在化工生产中,
烟气分析仪往往要对介质的量进行计量或者想确定介质的流速这就需要流量仪表。通过
流量计结构不同大致可分为:转子流量计;容积流量计;电磁流量计;压差式流量计;涡轮流量计;涡接式流量计;质量流量计。我们简要叙述一下他们的结构与适合的环境及选型的要求。
1、转子流量计又称(浮子)流量计
转子流量计又称浮子流量计是较简单的一种流量计它主要用于中小口径流量测量且要求相对不高的地方。一般使用在口径小于ф50的范围量程比较宽一般为10:1最低5:1。压损低。它的检测元件是一根由下向上扩大的垂直锥管和一只随着流体流量变化沿着锥管上下移动的浮子流体自下而上流过浮子时在浮子上作用有差压、流体动压及磨擦力等它与浮子向下的重量相平衡。浮子在锥管中的不同位置代表着不同的流量。常用转子流量计共有玻璃管转子流量计与金属管浮子流量计。玻璃管转子流量计结构简单价格低廉安装使用方便是生产与科研实验用量较大的一种流量计。但由于玻璃管材料的限制不能在易碎及高温高压场所使用。且不能远传。金属管子流量计与玻璃管子流量计相比还有耐高压高温、结构牢固、不会破碎的特点。它可以适应恶劣的工作条件。并且可以远传有标准信号输出。缺点就是价格较贵。
2、容积式流量计
容积式流量计是在全部流量计中属于最准确的一类流量计。主要有椭圆齿轮式、腰轮式、螺杆式(双转子式)、刮板式、活塞式和旋叶式、转筒式、膜式(测气体用)。容积式流量计的工作原理是由两个具有相互滚动的进行接触(或不接触)旋转的特殊形状测量元件以椭圆齿轮为例就是两个相互啮合的齿轮一个为主动轮一个为从动轮。当物料进入时主动轮由于受到压力的作用带动从动轮工作转子每旋转一周就排出四个由转子与壳壁围成的初月形空腔的流体体积。通过其与时间的关系就可算出瞬时流量与累积流量。容积式流量计的主要优点是:计量精度高;安装直管段对计量精度影响不大;可用于高粘度场合;量程比较宽一般在5:1至10:1特殊可达30:1或更大;可借助介质动力无需外部能源可直读简单方便。缺点是:一般只适用于中小口径;价格较昂贵;由于受零件变形的影响一般不适用于在高低温下使用在-30~160℃;在容积式流量计的测量当中要杜绝颗粒性杂质所以一般情况下流量计前要装过滤器但可管路阻力会增大;而且要杜绝气液混合;由于间隙较小检测元件易卡死安全性较差。
3、电磁流量计(promag)
电磁流量计是利用流体导电的特性来测量流体流量的。其特点是该仪表测量流体流量时不受温度、压力、密度、粘度及流体组分的影响。由于管内无突出部分和可动部件适合于对含有悬浮固体粒子的污水、煤浆的测量。特别适合于对腐蚀性介质的测量 。量程范围宽并能测量正反方向流体的流量。按照目前的技术要求被测介质的电导率必需达到或超过0.01u S/cm。
4、差压式流量计(内含节流件)
差压式流量计用途较为广泛其中双以节流式差压流量计最为普及。它的工作原理是:充满管道的流体当它流经管道内的节流件时流束将在节流件处形成局部收缩。此时流速增大静压降低在节流件前后产生差压流量愈大差压愈大因而可依据差压来衡量流量的大小。按结构形式来分可分为标准孔板式、标准喷嘴式、经典文丘里管式、文丘里喷嘴式、1/4圆孔板式、锥形入口孔板、圆缺孔板、偏心孔板等。它的优缺点是:结构较为简单性能稳定使用期长价格低廉;品种齐全类型较多;重复性、精度尚属于一般范围窄一般为3:1~4:1;压头损较大;安装要求较高如需较长的直管段等。
5、涡轮式流量计
涡轮式流量计是叶轮式流量计中的主要品种还包括
风速计与水表。它的原理是:当被测流体流过传感器时在流体的作用下叶轮受力旋转,转速与管道平均流速成正比叶轮转动改变磁电转换器的磁阻值检测线圈中的磁通发生周期性变化产生周期性的感应电势即脉冲信号经放大器放大后送至二次仪表进行显示。它的优点是:准确度高可达±0.25%~±0.5%R,精密度可达±0.15%R(液体);重复性好;无零点飘移抗干扰能力强;结构紧凑轻巧安装维护方便流通能力大;安全性好(叶轮发生故障被卡信也不会断流);缺点是:流体的特性(密度、粘度)的变化对注量计的影响较大需采取补偿措施;仪表受流速分布和旋转流影响较大故传感器的上下游必须保持必要的直管段;对介质的清洁度要求较高;DN50mm以下流量计受物性影响较严重难以保持优良的特性。
6、涡街流量计(prowirl)
涡街流量计的工作原理是在流体中设置旋涡发生体从而发生体两侧交替地产生有规则的旋涡旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列产生一定的频率通过公式f=St*v/(1-1.27d/D)*d(St为斯特劳哈尔数为无量纲数与旋涡发生体及雷诺数有关;v为流速;d为发生体迎面宽度;D为公称通径)即可得出流速。一般的来说涡街流量计输出信号(频率)不受流体物性和组分变化的影响是指仪表系数仅与旋涡发生体形状和尺寸以及雷诺数有关。它的优点是:结构简单牢固安装维护方便;适用多种类流体液、气、蒸汽及部分混合相皆适用;精确度较高一般达±1%R左右;流量范围宽可达10:1或20:1或更大;压头损失小;无零点飘移;价格相对便宜;缺点是:不适于低雷诺数Re<20000 的情况对高粘度、低流速、小口径的使用有限制;对环境的要求较高应尽量杜绝有振动的场所且上游侧需要有较长的直管段;仪表系数较低口径愈大愈低。信号分辨率降低故口径不宜过大一般应用于DN25~DN300mm。
7、质量流量计(西门子)
质量流量计是一种新型的流量测量仪表它可以直接用于测量介质的质量流量、密度具有测量精度高、量程比宽、稳定性好、维护量低等特点在石化行业得到了广泛应用。分为科里奥利质量流量计与热式质量流量计。比较常用的是科里奥利质量流量计。它是基于希腊人科里奥利力原理制成的流量计。在传感器的外壳内有一对平行的测量管该管在安装于管子端部的电磁驱动线圈作用下做近似于音叉的振动。当流体通过两个平行的测量管时会产生一个与流速方向横向的加速度及相应的科里奥利力该力使测量管振荡而发生扭曲这一扭曲现象称为科里奥利现象。测量管扭曲的大小是完全与流经测量管的质量流量的大小成正比的。质量流量计的特点是:具有很高的精度;所测的质量流量与流体的温度、压力、粘度、电导率和流动状态无关但流体必须充满;应保证测量管无腐蚀与磨损及结垢这都会影响测量准确度;零点飘移较大且压头损失较大;忌液气混合;传感器法兰前后必需加装具有足够强度的支架以避免管道振动干扰引起测量误差。
其他还有超声波流量计等。