常見流量計的應用
1 差壓式流量計
1.1 差壓式流量計
差壓式流量計是根據(jù)安裝于管道中流量檢測件產(chǎn)生的差壓,已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來計算流量的儀表。差壓式流量計是工業(yè)上使用最多的流量計之一,其測量精度是由其測量原理、結(jié)構(gòu)、制造工藝水平、被測流體的性質(zhì)和使用條件等決定的差壓式流量計由一次裝置(檢測件)和二次裝置(差壓轉(zhuǎn)換和流量顯示儀表)組成。通常以檢測件形式對差壓式流量計分類,如孔板流量計、V錐流量計等。
1.1.1 孔板流量計
孔板流量計的工作原理:在流體的流動管道上裝有一個節(jié)流裝置,其內(nèi)裝有一個孔板,中心開有一個圓孔,其孔徑比管道內(nèi)徑小,在孔板前流體穩(wěn)定的向前流動,流體流過孔板時由于孔徑變小,截面積收縮,使穩(wěn)定流動狀態(tài)被打亂,因而流速將發(fā)生變化,速度加快,氣體的靜壓隨之降低,于是在孔板前后產(chǎn)生壓力降落,即差壓(孔板前截面大的地方壓力大,通過孔板截面小的地方壓力?。?。差壓的大小和流體流量有確定的數(shù)值關系,即流量大時,差壓就大,流量小時,差壓就小。流量與差壓的平方根成正比
1.1.2 V錐流量計
V形錐流量計源于美國MCROMETER,是一種極具優(yōu)勢的新型差壓式流量儀表。從二十幾年前誕生開始,就以其常規(guī)差壓儀表無法相比的的諸多優(yōu)點,迅速在流量測量領域得到了廣泛的應用和好評。V錐流量計是一種全新的差壓式流量計量裝置,它以獨特的邊壁逐步收縮節(jié)流方式,一改傳統(tǒng)節(jié)流裝置的幾乎所有的缺點,是差壓流量計革命性成果。其原理與其他差壓式流量計一樣,是經(jīng)典的密閉管道中能量守恒原理和流動連續(xù)性原理,并具有自整流、自清洗、自保護功能;直管段要求極短,無積污、堵塞,可保持長期穩(wěn)定性。
V錐流量計其工作原理和孔板流量計相同。介質(zhì)通過V錐時,由于阻流件V錐的存在,使得流體的流過面積發(fā)生變化,流速發(fā)生變化,根據(jù)伯努利方程,流速變化引起了壓力的變化,該壓力的變化與流速之間有一定的關系。通過測量該壓力差達到測量流量的目的。雖然與孔板原理一樣,但是最本質(zhì)的區(qū)別在于孔板為中心收縮型節(jié)流裝置,而V錐為邊壁收縮型節(jié)流裝置[2]。
V錐和孔板比較,V錐的信噪比要小的多。由于信噪比小,V錐在小流量測量時,即使測量的差壓在較小的工況下也可以精確地進行測量。
V錐流量計也有一些缺點,例如:需要標定、售價較高等。
2 渦街流量計
2.1 渦街流量計特點
渦街流量計主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測量,如氣體、液體、蒸氣等多種介質(zhì)。其特點是壓力損失小,量程范圍大,精度高,重復性好,在測量工況體積流量時幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響。無可動機械零件,因此可靠性高,維護量小。儀表參數(shù)能長期穩(wěn)定。
渦街流量計是應用流體振蕩原理來測量流量的,流體在管道中經(jīng)過渦街流量變送器時,在三角柱的旋渦發(fā)生體后上下交替產(chǎn)生正比于流速的兩列旋渦,旋渦的釋放頻率與流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度及旋渦發(fā)生體特征寬度有關,可用下式表示: 式中:f—旋渦的釋放頻率,Hz;
v—流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度,m/s;
d—旋渦發(fā)生體特征寬度,m;
St—斯特羅哈數(shù),無量綱,它的數(shù)值范圍為0114~0127。
St是雷諾數(shù)的函數(shù),St=f(1/Re)。當雷諾數(shù)Re在102~105范圍內(nèi),St值約為012,因此,在測量中,要盡量滿足流體的雷諾數(shù)在102~105,旋渦頻率f=0.12v/d。由此可知,通過測量旋渦頻率就可以計算出流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度v,再由式q=vA可以求出流量q,其中,A為流體流過旋渦發(fā)生體的截面積[3]。
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