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產(chǎn)品簡介
常用幾種流量計(jì)測量方法簡述
常用幾種流量計(jì)測量方法簡述
產(chǎn)品價(jià)格:¥1
上架日期:2012-02-11 17:25:51
產(chǎn)地:安徽
發(fā)貨地:合肥
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詳細(xì)說明

    1 常用的幾種測量方法簡述
       為了滿足各種測量的需要,幾百年來人們根據(jù)不同的測量原理,研究開發(fā)制造出了數(shù)十種不同類型的流量計(jì),大致分為容積式、速度式、差壓式、面積式、質(zhì)量式 等。各種類型的流量計(jì)量原理、結(jié)構(gòu)不同既有獨(dú)到之處又存在局限性。為達(dá)到較好的測量效果,需要針對不同的測量領(lǐng)域,不同的測量介質(zhì)、不同的工作范圍,選擇 不同種類、不同型號的流量計(jì)。工業(yè)計(jì)量中常用的幾種氣體流量計(jì)有:
     (1)差壓式流量計(jì)
      差壓式流量計(jì)是以伯努利方程和流體連續(xù)性方程為依據(jù),根據(jù)節(jié)流原理,當(dāng)流體流經(jīng)節(jié)流件時(shí)(如標(biāo)準(zhǔn)孔板、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長徑噴嘴、經(jīng)典文丘利嘴、文丘利噴嘴 等),在其前后產(chǎn)生壓差,此差壓值與該流量的平方成正比。在差壓式流量計(jì)中,因標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置差壓流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、研究最充分、已標(biāo)準(zhǔn)化而 得到最廣泛的應(yīng)用??装辶髁坑?jì)理論流量計(jì)算公式為:
     
     式中,qf為工況下的體積流量,m3/s;c為流出系數(shù),無量鋼;β=d/D,無量鋼;d為工況下孔板內(nèi)徑,mm;D為工況下上游管道內(nèi)徑,mm;ε為可膨脹系數(shù),無量鋼;Δp為孔板前后的差壓值,Pa;ρ1為工況下流體的密度,kg/m3。
     對于天然氣而言,在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下天然氣積流量的實(shí)用計(jì)算公式為:
     
     式中,qn為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下天然氣體積流量,m3/s;As為秒計(jì)量系數(shù),視采用計(jì)量單位而定,此式As=3.1794×10-6;c為流出系數(shù);E為漸近速度系數(shù);d為工況下孔板內(nèi)徑,mm;FG為相對密度系數(shù),ε為可膨脹系數(shù);FZ為超壓縮因子;FT為流動(dòng)濕度系數(shù);p1為孔板上游側(cè)取壓孔氣流絕對靜壓,MPa;Δp為氣流流經(jīng)孔板時(shí)產(chǎn)生的差壓,Pa。
     差壓式流量計(jì)一般由節(jié)流裝置(節(jié)流件、測量管、直管段、流動(dòng)調(diào)整器、取壓管路)和差壓計(jì)組成,對工況變化、準(zhǔn)確度要求高的場合則需配置壓力計(jì)(傳感器或變送器)、溫度計(jì)(傳感器或變送器)流量計(jì)算機(jī),組分不穩(wěn)定時(shí)還需要配置在線密度計(jì)(或色譜儀)等。
     (2)速度式流量計(jì)
     速度式流量計(jì)是以直接測量封閉管道中滿管流動(dòng)速度為原理的一類流量計(jì)。工業(yè)應(yīng)用中主要有:
      ①  渦輪流量計(jì):當(dāng)流體流經(jīng)渦輪流量傳感器時(shí),在流體推力作用下渦輪受力旋轉(zhuǎn),其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比,渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)周期地改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值,檢測線圈 中的磁通隨之發(fā)生周期性變化,產(chǎn)生周期性的電脈沖信號。在一定的流量(雷諾數(shù))范圍內(nèi),該電脈沖信號與流經(jīng)渦輪流量傳感器處流體的體積流量成正比。渦輪流 量計(jì)的理論流量方程為:
     
     式中n為渦輪轉(zhuǎn)速;qv為體積流量;A為流體物性(密度、粘度等),渦輪結(jié)構(gòu)參數(shù)(渦輪傾角、渦輪直徑、流道截面積等)有關(guān)的參數(shù);B為與渦輪頂隙、流體流速分布有關(guān)的系數(shù);C為與摩擦力矩有關(guān)的系數(shù)。
     ② 渦街流量計(jì):在流體中安放非流線型旋渦發(fā)生體,流體在旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地分離釋放出兩列規(guī)則的交替排列的旋渦渦街。在一定的流量(雷諾數(shù))范圍內(nèi),旋渦的分離頻率與流經(jīng)渦街流量傳感器處流體的體積流量成正比。渦街流量計(jì)的理論流量方程為:
     
     式中,qf為工況下的體積流量,m3/s;D為表體通徑,mm;M為旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面積之比;d為旋渦發(fā)生體迎流面寬度,mm;f為旋渦的發(fā)生頻率,Hz;Sr為斯特勞哈爾數(shù),無量綱。
      ③  旋進(jìn)渦輪流量計(jì):當(dāng)流體通過螺旋形導(dǎo)流葉片組成的起旋器后,流體被強(qiáng)迫圍繞中心線強(qiáng)烈地旋轉(zhuǎn)形成旋渦輪,通過擴(kuò)大管時(shí)旋渦中心沿一錐形螺旋形進(jìn)動(dòng)。在一定 的流量(雷諾數(shù))范圍內(nèi),旋渦流的進(jìn)動(dòng)頻率與流經(jīng)旋進(jìn)渦流量傳感器處流體的體積流量成正比。旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的理論流量方程為:
     
     式中,qf為工況下的體積流量,m3/s;f為旋渦頻率,Hz;K為流量計(jì)儀表系數(shù),P/m3(p為脈沖數(shù))。
     ④ 時(shí)差式超聲波流量計(jì):當(dāng)超聲波穿過流動(dòng)的流體時(shí),在同一傳播距離內(nèi),其沿順流方向和沿逆流方向的傳播速度則不同。在較寬的流量(雷諾數(shù))范圍內(nèi),該時(shí)差與被測流體在管道中的體積流量(平均流速)成正比。超聲波流量計(jì)的流量方程式為:
     
     式中,qf為工況下的體積流量,m3/s;V為流體通過超聲換能器皿1、2之間傳播途徑上的聲道長度,m;L為超聲波在換能器1、2之間傳播途徑上的聲道長度,m;X為傳播途徑上的軸向分量,m;t1為超聲波順流傳播的時(shí)間,s;t2為超聲波逆流傳播的時(shí)間,s。
       速度式氣體流量計(jì)一般由流量傳感器和顯示儀組成,對溫度和壓力變化的場合則需配置壓力計(jì)(傳感器或變送器)、溫度計(jì)(傳感器或變送器)、流量積算儀(溫壓 補(bǔ)償)或流量計(jì)算機(jī)(溫壓及壓縮因子補(bǔ)償);對準(zhǔn)確度要求更高的場合(如貿(mào)易天然氣),則另配置在線色譜儀連續(xù)分析混合氣體的組分或物性值計(jì)算壓縮因子、 密度、發(fā)熱量等。
     (3)容積式流量計(jì)
      在容積式流量計(jì)的內(nèi)部,有一構(gòu)成固定的大空間和一組將該空間分割成若干個(gè)已知容積的小空間的旋轉(zhuǎn)體,如腰輪、皮膜、轉(zhuǎn)筒、刮板、橢圓齒輪、活塞、螺桿等。 旋轉(zhuǎn)體在流體壓差的作用下連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),不斷地將流體從已知容積的小空間中排出。根據(jù)一定時(shí)間內(nèi)旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)的次數(shù),即可求出流體流過的體積量。容積式流量計(jì)的 理論流量計(jì)算公式:
      
     式中,qf為工況下的體積流量,m3/s;n為旋轉(zhuǎn)體的流速,周/s;V為旋轉(zhuǎn)體每轉(zhuǎn)一周所排流體的體積,m3/周。
       在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,容積式流量計(jì)的體積流量計(jì)算公式與速度流量計(jì)相同。氣體容積式流量計(jì)屬機(jī)械式儀表,一般由測量體和積算器組成,對溫度和壓力變化的場合則需 配置壓力計(jì)(傳感器或變送器)、溫度計(jì)(傳感器或變送器)、流量積算儀(溫壓補(bǔ)償)或流量計(jì)算機(jī)(溫壓及壓縮因子補(bǔ)償)。
     2 氣體流量計(jì)現(xiàn)場應(yīng)用存在的問題分析
       綜上所述,各種不同類型的氣體流量計(jì)其輸出的信號只與工況流量呈正比例(線性刻度)關(guān)系,其與被測介質(zhì)標(biāo)態(tài)流量之間的刻度只能依據(jù)其某一特定工況(如設(shè)計(jì) 工況)來確定,如果現(xiàn)場的實(shí)際工況(如介質(zhì)的溫度、壓力、成分及流量范圍等)已經(jīng)發(fā)生了變化,這時(shí)仍按原刻度關(guān)系讀取標(biāo)態(tài)流量,顯然就會(huì)產(chǎn)生不同程度的附 加誤差,使流量讀數(shù)(原刻度)失去意義。要想準(zhǔn)確地測量氣體流量,則就要求使用現(xiàn)場實(shí)際工況與設(shè)計(jì)工況一致并保持穩(wěn)定。然而實(shí)際工況經(jīng)常發(fā)生變化,也正因 為變化才需要快速、可靠地知道變化后實(shí)際工況下條件下的準(zhǔn)確流量,否則,測量的意義也就不復(fù)存在。
      在現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用中,工況穩(wěn)定是相對的,變化是絕對的。因此,氣體流量計(jì)除了需要配置作為關(guān)鍵部分的流量傳感器之外,對工況變化有規(guī)律、準(zhǔn)確度要求不高,無 需遠(yuǎn)傳或自動(dòng)控制的場合,采取配置壓力計(jì)、溫度計(jì)、計(jì)算器由人工錄取參數(shù)查表格的方法計(jì)算流量這種補(bǔ)償方式不僅不連續(xù)、不快捷,而且繁瑣、誤差大。在絕大 多數(shù)情況下,現(xiàn)場實(shí)際工況變化往往是突發(fā)和未知的,不僅頻繁出現(xiàn)且波動(dòng)范圍大,此時(shí)仍依靠人工錄取參數(shù)查表格方法快速而又準(zhǔn)確地計(jì)算流量已不現(xiàn)實(shí),必須采 取自動(dòng)補(bǔ)償措施。

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