流量計把一個旋渦發(fā)生體(圓柱體、三角柱等非流線型對稱體)垂直插在管道中,流量計當流體在管道中流動時,會在旋渦發(fā)生體后方左右兩側(cè)交替產(chǎn)生旋渦,形成旋渦列。這兩列旋渦相互形成平行狀,且左右交替出現(xiàn),旋轉(zhuǎn)方向相反。流量計用容量法進行標定,同時測定孔流系數(shù)與雷諾數(shù)的關系。
孔板流量計是根據(jù)流體的動能和勢能相互轉(zhuǎn)化的原理而設計的,流體通過銳孔時流速增加,造成孔板前后產(chǎn)生壓差,可以通過引壓管在壓差計和差壓變送器上顯示。它是應用流體力學中的卡曼渦街原理來測量流體流量的。
按流量計的結(jié)構(gòu)原理進行分類。
有容積式流量計、差壓式流量計、浮子流量計、渦輪流量計、電磁流量計、流體振蕩流量計中的渦街流量計、質(zhì)量流量計和插入式流量計;按測量對象劃分就有封閉管道和明渠兩大類;按測量目的又可分為總量測量和流量測量,其儀表分別稱作總量表和流量計??偭勘頊y量一段時間內(nèi)流過管道的流量,是以短暫時間內(nèi)流過的總量除以該時間的商來表示,實際上流量計通常亦備有累積流量裝置,做總量表使用,而總量表亦備有流量發(fā)訊裝置。
流量計屬于此類原理的儀表有利用伯努利定理的差壓式、轉(zhuǎn)子式;利用動量定理的沖量式、可動管式;利用牛頓第二定律的直接質(zhì)量式;利用流體動量原理的靶式;利用角動量定理的渦輪式;利用流體振蕩原理的旋渦式、渦街式;流量計利用總靜壓力差的皮托管式以及容積式和堰、槽式等等。
流量計檢測件又可按其標準化程度分為二大類:標準的和非標準的。所謂標準檢測件是只要按照標準文件設計、制造、安裝和使用,無須經(jīng)實流標定即可確定其流量值和估算測量誤差。非標準檢測件是成熟程度較差的,尚未列入國際標準中的檢測件。
差壓式流量計是一類應用zui廣泛的流量計,在各類流量儀表中其使用量占居首位。近年來,流量計由于各種新型流量計的問世,它的使用量百分數(shù)逐漸下降,但目前仍是zui重要的一類流量計。
電磁流量計
電磁流量計是應用導電體在磁場中運動產(chǎn)生感應電動勢,而感應電動勢又和流量大小成正比,通過測電動勢來反映管道流量的原理而制成的。其測量精度和靈敏度都較高。工業(yè)上多用以測量水、礦漿等介質(zhì)的流量??蓽y大管徑達2m,而且壓損極小。但導電率低的介質(zhì),如氣體、蒸汽等則不能應用。
電磁流量計造價較高,且信號易受外磁場干擾,影響了在工業(yè)管流測量中的廣泛應用。為此,產(chǎn)品在不斷改進更新,向微機化發(fā)展。
超聲波流量計
超聲波流量計是基于超聲波在流動介質(zhì)中傳播的速度等于被測介質(zhì)的平均流速和聲波本身速度的幾何和的原理而設計的。它也是由測流速來反映流量大小的。超聲波流量計雖然在70年代才出現(xiàn),但由于它可以制成非接觸型式,并可與超聲波水位計聯(lián)動進行開口流量測量,對流體又不產(chǎn)生擾動和阻力,所以很受歡迎,是一種很有發(fā)展前途的流量計。
利用多普勒效應制造的超聲多普勒流量計近年來得到廣泛的關注,被認為是非接觸測量雙相流的理想儀表。
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電磁流量計在應用的時候出現(xiàn)A/D飽和,通常是電磁流量計安裝布置不妥或管道內(nèi)介質(zhì)中混有異相物等引起的。
質(zhì)中混有異相物的處理方法:
1、氣穴形成的失誤2、液體中混有氣體(泡)3、磨損和沉積結(jié)垢4、氣體中冷凝液
電磁流量計安裝布置不妥主要表現(xiàn)在以下方面:
上游擾動源與下游擾動源,上游的擾動源有螺旋式焊縫管和各類阻流管件(如彎管、異徑管、支管和閥),按擾動流類型分為兩類,第1類速度分布有畸變和有二次流動;第2類除速度分布畸變和二次流動外,還有旋渦。各類管件中遇到較多的是彎管和各種彎管組合(如同平面雙彎管和立體雙彎管)。各類對上游流動擾動的敏感程度不一,因此要提出各自的安裝要求。下游擾動源主要是彎管、閥門等對流體流動形成的擾動會上溯傳播,可以影響到幾倍管徑長度的距離處。在大部分情況下5倍管徑的下游直管段已經(jīng)足夠了;有些特例可能要稍長些,但可認為10倍管徑的下游直管段,就能可靠地應付任何下游管件所產(chǎn)生的擾動。如直管段長度不能滿足要求而又要保證測量精度,則可采取以下兩個變通辦法之一
1)在現(xiàn)場安裝條件下校準,或在相同于現(xiàn)場安裝條件的擾動阻流件與一起,在實驗室實流校驗裝置上校準。
2)在儀表上游安裝如下節(jié)所述的流動調(diào)整器。
1、密封墊片偏心(未對準中心)。密封襯墊安裝偏心,遮住了部分流通面積,使速度分布嚴重畸變不對稱。由于不對稱流動發(fā)生在流量傳感器進口,即上游直管段長度為零,會對差壓式、渦輪式、渦街式、超聲式,靶式、電磁式等儀表帶來測量誤差。例如DN50mm電磁流量計襯墊偏心10mm,測量誤差高達4%~10%。
2、標準孔板的銳角未裝在迎流面
3、儀表與管道間密封襯墊內(nèi)徑Dg小于管道內(nèi)徑Dp和儀表內(nèi)徑Dm而產(chǎn)生束流。Dg應略大于Dm,如Dg
4、將對于振動干擾敏感的儀表安裝在有振動的管道上
5、缺少必要的防護性配件
6、流量計處于錯誤的流動方向。
密封墊片內(nèi)徑過小或安裝偏心雖然對容積式、浮子式、科里奧利質(zhì)量式等儀表的流量值沒有影響或影響極小,但會增加額外的壓力損失。
流體的流量可以靠電磁流量計來精確地測量,但在測量中卻會出現(xiàn)“小信號”問題,會影響其精確度。 分析其小信號的來源,才能日后注意并尋求解決的方法。電磁流量計在實際的測量現(xiàn)場和工藝流程中存在誤差和容易受到干擾,如“小信號”現(xiàn)象。 我們從電磁流量計的工作原理可知,由于各種勵磁方式的產(chǎn)生會給電磁流量計帶來干擾問題,目前工廠中存在的問題有: ?。?)在泵啟動時,液體通過電磁流量計而切割磁力線,產(chǎn)生流量信號,這些液體最終都被后續(xù)環(huán)節(jié)利用,其流量測量值是有效的,應該進行累計;當泵停止時,管道中還會有少量液體回流,反向切割磁力線,同樣產(chǎn)生小信號,但是這些液體并沒有被實際生產(chǎn)所利用,而流量計仍然會把信號傳送給PLC進行采樣累計,則會造成較大的誤差?! 。?)電極表面粘附一層絕緣物、受到外界干擾或是電極送出的毫安信號在放大和轉(zhuǎn)換過程中出現(xiàn)零點漂移,使得信號偏離正常值,從而造成誤差?! 。?)由于外界有震動或較大磁場干擾,在無介質(zhì)流動時,外界震動等信號作用于傳感器,引入“誤流量”信號,當這種信號高于儀表的計量下限時也被累計?! ∫陨狭信e就是屬于電磁流量計在測量的過程會有的小信號現(xiàn)象。電磁流量計在測量的過程會有的小信號現(xiàn)象