什么是流量計(jì)或流量?jī)x表?流量計(jì)或流量?jī)x表是指流體流量的測(cè)量?jī)x表,流量計(jì)是工業(yè)測(cè)量中重要的儀表之一,隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展中,對(duì)流體流量測(cè)量的精度和范圍的要求越來(lái)越高,流量計(jì)技術(shù)日新月異,為了適應(yīng)各種用途,各種類型的流量計(jì)相繼而出。目前已投入使用的流量計(jì)超過(guò)一百種。從不同的角度出發(fā),流量計(jì)有不同的分類。
常用的分類有兩種,一是按流量計(jì)采用的測(cè)量原理分類;二是按流量計(jì)結(jié)構(gòu)原理分類。
一、按測(cè)量原理分類
(1)力學(xué)原理:此原理的儀表利用伯努利定理的差壓式、轉(zhuǎn)子式;利用東亮定理的沖量式、可動(dòng)管式;利用牛頓第二定律的直接質(zhì)量式;利用流體東亮原理的靶式;利用角動(dòng)量定理的渦輪式;利用流體振動(dòng)原理的旋渦式、渦街式;利用總靜壓力差的皮托管式以及容積式和堰槽式等等。
(2)電學(xué)原理:此原理的儀表有電磁式、差動(dòng)電容式、電感式、應(yīng)變電阻式等。
(3)聲學(xué)原理:利用聲學(xué)原理進(jìn)行流量的有超聲波、沖擊波式等。
(4)熱學(xué)原理:利用熱學(xué)原理進(jìn)行流量測(cè)量的有熱量式、直接量熱式、間接量熱式等。
(5)光學(xué)原理:激光式、光電式等。
(6)原子物理原理:核磁共振式、核輻射式等。
二、按流量計(jì)結(jié)構(gòu)原理分類
按當(dāng)前流量計(jì)產(chǎn)品的實(shí)際情況,根據(jù)流量計(jì)結(jié)構(gòu)原理,分一下幾種:
1、容積式流量計(jì)
容積式流量計(jì)相當(dāng)于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)容積的容器,不斷對(duì)流動(dòng)介質(zhì)進(jìn)行度量。流量越大,測(cè)量的次數(shù)越多,輸出的頻率越高。容積式流量計(jì)的原理比較簡(jiǎn)單。適用測(cè)量高粘度、低雷諾系數(shù)的介質(zhì)。根據(jù)回轉(zhuǎn)體形狀不同,目前生產(chǎn)的產(chǎn)品:適用測(cè)量液體流量的橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)(羅茨流量計(jì))、旋轉(zhuǎn)活塞和刮板流量計(jì);適用測(cè)量氣體流量計(jì)的伺服式容積流量計(jì)、皮膜式和轉(zhuǎn)簡(jiǎn)流量計(jì)等。
2、葉輪式流量計(jì)
葉輪式流量計(jì)工作原理是將葉輪置于被測(cè)流體中,受流體流動(dòng)的沖擊而旋轉(zhuǎn),以葉輪旋轉(zhuǎn)的快慢來(lái)反應(yīng)流量的大小。典型的葉輪式流量計(jì)是水表和渦輪流量計(jì),其結(jié)構(gòu)可以是機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)輸出式或電脈沖輸出式。一般機(jī)械式傳動(dòng)輸出的水表準(zhǔn)確度較低,但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,造價(jià)低,國(guó)內(nèi)已批量生產(chǎn),并標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化。電脈沖信號(hào)輸出的渦輪流量計(jì)的準(zhǔn)確度較高。
3、差壓式流量計(jì)
差壓式流量計(jì)有一次裝置和二次裝置組成,一次裝置稱流量測(cè)量元件,安裝在被測(cè)流體的管道中,生產(chǎn)與流量(流速)成比例的壓力差,供二次裝置進(jìn)行流量顯示。二次裝置稱顯示儀表。主要接收測(cè)量元件產(chǎn)生的差壓信號(hào),并將轉(zhuǎn)換相應(yīng)的流量進(jìn)行顯示。差壓流量計(jì)的一次裝置常為節(jié)流裝置,二次裝置為各種機(jī)械式、電子式、組合式差壓計(jì)配以流量顯示儀表。差壓計(jì)的差壓敏感元件多為彈性元件,由于差壓或流量呈平方根關(guān)系,故流量顯示儀表都配有開平方裝置,以使流量刻度線性化。多數(shù)儀表還沒(méi)設(shè)有流量積算裝置,以顯示累積流量,以便經(jīng)濟(jì)核算。這種利用差壓測(cè)量流量計(jì)的方法歷史久遠(yuǎn),比較成熟,世界各國(guó)一般都用在比較重要的場(chǎng)合,占流量測(cè)量方式的主流,發(fā)電廠主蒸汽、給水、凝結(jié)水等流量測(cè)量都采用這種流量計(jì)。
4、面積式流量計(jì)
放在上大下小的錐形流道中的浮子受到自下而上流動(dòng)的流體的作用力而移動(dòng)。當(dāng)此作用力與浮子的“顯示重量”(浮子本身的重量將去它所受流體的浮力)相平衡時(shí),浮子即靜止。浮子靜止的高度可作為流量大小的量度。由于流量計(jì)通流截面積隨浮子高度不同而異,而浮子穩(wěn)定不動(dòng)時(shí)上下部分的壓力差相等,因此該型流量計(jì)稱變面積式流量計(jì)或等壓降式流量計(jì)。此流量計(jì)的典型儀表是轉(zhuǎn)子(浮子)流量計(jì)。
5、動(dòng)量式流量計(jì)
利用測(cè)量流體的動(dòng)量來(lái)反應(yīng)流量大小的流量計(jì)稱動(dòng)量式流量計(jì),由于流動(dòng)流體的動(dòng)量P與流體的密度及流速v的平方成正比,及p=V?,當(dāng)通過(guò)流截面確定時(shí),v與容積流量Q成正比,故p=Q?。設(shè)比例關(guān)系數(shù)為A,則Q=A,因此,側(cè)得P,即可反應(yīng)流量Q。這種形式的流量計(jì),大多利用檢測(cè)元件把動(dòng)量轉(zhuǎn)換為壓力、位移或力等,然后測(cè)量流量。這種流量的典型儀表是靶式和轉(zhuǎn)動(dòng)翼板式流量計(jì)。
6、沖量式流量計(jì)
利用沖量定理測(cè)量流量的流量計(jì)稱沖量式流量計(jì),多用于測(cè)量顆粒狀固體介質(zhì)的流量計(jì),還用來(lái)測(cè)泥漿、結(jié)晶型液體和研磨料等流量。流量測(cè)量范圍從每小時(shí)幾公斤到近萬(wàn)噸。典型的儀表是水平分力式?jīng)_量流量計(jì),其測(cè)量原理是當(dāng)被測(cè)介質(zhì)從一定高度自由下落到有傾斜角的測(cè)量板上產(chǎn)生一個(gè)沖力,沖力餓水平分力馬質(zhì)量流量成正比,故測(cè)量這個(gè)水平分力即可反映質(zhì)量流量的大小。按信號(hào)的檢測(cè)方式,該流量計(jì)分位移檢測(cè)型和直接測(cè)力型。
7、電磁流量計(jì)
電磁流量計(jì)是應(yīng)用導(dǎo)電體的磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)生產(chǎn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)又和流量大小成正比,通過(guò)測(cè)電動(dòng)勢(shì)來(lái)反映管道流量的原理而制成的。測(cè)量過(guò)程中需保證液體通過(guò)是滿管狀態(tài),其測(cè)量精度和靈敏度都較高。工業(yè)上多用以測(cè)量水、礦漿等介質(zhì)的流量??蓽y(cè)*管徑達(dá)3000mm,而且壓損極小。但導(dǎo)電率低的介質(zhì),如氣體、蒸汽等則不能使用。電磁流量計(jì)造價(jià)較高,且型號(hào)易受外磁場(chǎng)干擾,影響了在工業(yè)管流測(cè)量中的廣泛應(yīng)用。為此,產(chǎn)品再不斷改進(jìn)更新,增加的抗干擾模塊,并向微機(jī)化發(fā)展。
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,流動(dòng)介質(zhì)的溫度、壓力等運(yùn)行參數(shù)不斷提高,在高溫高壓的情況下,由于材質(zhì)和結(jié)構(gòu)等方面的原因,直接式質(zhì)量流量計(jì)應(yīng)用遇到困難,而間接式質(zhì)量流量計(jì)由于密度計(jì)受濕度和壓力適用范圍的限制,往往也不好實(shí)際應(yīng)用。因此,在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛采用的是溫壓補(bǔ)償式質(zhì)量流量計(jì)??煽醋饕环N間接式質(zhì)量流量計(jì),不是配用密度計(jì),而是利用溫度、壓力與密度間的關(guān)系,用溫度、壓力信號(hào)經(jīng)函數(shù)運(yùn)算為密度信號(hào),與容積流量相乘而得到質(zhì)量流量。目前溫壓補(bǔ)償式質(zhì)量流量計(jì)雖已實(shí)用化,但當(dāng)被測(cè)介質(zhì)參數(shù)變化范圍很大或很迅速時(shí),正確地補(bǔ)償很困難或不可能,因此進(jìn)一步研究在手機(jī)生產(chǎn)中適用的質(zhì)量流量計(jì)和密度計(jì)還是一課題。
綜上所述常用結(jié)構(gòu)原理的流量計(jì)比各種結(jié)構(gòu)的流量計(jì)很多,如適用明渠流量計(jì),測(cè)量的各種堰式流量計(jì)、槽式流量計(jì);適用大口徑測(cè)流的插入式流量計(jì);測(cè)量層流流量的層流流量計(jì);適用二相流測(cè)量的相關(guān)法流量計(jì);以及激光法、核磁共振法流量計(jì)和多種示蹤法、稀釋法測(cè)流等。隨著科技的發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用的需要,新型流量計(jì)將不斷涌現(xiàn)流量計(jì)的類型將更為齊全。