气体涡轮流量计仪表系数|计算|原理
什么是涡轮流量计：涡轮流量计属于叶轮式速度流量计的一种,它和涡街流量计、电磁流量计等,都是利用测量管道内介质流动速度来得到流量的。我们称这种测量方法为流量的速度式测量方法,这是目前流量测量的主要方法之一。速度式流量计对管道内流体的速度分布有一定的要求,流量计前必须有一定长度的直管段,以形成稳定的速度分布,这是速度式流量计的一个共同特点。
众所周知,置于流体中的叶轮是按与流速成正比的角速度旋转的。通过测量叶轮的旋转角速度就可得到流体的流速,从而得到管道内的流量值。在工业上使用的高准确度叶轮式流量计就被称为涡轮流量计。测量精度高是涡轮流量计的重要特点,一般指示精度高达～,它还具有结构较简单、重量轻、流通能力大(用小型表可测大流量)、很容易实现脉冲信号远距离传送和可适应高参数(高温、高压和低温)等特点。
涡轮流量计已经被广泛应用于石油、有机液体、无机液、液化气、天然气、煤气和低温流体等流体对象的测量中。在国外液化石油气、成品油和轻质原油等的转运及集输站,大型原油输送管线的首末站都大量采用它进行贸易结算。在欧洲和美国,涡轮流量计是仅次于孔板流量计的天然气计量器具,仅荷兰在天然气管线上就采用了多台各种尺寸,压力从到的气体涡轮流量计。它们已成为优良的天然气流量计。
数学计算模型的建立：
通过对作用在涡轮上力矩的分析,可以定性地确定各种因素对涡轮流量计工作特性的影响,从而建立涡轮流量计的数学模型。
作用在涡轮上的力矩有:流体通过涡轮时对叶片产生的推动力矩;涡轮轴与轴承之间摩擦产生的机械摩擦阻力矩;流体通过涡轮时对涡轮产生的流体阻力矩;电磁转换器对涡轮产生的电磁阻力矩。由此根据牛顿第二运动定律,可建立涡轮的运动微分方程:
式中——涡轮的转动惯量;ω——涡轮的旋转角速度。一般地,电磁阻力矩比较小,可以忽略其影响。在正常工作条件下,可认为管道内流体的流量是稳定的,即涡轮旋转的角速度是稳定的,这样就有:
在这三个力矩中,机械摩擦阻力矩对给定的流量可近似看做常数;流体阻力矩与流动状态有关。在理论模型中可不必给出和的具体关系表达式。那么需要理论分析的,就是推动力矩。为此,要对涡轮叶片作受力分析。
图涡轮进出口速度分布图
如图,设定经过导流叶的轴向来流速度为流体离开涡轮叶片时速度为,来流与圆周方向的夹角为α,流体离开涡轮时与圆周方向夹角为α,涡轮叶片与轴向夹角为θ。
很显然,使涡轮产生旋转的只有圆周方向的力。根据动量定理,物体所受冲量等于动量的变化量,考虑涡轮进、出口的周向动量变量,有:
式中——流体对涡轮周向的作用力可认为作用在平均半径上;ρ——流体的密度;——流体的流量;——时间内流过的流体体积;在涡轮进口,如图中所示的圆周运动分量为,则有:
在涡轮出口,同样如图中所示叶轮在平均半径处的旋转线速度为流体对于出口涡轮叶片的相对速度为则：
如图中所示α是的轴向分量α是圆周方向分量。根据不可压缩流体的连续性原理,涡轮进、出口轴向流量相等,则有:
Z——涡轮叶片数。将运动方程写成仪表系数的形式为:
这就是经过充分简化后的涡轮流量计的数学模型，它可以定性地描述涡轮流量计的基本特性。
涡轮流量计的特性分析：
理想特性曲线：
在理想状态下，也就是假定涡轮处于匀速运动的平衡状态，机械摩擦阻力矩Trm和流体阻力矩Trf都足够小至可以忽略不计的状态，仪表系数与流量的关系为:
可见，理想特性仅仅与涡轮流量计的结构参数有关，仪表系数为一个常数，与流体的流动状况无关。
图4-3涡轮流量计理想特性曲线
始动流量值：
对于实际工作的涡轮流量计，必须先克服轴承的静摩擦力矩后才能开始转动。克服静摩擦力矩所需的***小流量值被称为始动流量值q vm,。 涡轮始动时，其旋转角很小，可以忽略流体阻力矩Tf的影响，并且此时可认为其输出脉冲频率也为零。那么从式(4-17) , (4-18)很容易得到:
分析上式，可以知道，机械摩擦阻力越小，流量计的始动流量值就越小，在小流量区段量限越宽;流体密度越大，始动流量值也就越小。
实际特性曲线：
随着旋转角速度的增加，在流量计的测量范围内，机械摩擦阻力矩可以忽略不计了，流体阻力矩Tf成为影响特性的主要因素。不同的流动状态，阻力产生的机理不同，所以应分开分析。 在层流状态时，流体阻力矩Tf可写成:
式中，c,为常数，此时:
由此式知，在层流流动状态时，仪表系数与流量的变化和流体粘度的变化有关在紊流状态时，流体阻力矩Tf可写成:
式中，c2为常数，此时:
分析上式，在紊流流动状态下，仪表系数只与流量计本身结构参数有关，可以近似为一常数。仪表系数为常数这一区间，就是该流量计的流量测量范围。 通过分析，可作出涡轮流量计的特性曲线，如下图4-4所示。 通常将流量计在测量范围内仪表系数的变化幅度称为其测量准确度。
图4-4涡轮流量计特性曲线
涡轮流量计信号检测的工作原理：
图4-5涡轮示意图
图4-5所示为涡轮的原理示意图。在管道中心安放一个涡轮，两端由轴承支撑。当流体通过管道时，冲击涡轮叶片，对涡轮产生驱动力矩，使涡轮克服摩擦力矩和流体阻力矩而产生旋转。在一定的流量范围内，对一定的流体介质粘度，涡轮的旋转角速度与流体流速成正比。由此，流体流速可通过涡轮的旋转角速度得到，从而可计算得到通过管道的流体流量。
图4-6涡轮流量计总体框图
涡轮的转速通过装在机壳外的传感线圈来检测。当涡轮叶片切割由壳体内磁钢产生的磁力线时，就会引起传感线圈中磁通变化，传感线圈将磁通的周期变化信号送入前置放大器，对信号进行放大、整形，产生与流速成正比的脉冲信号，送入单位换算与流量积算电路得到并显示累积流量值;同时亦将脉冲信号送入频率一电流转换电路，将脉冲信号转换成模拟电流量，进而指示瞬时流量值。
实验数据及分析：
实验选用了一块天津市新科仪表有限公司生产的LWQ-C-100型DN50气体涡轮流量计，其标称流量范围((3. 3^-100) m3/h。依照JJG198一1994《速度式流量计》计量检定规程，流量检定点应包括。m ax、0' 7 qmax、o.4 Cmax、.2.5Cmax、o. 1 5 Cmax、7Cmax和qmin(若前6个流量点中某流量点流量小于qmin时，此流量点可以不计)。由于实验是研究性的而不是对流量计的检定，并考虑到实验用临界流喷嘴气体流量标准装置实际情况，将流量检定点确定为:100 m3/h, 70m3/h, 40m3/h,25m3/h, 15m3/h, 7. 5m3/h, 2. 5m3/h，其中虽然流量点2. 5m3/h小于下限流量3. 3 m3/h可以不计，但是作为参考也将该流量点列入。
相同压力下不同流量点的实验数据及分析：
为了保证音速喷嘴在喉部达到音速，并考虑到稳压阀的调压范围，实验选择在压力230kPa, 300kPa, 400kPa, 500kPa四种工作压力下进行。在测量范围内每个压力点的压力变化不超过1kPa。
释义1：
轮机上常用的流量测量方法,大致可分为速度式和重量式两类,速度式流量测量方法中 又以差压式使用***广泛。
3.3.1 速度式流量测量仪表
1)涡轮流量计结构,如图1.2.1-66所示,它是由涡轮、导流器、磁钢、感应线圈等 组成,当被测流体通过时,冲击涡流轮叶后,使涡轮旋转,在一定的流量范围内,一定的流 体粘度下,涡轮转速与流速成正比。当涡轮转动时,涡轮上由导磁不锈钢制成的螺旋形叶片 轮流接近处于管壁上的检测线圈,周期性地改变检测线圈磁电回路的磁阻,使通过线圈的磁 通量发生周期性变化,使检测线圈产生与流量成正比的脉冲信号,此信号经前置放大器放大 后,可远距离传送至显示仪表。在显示仪表中,对输入脉冲进行整形,然后一方面对脉冲信 号进行积算以显示总量,另一方面将脉冲信号转换为电流输出指示瞬时流量。
图1.2.1-66 涡轮流量变送器
1-涡轮; 2-导液器; 3-轴承; 4-感应线圈; 5-磁铁; 6-壳体
2)电磁流量计
这种流量计是基于磁感应原理,如图1.2.1-67所示,是其结构示意图,在工作管道的两 侧有一对磁极,另有一对电极安装在磁力线和管道垂直的平面上,当导电流以平均速度V流 过直径为D的测量管段时切割磁力线,于是在电极上产生感应电势E,则电势:
E=C1BD
(1.2.1-78)
式中: C1——常数;
B——磁感应强度。
因为流过仪表的容积流量
(1.2.1-79)
合并以上两式,得
(1.2.1-80)
或
(1.2.1-81)
式中: K——电磁流量计的仪表常数
当仪表口径D和磁感应强度B一定时,K为定值。感应电势与流体容积流量存在线性关 系。
为了避免极化作用和接触电位差的影响,工业用电磁流量计通常采用交变磁场。其缺点 是干扰较大。采用直流磁场对于真实地反映流量的急剧变化有利,故适用于实验室等特殊场 合或用来测量不致于引起极化现象的非电介性液体。
电磁流量计的感受件结构,如图1.2.1-68所示。
3.3.2 差压式流量测量仪表
差压式测量方法是流量或流速测量方法中使用历史***久和应用***广泛的一种。它们的共 同原理是根据伯努利方程测量流体流动过程中产生的差压来测量流量或流速。属于这种测量方法的流量计有如下几种
图1.2.1-67 电磁流量计结构示意图
图1.2.1-68 电磁流量计感受件结构示意图
1-导管和法兰; 2-外壳; 3-马鞍形激磁线圈 4-磁轭;5-电极;6-内衬
图1.2.1-69 具有椭圆头部的标准毕托管
1)毕托管
毕托管是利用测量流体的全压和静压之差——动压Δp来测量流速,如图1.2.1-69所示, 为具有椭圆头部的标准毕托管。
测量时,必须将毕托管牢固固定,并且必须使毕托管探头的轴线与管道中心线平行,这 可用毕托管上附有的对准柄来对准。
2)转子流量计
转子流量计由一段垂直安装并向上渐扩的圆锥形管和在锥形管内随被测介质流量大小而 作上下浮动的浮子组成。如图1.2.1-70所示,当被测介质流过浮子与管壁之间的环形流通面 积时,由于节流作用在浮子上下产生差压Δp,此差压作用在浮子上产生使浮子向上的力,当此力与被测介质对浮子的浮力之和等于浮子重力时,浮子处于力平衡状态,浮子就稳定于锥 形管的一定位置上。由于测量过程中浮子的重力和流体对浮子的浮力是不变,故在稳定的情 况下,浮子受到的差压始终也是恒定的。当流量增大时,差压增加,使浮子上升,浮力与管 壁之间环形通流面积增大,使差压减小,直至浮子上下的差压恢复到原来的数值、这时浮子 平衡于较上部新的位置上,因此可用浮子在锥形管中的位置来指示流量。
图1.2.1-70 转子流量计原理图
1-锥形管; 2-转子
图1.2.1-71 重量法自动测油耗示意图
3.3.3 重量或测量油耗的仪表
用重量法测油耗的基本原理是利用测量消耗一定重量G的燃油所花时间t,然后再用下式 算出耗油率gt
gt＝G×3600/Ne·t g/kW·h
(1.2.1-82)
式中: G——消耗燃油重量,g;
t——经历时间间隔,s;
Ne——功率,kW。
目前,轮机中常用的转速油耗自动测量仪,其基本原理如图1.2.1-71所示,其测量装置 示意图。
天平架在主刀口上,右边托盘上放着砝码,左盘放量油杯,天平右臂上装有挡光片,其 两侧分别装有光源和光电传感器,挡光片用来控制两个光电传感器,由传感器再发出各种动 作指令。
油杯无油时,天平倾向右侧,如图1.2.1-71b)所示,挡光片使两个光电传感器发出指令, 使电磁阀门控制器打开,以便向油杯加油。随着油杯油量逐渐增多,天平渐趋平衡位置,天 平的右边盘与砝码相接触,并使天平暂时停留在这一位置,但加油仍在继续,直至左端重量 大于右端重量 (包括砝码) 时,法码重量方全部由辅助刀口转至左托盘上,天平随之倾向左 边,如图1.2.1-71c) 所示,光电传感器受到光照并发出指令,使电磁阀关闭,加油停止。 测量时,由于发动机逐渐消耗油杯中油量,天平则趋向于平衡位置,当刚到平衡位置时,砝 码和辅助刀口刚好相接触,但重量仍全部由天平承担,由于此时挡光片挡住了光电传感器 (计),则发出指令,使计数控制机构开始计数。直至燃油耗量等于砝码重量时,砝码重量则 转移到辅助刀口上,继而使天平平衡破坏而倒向右测,如图1.2.1-71a)所示,同时挡光片 挡住光电传感器 (停),并发出指令,使计数控制器停止计数,使电磁阀打开并向油杯充油。
我国生产的SYZZ转速油耗自动测量仪,是由转速传感器,自动燃油天平,控制显示器 三部分组成。
1)转速传感器
当发动机转动时,转速传感器通过装在发动机轴上的60牙齿轮不断地切割传感器所产生 的磁力线。因而在传感器线圈两端不断地产生脉冲信号,这些脉冲信号通过控制显示器用八 段萤光数码显示出发动机的转速或消耗一定重量燃油时的总转数。
图1.2.1-72 转速油耗自动测量仪
2)自动燃油天平
天平有6个称量砝码,测量范围为100g到2kg。
3)控制显示器
该控制显示器系采用集成电路组装而成,该仪器具有抗干扰性、灵敏度高、精度较高等 特点。
测量过程中,控制显示器能使整个测量过程按正常程序连续地重复工作,并不断地显示 发动机在一定的工况下的转速; 消耗一定重量燃油所用时间及在这段时间里发动机的总转速 等数据,并不断地定时油杯供油,如图1.2.1-72所示。
释义2：
一、涡轮流量计概述
涡轮流量计是叶轮式流量计的一种,具有重复性好、度高、结构简单、加工零部件少、 重量轻、维修方便、流通能力大和可适应高参数(高温、高压和低温)等优点。因此,广泛应用于 石油天然气行业。
(一)工作原理
当被测流体流过传感器时,在流体作用下,叶轮受力旋转,其转速与管道平均流速成正 比,叶轮的转动周期地改变磁电转换器的磁阻值。检测线圈中磁通随之发生周期性变化,产生 周期性的感应电势,即电脉冲信号,经放大器放大后,送至显示仪表显示。
涡轮流量计的实用流量方程为:
qv＝f/K qm＝qtρ
式中
q——体积流量,m3/s qm——质量流量,kg/s;
f——流量计输出信号的频率,Hz;
K——流量计的仪表系数,P/m3。
(二)主要特点
涡轮流量计具有以下特点:
1)高度,对于液体一般为±0.25%R～±0.5%R,高精度型可达±0.15%R;对于气体 一般为±1%R～±1.5%R,特殊专用型为±0.5%R～±1%R。
2)重复性好,短期重复性可达0.05%-0.2%。
3)输出脉冲频率信号,适于总量计量及与计算机连接,无零点漂移,抗干扰能力强。
4)可获得很高的频率信号(3～4kHz),信号分辨力强。
5)范围度宽,中大口径可达40:1～10:1,小口径为6:1或5:1。
6)结构紧凑轻巧,安装维护方便,流通能力大。
7)适用高压测量,仪表表体上不必开孔,易制成高压型仪表。
8)专用型传感器类型多,可根据用户特殊需要设计为各类专用型传感器。
9)可制成插入型,适用于大口径测量,压力损失小,价格低,可不断流取出,安装维护方 便。
10)难以长期保持校准特性,需要定期校验。对于无润滑性的液体,液体中含有悬浮物或 磨蚀性,易造成轴承磨损及卡住等问题。
11)流体物性(密度、粘度)对仪表特性有较大影响。气体流量计易受密度影响,而液体流 量计对粘度变化反应敏感。
12)流量计受来流流速分布畸变和旋转流的影响较大,传感器上下游侧需设置较长的直 管段,如安装空间有限制,可加装流动调整器(整流器)以缩短直管段长度。
13)不适于脉动流和混相流的测量。
14)对被测介质的清洁度要求较高,压损大、维护量大。
15)小口径(DN50以下)仪表的流量特性受物性影响严重。
二、RMG TRZ03涡轮流量计
(一)结构与原理
TRZ03涡轮流量计本体包含了带有涡轮轴的测量系统,测量元件的上游安装了整流器, 能充分消除气流的扰动和旋涡,使气体平稳地通过测量元件。承压侧的涡轮产生的旋转运动 通过涡轮涡杆及磁耦合机构传送到非承压侧的表头,涡轮转速经过表头的齿轮机构被减速, 减速比可通过选择适当的可调节齿轮进行调整,机械计数器显示出工况下的体积流量,同时 输出相应的低频脉冲信号。在涡轮流量计的叶轮和辅助叶轮上输出感应式高频信号。辅助叶 轮是一个凸轮,它与涡轮安装在同一个轴上,能与涡轮同步工作。(结构图见下页)。
RMG TRZ03涡轮流量计符合DIN33800标准,是适用于气体流量计量。流量计机械表头显 示工况压力和温度条件下的累计体积流量。
气体通过进口端的整流器后,作用在轴向安装的叶轮上。叶轮的转速和气体的流速成正 比,通过涡轮涡杆及磁耦合机构将叶轮的转动传送到表头计数器。
(二)使用与维护
1.操作对测量的影响
当气流流速急速降低或是突然停止流动时,由于惯性作用,在一定时间内,涡轮还会保持 转动,这样会使计量的气量比实际气量要多。当气流流速急剧增加或是启动过快,涡轮会因气 流的冲击力造成损坏,影响正常工作。因此应尽量避免气体流速的急速变化。
另外,由于上游或下游活塞式压缩机、调压阀、没有气流的管路等因素的影响,会引起的 气流的震动和脉冲,这些振动和脉冲会引起涡轮流量计的轴因负载过重而导致过早地磨损。 因此,避免震动和气流的脉冲也是必要的。一般来说,当干扰频率超出100Hz时,对涡轮流量计 的测量度不太可能产生影响,但实际上,干扰信号的频率很难达到这个值。当干扰频率低 于0.1Hz时,就会出现“准稳定流”,也不会对计量数据产生任何影响。因此,干扰频率对气流的 影响范围是0.1～100Hz,只有在这个范围内时,气流才会产生共振,出现一个较高的相对振幅, 从而影响涡轮流量计的计量精度。
2.润滑
除了需要定期润滑以外,涡轮流量计几乎是免维护的。为了保证涡轮流量计的润滑, TRZ03涡轮流量计上安装了一个油压按钮泵,如果没有安装油压按钮泵的,可用油枪或是杠 杆泵对其进行润滑。润滑周期是在正常使用条件下,每三个月润滑一次,方法是:按钮压力泵 按压6次;油枪和杠杆泵按压2次。在下面几种情况下:由于水或烃而导致水化物的产生、气体 里面灰尘等杂质过多或是工作温度超过50℃,润滑的周期应该缩短,甚至在极限条件下一天 一次。
三、RMG EC694体积修正仪
(一)结构与原理
气体涡轮流量计测到的气体体积流量是实际工作状况下的体积流量(也叫工况流量)。由 于气体可以被压缩,则标准体积流量应该是根据工况体积流量进行补偿计算(校正)得到的。 此时,要使用气体的标准状态(即压力为一个标准大气压、温度为20℃)和气体质量的相关参 数。EC694体积修正仪与涡轮流量计TRZ03连接后,从 TRZ03中采集流量脉冲信号、压力信号、温度信号,在 内部基于理想气体状态方程进行补偿计算、存储数据 并显示计算出来的标准流量数据,还留有必要的接口 以便与计算机等设备通讯,完成数据上传等功能。
(二)显示与操作
1.操作面板
EC694体积修正仪可以直接在设备面板上方便地 进行各种菜单的操作,一些重要的数据可以利用功能 键直接进行选择查看。EC694体积修正仪的菜单采用 坐标系统,坐标系统共有15列31行,操作员可利用方向 键在菜单系统中查看每一个参数。显示屏采用一个能显 示两行、每行16个字符的LCD显示器,能够同时显示参 数的名称、数值和单位等信息。其面板如右图所示。
2.功能键:
按这个键可显示压力值,再按上下方向键可显示所有与压力有关的值;按向左方 向键显示错误信息,可利用上下方向键滚动查看。
按这个键可显示温度值,再按上下方向键可显示所有与温度有关的值。
按这个键可显示压缩系数值和K值,并且可以利用上下方向键来查看所有与气 体分析有关的值。
·按这个键可显示累计值,并且可以利用上下方向键来查看所有与累计量有关 的参数。
·按右方向键显示流速,且可以利用上下方向键来查看所有与流速有关的参数。
·按右方向键显示测试值,且可以利用上下方向键来查看所有与测试累计值有 关的参数。
·按右方向键显示ID数据,并且可以利用上下方向键滚动查看。
·按右方向键显示操作模式,并且可以利用上下方向键滚动查看。
·按右方向键显示错误信息,并且可以利用上下方向键滚动查看。
3.特殊功能键:
上下方向键:
用于一列中行的切换,在一列中的行按向上方向键时,可跳到该列的***后一 行;在输入状态下,上下方向键可增减数值或滚动字母。
左右方向键:
用于一行中列的切换,在一行中的列按向左方向键时,可跳到该行的***后一 列;在***后一列按向右方向键时,可跳到列;在输入状态下,用左右方向键来选择 一个数据中的某一位。
撤销键:
·按该键直接显示ID数据
·按向右方向键一次显示操作模式
·按向右方向键两次显示故障信息
·在输入模式下,按此键可以清楚输入某一区域的变化。
确认键:
·在标定开关使能或是用户密码正确输入的情况下,按此键可初始化某一数据输入。
·完成一个数据的输入或是操作模式切换的确定。
·如果不是在输入模式下,按该键两次可从简称切换到坐标。
开始键:
按此键可初始化各种功能,例如复位故障、启动校验等。
三、EC694的坐标系统
EC694的坐标系统直观地表明了每个参数所在的位置,通过坐标系统的列表,可利用操 作面板上的按键方便地找到组态数据、测量数据和计算数据等相应的参数,并进行有关操作。 坐标系统共有15列31行。用A～O 15个英文字母来标记列;除***上面一行(标题行)没有编号 外,其他行用0～30编号。下面的两个表格列出了EC694坐标系统,在这两个表格中可以找到 EC694所有的参数。
A～J坐标系统
DisDlay field
Input field locked via code number
Input field lolcked via calibration switch
K～O坐标系统
DisDlay field
Input field locked via code number
Input field lolcked via calibration switch
释义3：
[应用释义] 仪表流量计:仪表流量计是对管道内液体或气体的流量进行测量和控制,也是实现生产过程自动化的一项重要任务。流量的测量方法较多,按原理分,有节流式,速度式、容积式、电磁式等,它们各有一定的适用场合。
1.节流式流量计:在管道中放入一定的节流元件,如孔板、喷嘴、靶、转子等,使流体流过这些阻挡体时,流动状态发生变化。根据流体对节流元件的推力或在节流元件前后形成的压差等,可以测定流量的大小。
(1)差压流量计:根据节流元件前后的压差测量流量计称为差压流量计,主要由节流装置及差压计两部分组成。尽管差压流量计精度较差,但它结构简单,制造方便,目前还是使用***普遍的一种流量计。
(2)靶式流量计:靶式流量计与差压流量计不同的是,它使用悬在管道中央的靶作为节流元件,且输出信号不是取节流元件前后的差压,而是取流体作用于靶上的推力。靶式流量计与差压流量计这两种流量计的流量与检测信号之间的关系都是非线性的,必须将差压或推力信号进行开方运算后,才能得到流量信号。由于这种关系的非线性,大大限制了这些流量计的有效测量范围,一般可测的***大流量与***小流量之比约为3∶1。因为流量小到满量程的三分之一时,差压或推力已只有满量程的十分之一左右,信号再小时,精度就难满足了。
(3)转子流量计:在小流量的测量中,转子流量计是使用***广的一种流量计。
2.容积式流量计:容积式流量计的代表性产品是椭圆齿轮流量计。由于椭圆齿轮流量计是直接按照固定的容积来计量流体的,所以只要加工,配合紧密,防止腐蚀和磨损,便可得到极高的精度,一般可达0.2%,较差的亦可保证0.5%～1%的精度,故常作为标准表及精密测量之用。
3.涡轮流量计:由于差压式流量计精度太低,而容积式又价格太贵,在50年代出现了涡轮流量计,其精度介于两者之间,约为0.25%～1.0%。
涡轮流量计一般用来测量液体的流量。虽然也可测量气体流量,由于气体密度低,推动力矩小,且高速旋转的涡轮轴承在气体中得不到润滑而容易损坏,故很少用于气体。为了保证流体沿轴向推动涡轮,涡轮前后都装有导流器,把进出的流体方向导直,以免流体的自旋改变与叶片的作用角,影响测量精度。尽管这样,在安装时仍要注意,在流量计前后必须有一定的直管段。一般规定,入口直段的长度应为管道直径的10倍以上,出口直段长度为管道直径的5倍以上。
涡轮流量计的优点是刻度线性,反应迅速,可测脉冲流量。但这种流量计的读数也受流体粘度和密度的影响,也只能在一定的雷诺数范围内保证测量精度。由于涡轮流量计内部有转动部件,易被流体中的颗粒及污物堵住,只能用于清洁流体的流量测量。
4.电磁流量计:以上几种流量测量方法都要在管道中设置一定的检测元件,总要造成一定的压力损失,而且容易堵塞或卡住。电磁流量计采用了完全不同的原理,以电磁感应定律为基础,在管道两侧安放磁铁,以流动的液体当作切割磁力线的导线,由产生的感应电动势测知管道内液体的流速和流量。
电磁流量计的优点是管道中不设任何节流元件,因此可测各种粘度的液体,特别宜于测量含各种纤维和固体污物的物体。此外,对腐蚀性液体也很适用,因为测量管中除了一对由不锈钢或金、铂等耐腐蚀性材料制成的电极与流体直接接触外,没有其他零件和流体接触,工作非常可靠。电磁流量的测量精度约为1%,刻度线性,测量范围宽,反应速度快,且可测水平或垂直管道来回两个方向的流量。从电磁流量计的工作原理看出,它只能测导电液体的流量,被测液体的导电率至少为50～100μΩ/cm(自来水的电导率约为100μΩ/cm),故不能测量油类及气体的流量。此外,被测液体中不能含大量气泡,由于气泡是不导电的,它的存在使输出变得比较困难。
释义4：
一般来说,选用涡轮流量计的主要目的是其高准确度,故在贸易储运计量、物料平衡和成本核算计量等方面应用较多。
目前流量计准确度大致情况为:
液体流量计: 国际上为±0.15%R,±0.2%R,±0.5%R和±1%R;国内为±0.5%R和±1%R。
气体流量计: 国际上为±0.5%R,±1%R;国内市场为±1%R,±1.5%R。
以上准确度皆指范围度为10∶1时。
保持涡轮流量计的准确度可采取的措施有:
① 对高准确度使用,必须经常校验。对于管线传输计量,***好配备在线校验设备,如标准体积管流量校准装置。
② 缩小范围度,可提高准确度。特别,作为校验装置标准用表,定点使用可大大提高准确度。
③ 应用智能仪表(或叫流量计算机)进行各种影响量的补偿,如压力温度补偿、粘度补偿、非线性补偿(雷诺数补偿)等,提高测量准确度。
④ 选择流量计使叶轮工作于较低转速的流量范围,以延长流量计的使用期限。连续式工作,选择的仪表流量上限为实际***大流量的1.4倍,间歇式工作,为1.3倍。
⑤ 涡轮流量计是对流体粘度变化比较敏感的仪表,粘度增大将使仪表系数线性区域变窄,下限流量增大。液体用涡轮流量计一般用水校准。使用于运动粘度为5×10-6mm2/s 以下液体时,可不考虑粘度的影响,否则需采取措施补偿粘度的影响,如缩小使用范围度,提高流量下限值,仪表系数乘以雷诺数修正系数等。
⑥ 石油工业中,涡轮流量计因为结构紧凑,重量轻,维修简便,安全性好,可以容忍夹带一些固体物而不致堵塞管道等特点得到推广使用。
选用涡轮流量计的流体有洁净(或基本洁净)、单相、粘度不高的流体。如化学类溶液: 氨水、甲醇、盐水等;石油化工类: 石脑油、乙烯、聚乙烯、苯乙烯、液化石油气、天然气;液态气体: 液氧、液氮等;一般流体: 水、空气、氧气、高压氢气、牛奶、咖啡等。
不选用涡轮流量计的对象为含杂质多的流体,如循环冷却水、河水、污水、燃油等;管道压力不高,流量较大(流速高),有可能产生气穴的场合;附近存在严重的电磁场干扰的场所,如附近有电焊机、电动机、带触点继电器等,这些设备的存在会对流量计输出电信号产生干扰;上下游直管段很短的场合等。