浅谈流量仪表的应用与发展

    1　流量仪表的原理及应用

    流量仪表的种类繁多,分类方法也很多。传统原理的和新型的仪表,在微电子技术、计算机技术和通讯网络技术的溶入下,不断推陈出新;新测量原理的研究开发,方兴未艾,至今为止,可供工业用的流量仪表种类达数十种之多。品种如此之多的原因就在于至今还没找到一种对任何流体、任何量程、任何流动状态以及任何使用条件都适用的流量仪表。

    因为每种流量仪表都有其特定的适用性、局限性。按测量对象划分有管道和明渠两大类;按测量目的又可分为总量测量和流量测量;按测量原理分有力学原理、热学原理、声学原理、电学原理、光学原理、原子物理学原理等。本文按照目前最流行、最广泛的分类方法,按容积式流量计、差压式流量计、浮子流量计、涡轮流量计、电磁流量计、涡街流量计、质量流量计和插入式流量计来分别阐述各种流量计的原理、特点、应用概况及发展状况。

    1.1　差压式流量计

    它是根据安装于管道中流量检测元件产生的差压,已知的流体条件和检测元件与管道的几何尺寸来计算流量的仪表。充满管道的流体,当它流经管道内节流件时,流束将在节流件处形成局部收缩。因而流速增加,静压力降低,于是在节流件前后便产生了压差,流体流量愈大,产生的压差愈大,因而可依据压差来衡量流量的大小。这种测量方法是以流动连续性方程(质量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)为基础的,压差大小不仅与流量还与其他许多因素有关,如节流装置型式、流体的物理性质(密度、黏度等)以及雷诺数等。

    差压式流量计由一次检测元件和二次装置(变送器)组成。通常按检测元件的形式对差压式流量计进行分类,如孔板流量计、文丘里流量计、均速管流量计等。差压式流量计的检测元件按其作用原理可分为:节流装置、水力阻力式、离心式、动压头式、动压头增益式及射流式几大类;检测元件又可按其标准化程度分为两大类:标准的和非标准的。二次装置目前有气动变送器、电动变送器、智能变送器等。

    差压式流量计是一类应用最广泛的流量计,在各类流量仪表中其使用量占居首位。其特点:1)使用最普遍的标准孔板,结构易于复制、简单牢固,性能稳定可靠、使用期长,价格低廉。2)应用范围广泛,至今尚无任何一类流量计可与之比拟。全部单相流体,包括液、气、蒸汽皆可测量;部分混相流,如气固、气液、液固等亦可应用。一般生产过程的管道直径,工作状态(压力和温度)皆有产品适用。3)检测元件与变送器、显示仪表分别由不同厂家生产,便于规模经济生产。4)测量的重复性,精确度在流量计中属中等水平,由于众多因素的影响错综复杂,难以精确掌握,精确度提高比较困难。5)范围度窄,一般仅3∶1~4∶1(指检测元件)。6)现场安装条件要求较高,如需较长直管段,一般较难满足。7)检测件与差压显示仪表之间的引压管线为薄弱环节,易产生泄漏、堵塞、冻结及信号失真等故障。8)压损大(指孔板、喷嘴等)。