德國寶德burkert流量計常用類型
德國寶德burkert流量計常用類型
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常用類型
流量測量方法和儀表的種類繁多，分類方法也很多。2011年以前可供工業(yè)用的流量儀表種類達(dá)60種之多。品種如此之多的原因就在于沒有一種對任何流體、任何量程、任何流動狀態(tài)以及任何使用條件都適用的流量儀表，但是隨著時代的進(jìn)步，這個科技大爆炸的時代里，終于出現(xiàn)了一個產(chǎn)品-質(zhì)量流量計，質(zhì)量流量計適用于任何流體、任何量程、任何流動狀態(tài)以及任何使用條件，只是價格比較昂貴，無法在所以工業(yè)中都得到普及。
舊式的60多種流量儀表，每種產(chǎn)品都有它特定的適用性，也都有它的局限性。按測量對象劃分就有封閉管道和明渠兩大類；按測量目的又可分為總量測量和流量測量，其儀表分別稱作總量表和流量計。
此外，按測量原理可分為如下幾個大類：
1、力學(xué)原理：屬于此類原理的儀表有利用伯努利定理的差壓式、轉(zhuǎn)子式；利用動量定理的沖量式、可動管式；利用牛頓第二定律的直接質(zhì)量式；利用流體動量原理的靶式；利用角動量定理的渦輪式；利用流體振蕩原理的旋渦式、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：用于此類原理的儀表有電磁式、差動電容式、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)行流量測量的有超聲波式．聲學(xué)式（沖擊波式）等。
4、熱學(xué)原理：利用熱學(xué)原理測量流量的有熱量式、直接量熱式、間接量熱式等。
5、光學(xué)原理：激光式、光電式等是屬于此類原理的儀表。
6、原子物理原理：核磁共振式、核輻射式等是屬于此類原理的儀表．
7、其它原理：有標(biāo)記原理（示蹤原理、核磁共振原理）、相關(guān)原理等。
本文按照目前zui流行、zui廣泛的分類法分別來闡述各種流量計的原理、特點、應(yīng)用概況及國內(nèi)外的發(fā)揮在那情況：
靶式
靶式流量計是基于力學(xué)原理的一種流量計，它在工業(yè)上的開發(fā)應(yīng)用已有數(shù)十年的歷史。新型SBL靶式流量計是在傳統(tǒng)靶式流量計的基礎(chǔ)上，隨著新型傳感器、微電子技術(shù)的發(fā)展研制開發(fā)成的新型電容力感應(yīng)式流量計，它既有孔板、渦街等流量計無可動部件的特點，同時又具有很高的靈敏度、與容積式流量計相媲美的準(zhǔn)確度，量程范圍寬。[3]
中國于20世紀(jì)70年代開發(fā)電動、氣動靶式流量變送器它是電動、氣動單元組合儀表的檢測儀表。由于當(dāng)時力轉(zhuǎn)換器直接采用差壓變送器的力平衡機(jī)構(gòu)，這種流量計使用時不免帶來力平衡機(jī)構(gòu)本身所造成的諸多缺陷，如零位易漂移，測量度低，杠桿機(jī)構(gòu)可靠性差等。由于力平衡機(jī)構(gòu)性能不佳的拖累，靶式流量計本身的許多優(yōu)點亦未能得到有效的發(fā)揮，至今用戶對舊靶式流量計的不良印象仍未消除。
新型SBL靶式流量計的力轉(zhuǎn)換器采用應(yīng)變式力轉(zhuǎn)換器，它*消除了上述力平衡機(jī)構(gòu)的缺點，新型靶式流量計還把微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到信號轉(zhuǎn)換器和顯示部分，流量計具有一系列優(yōu)點，相信今后在眾多流量計中發(fā)揮重要的作用。
差壓式
差壓式流量計是根據(jù)安裝于管道中流量檢測件與流體相互作用產(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。
差壓式流量計由一次裝置(檢測件）和二次裝置（差壓轉(zhuǎn)換器和流量顯示儀表）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、文丘里流量計、均速管流量計、皮托管原理式-畢托巴流量計等。
二次裝置為各種機(jī)械、電子、機(jī)電一體式差壓計,差壓變送器及流量顯示儀表。它已發(fā)展為三化（系列化、通用化及標(biāo)準(zhǔn)化）程度很高的、種類規(guī)格龐雜的一大類儀表，它既可測量流量參數(shù)，也可測量其它參數(shù)（如壓力、物位、密度等）。
差壓式流量計的檢測件按其作用原理可分為：節(jié)流裝置、水力阻力式、離心式、動壓頭式、動壓頭增益式及射流式幾大類。
檢測件又可按其標(biāo)準(zhǔn)化程度分為二大類：標(biāo)準(zhǔn)的和非標(biāo)準(zhǔn)的。
所謂標(biāo)準(zhǔn)檢測件是只要按照標(biāo)準(zhǔn)文件設(shè)計、制造、安裝和使用，無須經(jīng)實流標(biāo)定即可確定其流量值和估算測量誤差。
非標(biāo)準(zhǔn)檢測件是成熟程度較差的，尚未列入標(biāo)準(zhǔn)中的檢測件。差壓式流量計是一類應(yīng)用zui廣泛的流量計，在各類流量儀表中其使用量占居*。由于各種新型流量計的問世，它的使用量百分?jǐn)?shù)逐漸下降，但目前仍是zui重要的一類流量計。
差壓式流量計流體體積流量公式為：
v=aA √2/j(p-q)
v--體積
j--液體密度
a--流量系數(shù)，與流道尺寸 取壓方式和流速公布有關(guān)
A--孔板開孔面積
p-q--壓力差
優(yōu)點：
（1）應(yīng)用zui多的孔板式流量計結(jié)構(gòu)牢固，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長；
（2）應(yīng)用范圍廣泛，至今尚無任何一類流量計可與之相比擬；
（3）檢測件與變送器、顯示儀表分別由不同廠家生產(chǎn)，便于規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。
缺點：
（1）測量精度普遍偏低；
（2）范圍度窄，一般僅3:1~4:1；
（3）現(xiàn)場安裝條件要求高；
（4）壓損大（指孔板、噴嘴等）。
注：一種新型產(chǎn)品：引進(jìn)美國航天航空局而開發(fā)的平衡流量計，這種流量計的測量精度是傳統(tǒng)節(jié)流裝置的5-10倍，*壓力損失1/3。壓力恢復(fù)快2倍，zui小直管段可以小至1.5D，安裝和使用方便，大大減少流體運行的能力消耗。
應(yīng)用概況：
差壓式流量計應(yīng)用范圍特別廣泛。在封閉管道的流量測量中各種對象都有應(yīng)用。如流體方面：單相、混相、潔凈、臟污、粘性流等；工作狀態(tài)方面：常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫等；管徑方面：從幾mm到幾m；流動條件方面：亞音速、音速、脈動流等。它在各工業(yè)部門的用量約占流量計全部用量的1/4~1/3。
1、常用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置（孔板）、（噴嘴）、（文丘利管）。
2、常用非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置有（雙重孔板）、（圓缺孔板）、（1/4圓噴嘴）和（文丘利噴嘴）。
3、孔板常用取壓方法有（角接取壓）、（法蘭取壓），其它方法有（理論取壓）、（徑距取壓）和（管接取壓）。
4、標(biāo)準(zhǔn)孔板法蘭取壓法，上下游取壓孔中心距孔板前后端面的間距均為（25.4±0.8）mm，也叫1英寸法蘭取壓。
5、1151變送器的工作電源范圍（12）vdc到（45）vdc，負(fù)載從（0）歐姆到（1650）歐姆。
6、1151dp4e變送器的測量范圍是（0～6.2）到（0～37.4）kpa。
7、1151差壓變送器的zui大正遷移量為（500%），zui大負(fù)遷移量為（600%）。
8、管道內(nèi)的流體速度，一般情況下，在（管道中心線）處的流速zui大，在（管壁）處的流速等于零。
9、若（雷諾數(shù)）相同，流體的運動就是相似的。
10、當(dāng)充滿管道的流體流經(jīng)節(jié)流裝置時，流束將在（縮口）處發(fā)生（局部收縮），從而使（流速）增加，而（靜壓力）降低。
11、1151差壓變送器采用可變電容作為敏感元件，當(dāng)差壓增加時，測量膜片發(fā)生位移，于是低壓側(cè)的電容量（增加），高壓側(cè)的電容量（減少）
12、1151差壓變送器的zui小調(diào)校量程使用時，則zui大負(fù)荷遷移為量程的（600%），zui大正遷移為（500%），如果在1151的zui大調(diào)校量程使用時，則zui大負(fù)遷移為（100%），正遷移為（0%）。
13、1151[4] 差壓變送器的精度為（±0.2%）和（±0.25%）。 注：大差壓變送器為±0.25%
14、常用的流量單位、體積流量為（m3/h）、（t/h），質(zhì)量流量為（kg/h）、（t/h），標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體體積流量為（nm3/h）。
15、用孔板流量計測量蒸汽流量，設(shè)計時，蒸汽的密度為4.0kg/m3，而實際工作時的密度為3kg/m3，則實際指示流量是設(shè)計流量的（0.866）倍。
16、用孔板流量計測量氣氨流量，設(shè)計壓力為0.2mpa（表壓），溫度為20℃，而實際壓力為0.15mpa（表壓），溫度為30℃，則實際指示流量是設(shè)計流量的（0.897）倍。
17、節(jié)流孔板前的直管段一般要求（10）d，孔板后的直管段一般要求（5）d，為了正確測量，孔板前的直管段為（30～50）d，特別是孔板前有泵或調(diào)節(jié)閥時更是如此。
18、為了使孔板流量計的流量系數(shù)α趨向定值，流體的雷諾數(shù)應(yīng)大于（界限雷諾數(shù)）。
19、在孔板加工的技術(shù)要求中，上游平面應(yīng)和孔板中心線（垂直），不應(yīng)有（可見傷痕），上游面和下游面應(yīng)（平行），上游入口邊緣應(yīng)（銳利無毛刺和傷痕）。
浮子
浮子流量計，又稱轉(zhuǎn)子流量計、金屬轉(zhuǎn)子流量計、成豐玻璃轉(zhuǎn)子流量計，是變面積式流量計的一種。在一根由下向上擴(kuò)大的垂直錐管中，圓形橫截面的浮子的重力是由液體動力承受的，從而使浮子可以在錐管內(nèi)自由地上升和下降。
浮子流量計是僅次于差壓式流量計應(yīng)用范圍zui寬廣的一類流量計，特別在小、微流量方面有舉足輕重的作用。
80年代中期，日本、西歐、美國的銷售金額占流量儀表的15%~20%。中國產(chǎn)量1990年估計在12~14萬臺，其中95%以上為玻璃錐管浮子流量計。
特點：
（1）玻璃錐管浮子流量計結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，缺點是耐壓力低，有玻璃管易碎的較大風(fēng)險；
（2）適用于小管徑和低流速；
（3）壓力損失較低。
容積式
容積式流量計
容積式流量計(7張)
容積式流量計，又稱定排量流量計，簡稱PD流量計，在流量儀表中是精度zui高的一類。它利用機(jī)械測量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個已知的體積部分，根據(jù)測量室逐次重復(fù)地充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來測量流體體積總量。
容積式流量計按其測量元件分類，可分為橢圓齒輪流量計、刮板流量計、雙轉(zhuǎn)子流量計、旋轉(zhuǎn)活塞流量計、往復(fù)活塞流量計、圓盤流量計、液封轉(zhuǎn)筒式流量計、濕式氣量計及膜式氣量計等。
優(yōu)點：
（1）計量精度高；
（2）安裝管道條件對計量精度沒有影響；
（3）可用于高粘度液體的測量；
（4）范圍度寬；
（5）直讀式儀表無需外部能源可直接獲得累計總量，清晰明了，操作簡便。
缺點：
（1）結(jié)果復(fù)雜，體積龐大；
（2）被測介質(zhì)種類、口徑、介質(zhì)工作狀態(tài)局限性較大：
（3）不適用于高、低溫場合；
（4）大部分儀表只適用于潔凈單相流體；
（5）產(chǎn)生噪聲及振動。
應(yīng)用概況：
容積式流量計與差壓式流量計、浮子流量計并列為三類使用量zui大的流量計，常應(yīng)用于昂貴介質(zhì)（油品、天然氣等）的總量測量。
1990年產(chǎn)量（不包括家用煤氣表）為34萬臺，其中橢圓齒輪式和腰輪式分別占70%和20%
電磁流量計
1、優(yōu)點
(1)電磁流量計可用來測量工業(yè)導(dǎo)電液體或漿液。
(2)無壓力損失。
(3)測量范圍大，電磁流量變送器的口徑從2.5mm到2.6m。
(4)電磁流量計測量被測流體工作狀態(tài)下的體積流量，測量原理中不涉及流體的溫度、壓力、密度和粘度的影響。
2、缺點
(1)電磁流量計的應(yīng)用有一定局限性，它只能測量導(dǎo)電介質(zhì)的液體流量，不能測量非導(dǎo)電介質(zhì)的流量，例如氣體和水處理較好的供熱用水。另外在高溫條件下其襯里需考慮。
(2)電磁流量計是通過測量導(dǎo)電液體的速度確定工作狀態(tài)下的體積流量。按照計量要求，對于液態(tài)介質(zhì)，應(yīng)測量質(zhì)量流量，測量介質(zhì)流量應(yīng)涉及到流體的密度，不同流體介質(zhì)具有不同的密度，而且隨溫度變化。如果電磁流量計轉(zhuǎn)換器不考慮流體密度，僅給出常溫狀態(tài)下的體積流量是不合適的。
(3)電磁流量計的安裝與調(diào)試比其它流量計復(fù)雜，且要求更嚴(yán)格。變送器和轉(zhuǎn)換器必須配套使用，兩者之間不能用兩種不同型號的儀表配用。在安裝變送器時，從安裝地點的選擇到具體的安裝調(diào)試，必須嚴(yán)格按照產(chǎn)品說明書要求進(jìn)行。安裝地點不能有振動，不能有強磁場。在安裝時必須使變送器和管道有良好的接觸及良好的接地。變送器的電位與被測流體等電位。在使用時，必須排盡測量管中存留的氣體，否則會造成較大的測量誤差。
(4)電磁流量計用來測量帶有污垢的粘性液體時，粘性物或沉淀物附著在測量管內(nèi)壁或電極上，使變送器輸出電勢變化，帶來測量誤差，電極上污垢物達(dá)到一定厚度，可能導(dǎo)致儀表無法測量。
(5)供水管道結(jié)垢或磨損改變內(nèi)徑尺寸，將影響原定的流量值，造成測量誤差。如100mm口徑儀表內(nèi)徑變化1mm會帶來約2%附加誤差。
(6)變送器的測量信號為很小的毫伏級電勢信號，除流量信號外，還夾雜一些與流量無關(guān)的信號，如同相電壓、正交電壓及共模電壓等。為了準(zhǔn)確測量流量，必須消除各種干擾信號，有效放大流量信號。應(yīng)該提高流量轉(zhuǎn)換器的性能，采用微處理機(jī)型的轉(zhuǎn)換器，用它來控制勵磁電壓，按被測流體性質(zhì)選擇勵磁方式和頻率，可以排除同相干擾和正交干擾。但改進(jìn)的儀表結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。
(7)價格較高
超聲波流量計
1、優(yōu)點
(1) 超聲波流量計是一種非接觸式測量儀表，可用來測量不易接觸、不易觀察的流體流量和大管徑流量。它不會改變流體的流動狀態(tài)，不會產(chǎn)生壓力損失，且便于安裝。
(2) 可以測量強腐蝕性介質(zhì)和非導(dǎo)電介質(zhì)的流量。
(3) 超聲波流量計的測量范圍大，管徑范圍從20mm～5m.
(4) 超聲波流量計可以測量各種液體和污水流量。
(5) 超聲波流量計測量的體積流量不受被測流體的溫度、壓力、粘度及密度等熱物性參數(shù)的影響?？梢宰龀晒潭ㄊ胶捅銛y式兩種形式。
2、缺點
(1) 超聲波流量計的溫度測量范圍不高，一般只能測量溫度低于200℃的流體。
(2) 抗干擾能力差。易受氣泡、結(jié)垢、泵及其它聲源混入的超聲雜音干擾、影響測量精度。
(3) 直管段要求嚴(yán)格，為前20D,后5D。否則離散性差，測量精度低。
(4) 安裝的不確定性，會給流量測量帶來較大誤差。
(5) 測量管道因結(jié)垢，會嚴(yán)重影響測量準(zhǔn)確度，帶來顯著的測量誤差，甚至在嚴(yán)重時儀表無流量顯示。
(6) 可靠性、精度等級不高(一般為1.5～2.5級左右)，重復(fù)性差。
(7) 使用壽命短(一般精度只能保證一年)。
(8) 超聲波流量計是通過測量流體速度來確定體積流量，對液體應(yīng)該測量它的質(zhì)量流量，儀表測量質(zhì)量流量是通過體積流量乘以人為設(shè)定的密度后得到的，當(dāng)流體溫度變化時，流體密度是變化的，人為設(shè)定密度值，不能保證質(zhì)量流量的準(zhǔn)確度。只能在測量流體速度的同時，又測量了流體密度，才能通過運算，得到真實質(zhì)量流量值。
(9) 價格較高。
渦街流量計
1、優(yōu)點
(1) 渦街流量計無可動部件，測量元件結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，使用壽命長。
(2) 渦街流量計測量范圍寬。量程比一般能達(dá)到1：10。
(3) 渦街流量計的體積流量不受被測流體的溫度、壓力、密度或粘度等熱工參數(shù)的影響。一般不需單獨標(biāo)定。它可以測量液體、氣體或蒸汽的流量。
(4) 它造成的壓力損失小。
(5) 準(zhǔn)確度較高，重復(fù)性為0.5%，且維護(hù)量小。
2、缺點
(1) 渦街流量計工作狀態(tài)下的體積流量不受被測流體溫度、壓力、密度等熱工參數(shù)的影響，但液體或蒸汽的zui終測量結(jié)果應(yīng)是質(zhì)量流量，對于氣體，zui終測量結(jié)果應(yīng)是標(biāo)準(zhǔn)體積流量。質(zhì)量流量或標(biāo)準(zhǔn)體積流量都必須通過流體密度進(jìn)行換算，必須考慮流體工況變化引起的流體密度變化。
(2) 造成流量測量誤差的因素主要有：管道流速不均造成的測量誤差;不能準(zhǔn)確確定流體工況變化時的介質(zhì)密度;將濕飽和蒸汽假設(shè)成干飽和蒸汽進(jìn)行測量。這些誤差如果不加以限制或消除，渦街流量計的總測量誤差會很大。
(3) 抗振性能差。外來振動會使渦街流量計產(chǎn)生測量誤差，甚至不能正常工作。通道流體高流速沖擊會使渦街發(fā)生體的懸臂產(chǎn)生附加振動，使測量精度降低。大管徑影響更為明顯。
(4) 對測量臟污介質(zhì)適應(yīng)性差。渦街流量計的發(fā)生體極易被介質(zhì)臟污或被污物纏繞，改變幾何體尺寸，對測量精度造成極大影響。
(5) 直管段要求高。專家指出，渦街流量計直管段一定要保證前40D后20D，才能滿足測量要求。
(6) 耐溫性能差。渦街流量計一般只能測量300℃以下介質(zhì)的流體流量。
孔板流量計
1、優(yōu)點
(1)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件是全用的，并得到了標(biāo)準(zhǔn)組織的認(rèn)可，無需實流校準(zhǔn)，即可投用，在流量計中亦是*的。
(2)結(jié)構(gòu)易于復(fù)制，簡單、牢固、性能穩(wěn)定可靠、價格低廉;
(3)應(yīng)用范圍廣，包括全部單相流體(液、氣、蒸汽)、部分混相流，一般生產(chǎn)過程的管徑、工作狀態(tài)(溫度、壓力)皆有產(chǎn)品。
(4)檢測件和差壓顯示儀表可分開不同廠家生產(chǎn)，便與專業(yè)化規(guī)模生產(chǎn);
2、缺點
(1)測量的重復(fù)性、度在流量計中屬于中等水平，由于眾多因素的影響錯綜復(fù)雜，度難于提高。
(2)范圍度窄，由于流量系數(shù)與雷諾數(shù)有關(guān),一般范圍度僅3∶1 ～ 4∶1。
(3)有較長的直管段長度要求，一般難于滿足。尤其對較大管徑，問題更加突出;
(4)壓力損失大;
通常為維持一臺孔板流量計正常運行，水泵需要附加動力克服孔板的壓力損失。該附加耗電量可直接由壓力損失和流量計算確定。一年約需多耗電數(shù)萬度，折合人民幣數(shù)萬元。下表中列出了孔板在正常壓力損失情況下的能耗計算結(jié)果。其中運行天數(shù)按三百五十天計算，電價按0.35元/度計算。由表中計算電耗數(shù)據(jù)可見，孔板的附加運行費用是*的，而采用彎管流量計該運行費用為零!
(5)孔板以內(nèi)孔銳角線來保證精度，因此對腐蝕、磨損、結(jié)垢、臟污敏感，長期使用精度難以保證，需每年拆下強檢一次。
(6)采用法蘭連接，易產(chǎn)生跑、冒、滴、漏問題，大大增加了維護(hù)工作量。
熱式質(zhì)量流量計(恒溫差)
- 優(yōu)點
1. 球閥安裝，安裝拆卸方便。并可以帶壓安裝。
2. 基于金氏定律，直接測量質(zhì)量流量。測量值不受壓力和溫度影響。
3. 響應(yīng)迅速。
4.量程范圍大，管道式安裝zui小可以測量8.8mm管道的流量，zui大可以測到30’’
5. 插入式類型的流量計，一支流量計可以用于測量多種管徑。
- 缺點
1.精度不及其他類型流量計，一般為3%。
2.適用范圍窄，只能用于測量干燥的非爆炸性的氣體，如壓縮空氣、氮氣、氬氣及其他中性氣體。
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德國寶德burkert流量計常用類型
