咨询服务热线
0517-86996066
18915186518

热点资讯

咨询热线:

0517-86996066

邮件:

电话:

地址: 江苏华云仪表有限公司

工业生产中流量计的选型和应用|流量计如何选型


文章日期:2017-08-13|阅读数:


摘 要:近几年流量计的应用在冶金、电力、煤炭、化工、石油、建筑和环境保护等工业生产行业被日益重视和广泛应用,已成为科学生产、节约能源、提高效益和改善管理水平的重要工具。本文介绍工业生产中常用的流量计的原理、选型和应用。

工业生产中流量计的选型和应用|流量计如何选型

0、前言:
  近 30 年来,随着国际经济和科学技术的迅速发展,流量计日益受到重视。为满足不同种类流体特点,解决不同流动状态下的流量计量问题,各国先后研制并投入使用的流量计有几十种类型。目前国内外流量计产品就有100 多种。由于工业生产行业对节能和环保的日益重视,生产过程中水、油、气、蒸汽的准确计量也日趋重要。
  由于工业生产中的介质流量计量由于其状态、种类、温度、流速、流量、压力等诸多因素的影响,决定流量计量的复杂性。因此流量计选型就具有很强的技术性和实用性。

1、流量计的分类:
 流量测量方法和仪表的种类繁多,分类方法也很多。按测量原理分有力学原理、热学原理、声学原理、电学原理、光学原理、原子物理学原理等。本文按照目前通用的分类法,即分为:容积式流量计、差压式流量计、浮子流量计、涡轮流量计、电磁流量计、涡街流量计、质量流量计来分别阐述流量计的原理和应用概况。
 工业生产中流量计的选型和应用|流量计如何选型
2、常用流量计简介:
2.1、容积式流量计:

   容积式流量计,又称定排量流量计,简称PD 流量计。容积式流量仪的精度较高,是测量粘性液体的几种方法之一。它利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分,根据测量室逐次重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流体体积总量。
  容积式流量计按其测量元件分类,可分为椭圆齿轮流量计、刮板流量计、双转子流量计、旋转活塞流量计、往复活塞向为仪器仪表和自动化控制。流量计、圆盘流量计、液封转筒式流量计、湿式气量计及膜式气量计等。
  主要优点:(1)计量精度高;(2)安装管道条件对计量精度没有影响;(3)可用于高粘度液体的测量;(4)范围度宽;(5)直读式仪表无需外部能源可直接获得累计和总量。缺点:(1)结果复杂,体积庞大;(2)被测介质种类、口径、介质工作状态局限性较大;(3)不适用于高、低温场合;(4)只适用于洁净单相流体;
(5)产生噪声及振动。
   应用概况:容积式流量计与差压式流量计、浮子流量计并列为三类使用量***大的流量计,容积式流量计中椭圆齿轮式和腰轮式流量计已被广泛使用。容积式流量计常应用于工业生产中昂贵介质(油品、天然气等)的总量测量。

2.2、差压式流量计:
 差压式流量计是根据安装于管道中流量检测件产生的差压与已知流体条件和检测件与管道的几何尺寸来计算流量。由于流束在节流元件处形成局部收缩,流体流速增加,静压力降低,节流件前后产生了流体压力差,而流体流量越大,其压力差也越大。差压式流量计由一次装置(检测件)和二次装置(差压转换和流量显示仪表)组成。差压式流量计的检测元件按其作用原理可分为节流式、水力阻力式、离心式、动压头式、动压增益式及射流式等几大类。目前发展为系列化、通用化及标准化程度很高的、种类规格庞杂的一类仪表,它既可测量流量参数,也可测量其它参数(如压力、物位、密度等)。通常以检测件形式对差压式流量计分类,如孔板流量计、文丘里流量计、均速管流量计等。这种利用差压测量流量的方法历史悠久,比较成熟,差压式流量计广泛应用于封闭管道的流量测量中的各种对象。差压式流量计是应用***广泛的一种流量仪表,在各种流量计使用量中占据首位。特别在工业生产中的蒸汽、给水、凝结水等的流量测量都采用这种流量计。
  主要优点:(1)应用***多的孔板式流量计结构牢固,性能稳定可靠;(2)应用范围广泛,使用寿命长;(3)检测件与变送器、显示仪表分别由不同厂家生产,便于规模生产。 缺点:(1)测量精度普遍偏低,范围度较窄,仅3:1~4:1;(2)现场安装条件要求高,压损大。
  应用概况:差压式流量计应用范围特别广泛,在封闭管道的流量测量中各种对象都有应用,如流体方面:单相、混相、洁净、脏污、粘性流等;工作状态方面:常压、高压、真空、常温、高温、低温等;管径方面:从几mm 到几m;流动条件方面:亚音速、音速、脉动流等。它在工业生产中的用量约占流量计全部用量的1/4~1/3。

2.3、浮子式流量计:
 浮子式流量计,又称转子流量计,是变面积式流量计的一种。浮子流量计中有一根垂直安装的的下小上大的锥形管,锥形管中有一个可上下移动的浮子,当流体自下而上地流经锥形管时,浮子上下端所受到的压差形成浮子的浮力。当浮子受到的浮力与浮子的重力相等时,浮子处于平衡位置。流经流量计的流量与浮子上升的高度成正比关系,所以浮子的平衡位置高度可作为流量的一个标识。
 
主要优点:(1)结构简单,性能稳定,使用方便寿命长;(2)适用于小管径和低流速;(3)压力损失较低。缺点:只能垂直安装,耐压力低,有玻璃管易碎。
  浮子流量计按管子的材料可以分为玻璃管和金属管两大类。使用于复杂、恶劣环境及各种介质条件的工艺流程或测量过程,特别在小、微流量方面应用较广。
2.4、涡轮式流量计:
  涡轮流量计是速度式流量计中的主要种类,主要由传感器和转换显示仪两部分组成。传感器采用多叶片的转子(涡轮)旋转运动感受流体的平均流速,转子的转动可由机械、磁感应、光或电子等方式来检测,并由读出装置显示或记录,而转子的转数与流体的流量成正比,从而计量出流量或总流量。
  主要优点:(1)精度高,在所有流量计仪表中属于***的流量仪表;(2)重复性好;(3)无零点漂移,抗干扰性好;(4)测量范围度宽,适应高温、高压和低温环境;(5)结构紧凑简单,加工部件少,重量轻维修方便。
  缺点:(1)不能长期保持校准特性;(2)流体物性对流量特性影响较大。涡轮流量计广泛应用于化工生产中的石油、有机液体、无机液、液化气、天然气和低温流体等流量的测量。
 
2.5、电磁式流量计:
  电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律原理设计的。在其测量管轴线和磁力线相垂直地管壁上安装了一对检测电极,具有传导性的流体沿测量管轴线运动时,导电液体切割磁力线产生感应电动势,由感应电动势可被两个检测电极测出,其数值大小与通过的流体流量成正比,继而测量到其流体的流量。电磁流量计具有其它流量计不能比拟独特优势,特别适用如脏污流体及腐蚀流体的测量。80-90 年代由于电磁流量在技术上有重大突破,使其成为生产工业领域广泛应用的流量监测仪表。主要优点:(1)由于测量通道是段光滑直管,不会阻塞,特别适用于固体颗粒的液固二相流体,如纸浆、污水、泥浆等;(2)无压损,节能效果好;(3)不受流体的湿度、密度、粘度、压力和电导率变化影响;(4)流量范围大,口径范围宽;(5)适用于腐蚀性流体的测量。
  缺点:(1)不适用测量由释放的石油制品流体;(2)不适用高温场合。 电磁流量计已广泛应用于的工业生产场所,如大口径工业给排水、微小口径导电液体、脏污流、腐蚀流、矿浆等介质的测量场合。但是它不能测量电导率很低的液体(如石油制品),不能测量气体、蒸汽和含有较大气泡的液体,不能适应较高温度环境。电磁流量计造价较高,且信号易受外磁场干扰,特别要注意设备接地和防雷措施。
工业生产中流量计的选型和应用|流量计如何选型
2.6、涡街流量计:
  涡街流量计是基于卡门涡街原理制成的一种流体振荡性流量。即在流体中安放一根非流线型游涡发生体,流体在游涡发生体下流两侧产生两列有规律的漩涡即卡门涡街,游涡的速度与流体的速度成一定比例,从而计算出体积流量。涡街流量计属于国内外新型流量仪表。若按检测方式分为应力式、电容式、热能式、振动体式、光电式和超声式等多种类型。目前,该流量计已经跻身于通用流量计之列。
  主要优点:(1)结构简单牢固,安装方便;(2)应用广泛,适用于多流体介质;(3)测量精度较高;(4)测量范围度宽,且压损小,无可动部件,可靠性高。缺点:(1)不适应于低雷诺数流体测量;(2)需较长直管段;(3)与涡轮流量计相比,仪表系数较低。
  涡街流量计适用与测量液体、气体或蒸汽。它没有移动部件,也没有污垢问题。涡街流量计会产生噪音,而且要求流体具有较高的流速,以产生旋涡。涡街流量计主要用于工业生产管道介质流体的流量测量。在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。仪表参数能长期稳定,现场应用可靠性高,维护量小。
 
2.7、超声波流量计:
  超声波流量计分为传播时间法和多普勒法两大类。传播时间法是根据声波在流体中传播时,顺流方向声波传播速度会增大,逆流方向声波传播速度会减小的基本规律,利用两者传播传播速度之差与被测流体流速之间的内在关系,求得流体流量的方法称之为传播时间法。多普勒效应法是根据从移动源发射的声波,在静止点检测其产生的多普勒效应的原理,而进行流量计量的方法。超声波流量计内部没有流动绕组和流体压力损换,是非接触式流量测量的典型流量计,超声流量计与电磁流量计均属于无阻碍流体直流的结构。主要优点:(1)可做非接触式流体测量;(2)属于无阻碍测量,故无压力损失;(3)它与电磁流量计相比,具有可测非导电性液体的优点。缺点:(1)传播时间法只能用于单相清洁液体和气体,而多普勒法测量含有一定量悬浮颗粒和气泡的液体;(2)多普勒法测量精度不高。
  超声流量计是无阻碍测量体积流量的仪表。它适用于工业生产中几乎所有的液体,包括浆体,度高。特别适用于解决流量测量困难的场合,特别适用于大口径流量测量领域。超声波流量计要求流体相对清洁。管道的污浊会影响度。超声波流量计在工业生产中的使用越发广泛,因为它能有效的测量天然气流量。这种测量是非插入式的,不会造成压损。
 
2.8、科里奥利质量流量计:
  科里奥利质量流量计是利用流体在一个管道中做直线运动的同时又随着管道做旋转运动,它能产生与质量流量成正比的科里奥利斯力,利用这种原理制成一种直接式质量流量仪表。该流量计是一种直接而精密地测量流体质量流量的新颖仪表,它与世界上目前在用的几十种常规容积式流量计的***大不同是它测的质量的大小,使用的单位是kg/h。用质量(如千克)作单位的流量计比用容积(如立升或立方米)作单位的容积式流量计要准确和恒定。因为质量是遵循守恒定律的。
 主要优点:(1)具有很高的测量度;(2)重复性、稳定性,可靠性好,使用寿命长,安装方便(3)可测量流体范围广泛。适应性强。缺点:价格昂贵。 
  由于科里奥利质量流量计是质量测量,因此在计量和精细配比的石油、化工、冶金、建材、造纸、医药、食品、生物工程、能源、航天等工业生产中应用广泛。现在汽车的清洁燃料压缩天然气(CNG)的计量主要靠它。它的问世带来了流体测量技术的一次深刻变革,被誉为是21 世纪的主流流量计。
 
3、流量计的选择:
3.1、流量计的选择思路:

 目前流量计测量技术发展至今虽然已日趋成熟,但其种类繁多,至今尚无一种对于任何场合都能适用的流量计,而每种流量计都有适用范围,具有局限性。由于工业生产中工艺过程和被测对象的复杂性及重要性,决定现场流量计的选型的重要性。因此正确而有效地选择流量计,必须熟悉工业生产中工艺过程和被测量流体的各种特性以及将要采用的测量方法,同时还要考虑其它一些相关影响因素,如流量计性能指标(精后再根据具体情况具体分析、统筹兼顾、精心设计及合理选型。
工业生产中流量计的选型和应用|流量计如何选型

3.2、具体选型原则:
  流量计选型是指按照工业生产要求,根据流体种类及仪表性能、流体特性、安装条件、环境条件、经济因素五个方面原则选择。
 
(1)仪表性能—质量性、稳定性、精度、量程、线性、信号参数、响应时间、压力损失等因素。
 
(2)流体特性—温度、压力、密度、粘度、堵塞、相变、腐磨蚀性、电导率、声速、导热系数等指数。
 
(3)安装条件—管道布置方向、流动方向、检测件上下游侧直管段长度、管道口径、维修空间、振动、电源等条件。
 
(4)环境条件—环境温度、湿度、电磁干扰、安全性、防爆防雷、管道振动等条件。
 
(5)经济因素—采购费、安装费、校验费、维修费、使用寿命、备品备件等因素。


4、结束语:
 总之,没有一种测量方式或流量计对各种流体及流动情况都能适应的。不同工艺和环境,不同的测量方式和结构,要求不同的测量操作、使用方法和使用条件。当确定好流量计的类型后要根据工业生产中的工艺条件和流体参数进行流量计的设计和准确计算。全面分析、统筹兼顾各种影响因素,科学有效地分析研究。***终做出适于生产要求的,既安生可靠又经济耐用的选择。


随机推荐