m6平台登录入口一文读懂流量仪表技术现状、应用及发展
2024-12-21 11:59:09 | 来源:米乐m6网页版登录入口 作者:M6米乐手机登录APP入口
流量测量技术从古代到现代社会一直在不断发展和完善。流量测量主要作用于流体贸易计量核算、流程工业检测和控制。
流量测量主要方法有:利用伯努利方程原理来测量流量,以输出流体差压信号来反应流量;利用测量流速来得到流量称为速度式流量测量;利用一个一个标准小容积连续地测量流量称为容积式流量测量;以测量流体质量为目的的流量测量。 流量仪表是基于不同测量原理基础上发展出来用于流量的仪表。
流量仪表测量原理多样、仪表种类繁多、影响因素复杂,因而流量仪表测量的方法和原理多样且复杂。目前市场上主要流量仪表有:差压式流量计、容积式流量计、浮子流量计、叶轮式流量计、电磁流量计、流体振荡流量计、超声流量计、质量流量计。每一种流量计的测量方法都不能覆盖所有的介质,只能适用某一种、几种或某一类流体在某特定条件下的测量,每种仪表都有其优缺点和应用范围。
差压式流量计是一种具有悠久历史,实践经验丰富成熟,标准规范完善,是品种规格齐全的一类流量测量仪表。差压式流量计是利用伯努利方程原理来测量,当充满管中的流体经管道内的差压装置时,流束将在差压装置处形成局部收缩,从而使流速增加,静压力低,于是在差压装置前后或喉部便产生了压差,介质流动的流量越大,产生的压差就越大,所以可以通过测量压差来衡量流体流量的大小。差压式流量计分为标准差压式差压流量计和非标准差压式差压流量计两大类,标准差压式流量计得到国际标准化组织和国际法制计量组织的认可,在国际间作为通用流量计互为认可, 20世纪50年代以前是唯一的天然气流量计,目前还占据比较重要的地位。
·检测件与差压显示仪表可分开不同生产厂生产,便于专业化形成规模经济生产,它们的结合非常灵活方便。
·标准型差压装置无需实流校准即可投用,只要按标准设计加工不需要进行实际标定,也能在已知的不确定度范围内进行流量测量且能满足工程测量的需要。
针对上述不足,近年国内生产厂推出一系列改进办法,如一体式差压流量计、定值节流件、可换孔板节流装置、采用标准喷嘴等等。根据差压式流量计的特点,要想在工作中获得准确测量结果,就必须全面掌握流量测量的方式、测量介质、测量装置、流体工况、检验标准等情况。可广泛应用于电力、化工、石化、石油、天然气、冶金轻工等,对于高温、高压介质的流量测量尤其具有优势。
容积式流量计又称定排量流量计在流量仪表中是精度较高的一类,它利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分,并进行重复不断地充满和排放该体积部分流体而累加测量出流体体积总量的流量仪表。
在流量仪表中,容积式流量计使用历史悠久、有完备的标准规范,是精度很高的一类仪表,适于中小流量范围因而被广泛应用于原油、柴油、液化石油气、天然气以及煤气等昂贵介质的总量测量。
浮子流量计是仅次于差压式流量计应用范围最宽广的一类流量计,特别在小、微流量方面有举足轻重的作用。浮子流量计工作原理为:流量的变化和浮子在不同高度位置上对应的流通面积直接相关。被测流体从下向上经过变径管和浮子形成的流通面积时,浮子上下端产生的差压形成浮子上升的力,当浮子所受上升力大于浸在流通中浮子的重量时,浮子便上升,环通面积随之增大,环通面积处流速下降,浮子上下两端压差降低,作用于浮子的上升力也随之减小,直到上升力等于浸在流体中浮子的重量时,浮子便稳定在某一高度,通过读取
浮子流量计作为直观流动指示或测量精度要求不高的现场指示仪表,大量应用于石油、化工、冶金、电力、食品、制药、造纸等行业的液体、气体、蒸汽介质的测量与过程控制。
叶轮式流量计是一种速度式流量仪表,标准规范亦十分完备,已经发展为多品种、全系列,多规格,批量生产规模的流量仪表。被测流体冲击叶片,使叶轮旋转,叶轮的转速随流量的变化而变化,即流量大,叶轮的转速也大。
采用一种高效整流作用的整流器与叶轮流量传感器结合构成一体化的气体叶轮流量计,在上游侧阻流件为弯头或有半开截止阀条件下,只需要2D直管段长度,对于安装空间窄小是很突出的特点。在欧洲和美国叶轮流量计是继孔板流量计之后的第二个法定天然气流量计,已经发展为多品种、全系列,多规格,批量生产规模的天然气流量计,标准规范亦十分完备。叶轮式流量计在石油、化工、科研、国防和计量等各部门中也有广泛应用。
电磁流量计根据法拉第电磁感应定律,当导体在磁场中切割磁力线时,将在两端产生感应电动势,其大小与流速成正比,据此可测出流量值。
电磁流量计作为目前的新型仪表以其优异的测量性能获得了市场广泛认可,增量为目前最大的流量仪表之一。大量地应用于化工、环保、冶金、医药、造纸、给排水等工业技术和管理部门。
流体振动是流体特有的物理现象之一。在特定条件下根据流体振动的频率与流速之间存在的对应关系,采用测量流体振动频率的方法实现流量测量的仪表统称流体振动流量计。
流体振动流量计以涡流流量计、旋进旋涡流量计、射流流量计3种流量计为代表应用范围较广,已经成为通用流量计。
超声流量计是通过检测流体流动对超声束的作用以测量流量的仪表。超声流量计和电磁流量计一样,因仪表流通通道未设置任何阻碍件,均属无阻碍流量计,是适于解决流量测量困难问题的一类流量计,特别在大口径流量测量方面有较突出的优点,近年来它是发展迅速的一类流量计之一。
测量流量的方法在发达国家已得到了广泛的应用,技术也已经成熟。目前液体和气体流量计市场增长迅速,在供热、电力、冶金、市政应用方面不断地扩大。
多声道气体超声流量计开始在天然气工业中应用,它以其优异的特性引起国际上很大重视,成为继孔板之后的一类重要的天然气流量仪表。
直接能测量质量值的流量计目前最为广泛的是科里奥利力质量流量计。科里奥利效应是指当质点在一个转动参考系内沿径向做相对运动时,会产生一种不同于通常离心力的惯性力作用在此质点上,称科里奥利力。由于科里奥利力的作用,在振管的横向将产生与振动频率相一致的强迫振动即摆动。利用流体在振动管中流动时,产生与质量流量成正比的科里奥利力原理制成的一种质量流量仪表称为科里奥利力质量流量计。基于科里奥利力原理的质量流量计的开发始于20 世纪50 年代,但直到20 世纪70 年代才有所突破。直接测量在旋转管道中流动的介质质量流量计是当今世界上最先进的流量仪表之一。
·直接测量质量流量,测量准确度高质量流量的测量,过去一般多采用间接式测量方法,即采用速度式流量计或体积式流量计测量介质体积流量,再引入多个中间参数的测量,然后进行运算和修正得到介质的质量流量的方法。由于这些测量方法引入的中间参数较多,因此引入的误差因素也较多,在一些对测量准确度要求不高的场合还可适合,但在一些测量准确度要求较高的场合就显得力不从心了。质量流量计的精度一般在10:1的量程比范围内都优于0.2%(R),
最高可达到0.05%(R)。显然与其他间接式测量质量流量的仪表相比,其准确度优势是非常明显的。正因为如此,现在对测量准确度要求较高的计量场合(如产品包装、装卸车计量等)质量流量计得到用户的青睐,凡有条件几乎都采用质量流量计用于计量。
质量流量计对测量介质的适应性强,几乎适应各种介质流量的测量,包括高黏度的介质、含有固形物的浆液、含有微量气体的液体、高低温介质、中高压气体等。高黏度介质的测量,质量流量计具有明显的优势。
这是由其结构特点(管路式流量计)及测量原理决定的。另外高黏度介质的管路很多需要进行管道保温处理,质量流量计的结构比较容易实现保温处理。质量流量计对测量介质的温度适应性也比较强。普通型的质量流量计适应介质温度一般为-50℃至+200℃,特殊高温型可达到+350℃、低温型可达到-240℃,可满足大部分流体介质流量的测量。
·同时测量介质密度及温度质量流量计不仅能高精度测量介质质量流量,还能测量介质的密度,同时还能辅助测量介质的温度。由此可以实现二组分混合介质的组分浓度测量及各自组分质量流量的测量,这是其他流量测量仪表难以实现的。
质量流量计的测量传感器相当于介质管路没有可动部件及密封件,从而结构相对简单、可靠性高、维护简便。
不同于一般的速度式流量计,流场分布对质量流量计的正常测量没有影响。因此质量流量计的安装对上下游没有直管段长度要求,这就方便了质量流量计的安装和使用。
质量流量计可用于双流向的测量,可以指示介质流动的方向,并可分别进行计量。这对有些场合(例如进出物料罐流量的测量)是非常有用的。
质量流量计的生产工艺相对较为复杂严格、所用材料相对要求较高价格较为昂贵,因此其价格较高。品质好、价格贵决定了其主要使用方向。以下为其若干典型应用。
这里装卸车液体原料的计量指码头装卸船、火车罐车的装卸车、化工厂进出厂液体产品原料的装卸车计量等。这些场合过去一般或采用体积式流量计进行计量、或采用衡器进行计量。体积式流量计是机械式流量计,其量程比一般为3:1。其结构特点决定了使用中的机械磨损是不可避免的,介质中存有杂质有可能使流量计不能正常工作,而且使用中的压力损失是比较大的。这些计量场合一般为质量计量,使用体积式流量计时还需要进行体积、密度、质量的换算。衡器计量也存在去毛皮计算等多环节计量过程,带来一些不便。质量流量计在这些应用场合显示出突出的优点(直接测量质量流量、测量精度高、实时性强、计量方便等等),得到广泛的应用。
化工生产中往往会涉及两种或多种物料的配比计量,这对优化化学反应及节省物料有着重要意义。在这些应用场合使用质量流量计进行计量有着明显的优势。不仅连续生产过程中物料的配比计量质量流量计得到越来越多的应用,在一些间歇性加料的生产过程中质量流量计也在逐步代替衡器等的计量得到越来越多的应用。
高黏度物料的计量质量流量计具有较突出的优势,这是由其工作原理及结构特点决定的(管道式仪表、仪表内没有阻力件、便于实现保温等)。
油田采油计量是比较复杂的工艺过程。传统的计量设备需要进行静态气液分离、油水分离等,设备占用面积较大、计量效率低。质量流量计配以管式气液分离器等专用设备,不仅可节省装置空间(这对海上钻井平台等意义较大),而且可以提高计量效率,实现在线连续计量。
比较典型的天然气计量仪表就是加气机。天然气加气机中每个加就配有一台质量流量计。这是因为只有质量流量计才能具有0.5%精度的气体计量功能。
低温及超低温介质(如液化气)流量的测量是质量流量计又一个突出的优势。国内外有多家质量流量计的生产厂家侧重开发适用的超低温质量流量计产品供应市场。
微小流量一般指小时流量小于100kg的流量。质量流量计在微小流量的测量也达到了0.5%的准确度。
总之,质量流量计显示了其他流量计不可比拟的多项使用优势,其应用范围越来越广。由于现在质量流量计价格较高,其应用受到了一些限制,大部分应用主要还是集中在较高价格物料的计量及特殊应用场合。
流量仪表的准确度由测量误差表示,测量误差包括基本误差和附加误差,它是两者合成的结果。仪表生产厂产品说明书所载的准确度一般是指基本误差,因此流量计在现场应用时尚需考虑附加误差的大小,有时附加误差远大于基本误差这是流量仪表的一个特点。
在相同测量条件下,对同一被测量进行连续多次测量所得结果之间的一致性。流量仪表的重复性与工作原理及制造和装配质量等有关,例如涡轮流量计的重复性比孔板流量计高,而同类型涡轮流量计,制造及装配质量好的重复性高,仪表生产厂在产品出厂前进行实流校验除确定仪表系数。
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