亦稱為A+K平衡流量計,如圖5所示。

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            圖5 平衡流量計原理

            A+K平衡流量計(BFM)對傳統(tǒng)節(jié)流裝置進行了極大的改進,將節(jié)流原理由邊緣節(jié)流改為平衡節(jié)流。平衡流量傳感器是一個多孔的圓盤節(jié)流整流器,安裝在管道的截面上,每個孔的尺寸和分布基于獨特的公式和測試數(shù)據(jù)定制,稱為函數(shù)孔。當流體穿過圓盤的函數(shù)孔時,流體將被平衡調整,渦流被最小化,形成近似理想流體,通過標準取壓裝置,可獲得穩(wěn)定的差壓信號,再根據(jù)伯努利方程可計算出體積流量、質量流量。

            主要特點:

            (1)測量精度高,其測量精度可達±0.5%。
            (2)直管段要求低,最小可達0.5D。
            (3)壓損小,節(jié)約能耗。
            (4)適用范圍廣,可以測量氣體、液體、蒸汽等各種介質。

            2 關于流量計的選型

            首先,必須熟悉儀表和被測介質兩方面的情況,按照流體的特性及應用范圍剔除不適合的方法和儀表,初步選擇測量方法和儀表。然后,按照以下幾個方面進行分析比較。

            首先,根據(jù)儀表性能進行選型,需要對精度的高低以及儀表的穩(wěn)定性等方面進行大概的過濾。例如孔板的測量精度較差,相對來說質量流量計的測量精度較高。因此在選型時需要注意,選擇精度符合工藝要求的儀表。其次,根據(jù)流體特性,選擇不同的流量計。舉例來說,孔板等差壓流量計對于黏稠液體的測量效果不佳;均速管類儀表一般測量潔凈的氣體或液體,對于介質的潔凈程度有較高要求;電磁流量計用于測量可導電的介質,但是對于介質溫度的要求較高,不能高于180℃。然后,從安裝條件考慮,儀表處于管道的位置,前后直管段要求是否足夠,管道周圍空間大小是否便于儀表維護,管道是水平安裝還是豎直安裝等。從現(xiàn)場環(huán)境考慮,要考慮到現(xiàn)場的溫度對儀表的影響,是否有電磁干擾,是否存在震動,例如渦街流量計,這種對環(huán)境要求比較高的流量計,在周圍有干擾和震動的場合就不宜使用。最后,從經(jīng)濟方面考慮,比如平衡流量計,就可以做到取代孔板,減少壓損,節(jié)約能耗。在大規(guī)格的管道上應盡量使用插入式流量計,以節(jié)約成本。

            3 結語

            以上介紹了一些工業(yè)控制中常用到的流量計類型以及選型方法。在工廠的實際應用中,儀表的選型比較紛繁,應在眾多品種中揚長避短,選擇最合適的儀表。隨著科學技術的發(fā)展,傳感技術、計算機技術、微電子技術、通信技術已在流量計上得到應用,不久的將來各種新型流量計將會應運而生,也將會給工業(yè)儀表應用帶來新的革命!

            參考文獻
            [1]黃德民.石油化工自動控制設計手冊[M].北京:化學工業(yè)出版社,2000.
            [2]樂嘉謙.儀表工手冊[M].北京:化學工業(yè)出版社,2003.
            [3]賈云飛,張濤,張清鵬.渦街流量計與孔板流量計壓力損失的比較研究[J].計量學報,2008,29(2).
            [4]孫延祚.流量儀表的合理選型[J].工業(yè)計量,2007,17(4).(end)

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